水利防滲工程中高壓灌漿施工的質量控制措施

葛洲壩新疆工程局（有限公司） 劉湘成

水利防滲工程中高壓灌漿施工的質量控制措施

葛洲壩新疆工程局（有限公司） 劉湘成

一、高壓灌漿技術的機理及施工工藝和特點

1. 高壓灌漿技術的機理。灌漿，又稱注漿，是將一定材料配制成的漿液，用液壓、氣壓或電化學方法灌入巖土體的孔隙和裂隙等結構面中，使其擴散、膠凝和固化，從而使巖土體形成強度高、防滲性能好、穩定性高的新結構體，達到改善巖土體物理力學性質的目的。與其他工程措施相比，灌漿法具有成本低、對環境影響小等突出優點，作為建筑物地基（圍巖）防滲和加固處理的主要方法之一，灌漿技術在巖土和土木工程領域得到廣泛應用。

灌漿法按灌漿介質驅動方式的不同可分為靜壓法、噴射法、攪拌法和電滲法4類。

2. 施工工藝。

（1）小口徑鉆進。一般使用56mm鉆進，不取心，連續鉆進。

（2）孔口封閉。用73mm鉆進2m后，用濃水泥漿先行鑲好孔口管，封閉孔口，待凝后，再分段鉆進，不卡塞。

（3）全孔循環。每段鉆完后，立即進行壓漿，使漿液在全孔循環，除孔口第1段外，全孔都要經受最大壓力下的反復灌漿。

（4）不待凝。每段灌漿達到結束標準后，不等水泥漿凝固，立即鉆進下一段，進行壓水試驗后即行灌漿。

（5）不沖洗。除巖粉及粉細砂層外，孔內遇到夾泥層等不進行專門沖洗。

（6）灌漿自上而下分段進行。一般以5m一段為宜，特殊情況可2～3m甚至1m一段進行。

3. 施工特點。

（1）漿液擴散范圍大，幕體較厚，可形成2～4m以上的帷幕。

（2）提高防滲標準，可使地層滲透性能指標ω值達到0.01 L/ min·m2，甚至小于0.001 L/min·m2。

（3）可將漿液壓入極為細小、肉眼不易觀察到的裂隙中。

（4）可處理由塊石、卵石(或碎石)、砂礫石、黏土等復雜成分組成的溶塌體或破碎帶。

（5）可將溶洞、溶隙中充填的軟弱夾層進行處理，提高其防滲、抗壓、抗剪性能。

（6）單層帷幕深度可達100m以上，原則上鉆孔孔斜應控制在不超過灌漿孔距(一般為2m)的范圍內。

（7）工藝簡易，技術易于掌握，使用機具較少。

（8）高壓灌漿技術施工效率高，成本低，施工強度小，安全作業保證度高。

二、灌漿施工順序

1. 總體灌漿施工順序。回填灌漿及檢查→固結灌漿→加密固結灌漿→深孔固結及加密灌漿。高壓岔管處的灌漿施工在回填灌漿完成后，固結灌漿前先進行第1段（0～2.5 m）的水泥灌漿，再進行第2段（2.5 m以上）的水泥灌漿。

2. 平洞環內固結灌漿施工順序。采用環內分序逐排灌注法施工，每序先灌低孔，后灌高孔。

三、高壓灌漿施工的質量控制措施

1. 施工過程中的質量控制措施。

（1）鉆孔。孔深小于9.0 m的灌漿孔采用YT28手風鉆鉆孔；孔深大于9.0 m的灌漿孔采用YGZ90風動鑿巖機鉆孔。2種鉆孔方式孔徑均為50 mm。

（2）鉆孔沖洗。鉆孔結束后，應在灌漿前用大流量水進行孔壁孔底沖洗，沖凈孔內的巖粉、泥渣，至回水干凈為止，孔底殘渣應不超過20 cm。裂隙發育地段的灌漿孔，應采用壓力水沖洗并結合灌前壓水試驗進行。

（3）灌前壓水試驗。灌前選5%的孔段進行簡易壓水試驗，試驗壓力為1 MPa。每5 min測讀一次壓入流量，連續4個讀數相對穩定后即可結束，取最后的流量值計算透水率。

（4）灌漿水灰比的控制及變漿。灌漿水灰比選用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1等5個比級，開灌水灰比根據灌前壓水試驗透水率q確定。q≤30 Lu時，采用3∶1漿液開灌；30Lu＜q≤50 Lu時，采用1∶1漿液開灌；q＞50 Lu時，采用0.8∶1漿液開灌。當灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少，或當吸漿量不變，灌漿壓力均勻升高時，不改變水灰比；當某一級水灰比漿液的灌入量達到3 000 L以上，或灌注時間達到1 h，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，改濃一級漿液灌注；當注入率大于30 L/min時，水灰比可越級變濃。改變漿液濃度后，若灌漿壓力突增或吸漿量突減，則停止灌漿，查明原因并及時處理。

（5）灌漿壓力控制。一是為減少灌漿壓力的波動，采用2個穩壓器穩壓。二是按照高壓灌漿試驗確定的壓力控制方法控制壓力。注入率小于5 L/min的孔，按升壓控制辦法使灌漿壓力盡快達到設計壓力；注入率大于5 L/min的孔，采用分級升壓法灌注，升壓幅度根據實際注入率確定，每分鐘升壓速率控制在0.1～0.5 MPa左右。三是控制好流量與壓力的關系，一般情況下PV值＜40 MPa·L/ min；吸漿量較大時，PV值＜20 MPa·L/min；若吸漿量超過1 000 L且無結束的征兆時，則停灌待凝4～8 h，再掃孔復灌。四是灌漿塞位置。孔深小于10.0 m的孔，灌漿塞塞位在襯砌混凝土上；孔深大于10.0 m的孔，灌漿塞塞入孔口1.5～2.0 m處。

（6）灌漿結束標準。一是分段灌注第1段達到目標壓力后，在注入率不大于1 L/min時，繼續灌注30 min后即結束灌漿。二是分段灌注第2段和一次性灌漿孔在達到設計壓力后，注入率不大于2.5 L/min，穩壓20 min不出現劈裂現象，即結束灌漿。三是達到灌漿結束標準后，先關閉高壓灌漿閥，后停灌漿泵，防止灌入漿量在卸壓時瞬間流失。

（7）特殊情況處理。一是灌漿過程中發生灌漿孔串漿現象時，采用并灌方式處理。二是在串漿孔多或串漿距離比較遠時，需嚴格控制總注入量，防止發生灌漿抬動破壞。三是當Ⅰ序孔耗灰量大于50 kg/m，Ⅱ序孔耗灰量大于20 kg/m時，應對該孔隨機加密2～4個孔。四是灌漿因故中斷30 min以上時，應先進行沖洗再恢復灌漿，沖洗無效時，應掃孔并采用開灌水灰比重灌。

2. 特殊情況的質量控制措施。

（1）灌漿過程中發生串漿時，應立即停止灌漿，關閉注漿管閥門并封閉排氣管，在灌漿孔達到設計壓力后，再對串漿孔施灌。串漿孔達到設計壓力不進漿后結束灌漿。

（2）襯砌混凝土面發生串漿、冒漿現象時，降低壓力，暫停灌漿，采用速凝水泥封堵滲漏點后繼續施灌。

（3）出現進漿量突增，壓力銳減時，立刻停止灌漿以免造成漿液浪費。