淺析水利工程基礎灌漿施工技術

河源市龍川縣第二建筑工程總公司

摘要：本文分析了灌漿技術的含義、要進行灌漿處理的原因以及灌漿技術類型，并以帷幕灌漿及其工程實例闡明了水利工程基礎灌漿施工技術的應用。

關鍵詞：水利工程；地基基礎；灌漿；施工技術

1 灌漿技術的含義

顧名思義，灌漿就是以具有膠凝性質的漿液（水泥漿液或化學漿液），通過鉆孔或其他施工設施，灌注到水利工程基礎中需要灌漿的部位，達到充填基礎中的孔隙、空隙、孔洞、節理裂隙以及裂縫的一種施工技術。

2 為什么要進行灌漿處理

任何水工建筑都是建造在地基上面的，而天然地基經常存在著各種缺陷，例如斷層漏水、地基承載能力不足等，使地基不能滿足水利工程的需要。假如不對有缺陷的地基進行處理或者處理方法不當，就可能出現漏水現象，不僅浪費水資源，嚴重的甚至可能導致水工建筑損壞，造成災難性后果，例如水庫大壩、河川堤壩潰壩事故。再者，已建水工建筑也可能因為年久失修而存在各種病患，影響其效益的發揮。

灌漿技術是一種高效、簡單的地基處理技術，如前所述，灌漿可以填充空隙、裂縫等缺陷，從而起到固結、粘合、防滲的作用，提高地基承載力和抵抗變形的能力，保證水工建筑穩定、可靠運行，簡言之，灌漿技術可以提高水利工程基礎的防滲能力并可以加固基礎。

3灌漿技術類型

3.1 以灌漿作用分類

按照所起的作用，灌漿分為固結灌漿、帷幕灌漿、回填灌漿、接觸灌漿等類型。固結灌漿是為處理具有節理裂隙或破碎帶巖基所進行的灌漿，常用于處理混凝土重力壩基、水工隧洞巖體、土石壩防滲體混凝土墊層下部巖體等工程。帷幕灌漿是為建造防滲帷幕工程所進行的灌漿，例如建造閘壩時在其巖基中進行的雙排或多排帷幕灌漿。回填灌漿多用于水工隧洞襯砌與其后巖土體之間或者一二次混凝土之間充填加固，可增強隧洞的防滲能力。接觸灌漿用來填充混凝土基礎與巖基之間的縫隙，可防止漏水，例如混凝土壩與巖基之間常需進行接觸灌漿。

3.2 以灌漿材料分類

根據灌注材料的不同，灌漿分為水泥灌漿、水泥砂漿灌漿、水泥粘土灌漿、化學灌漿等類型。水泥灌漿是應用最普遍的一種灌漿形式，將水泥與水按一定比例配成水泥漿液進行灌漿，具有灌漿材料成本低廉、灌漿設備與工藝簡單、灌漿效果可靠等突出優點。在水泥漿液中摻入砂、粘土等材料，制成水泥砂漿、水泥粘土漿等灌漿材料，可用于灌注量大、結石強度要求不高的工程。處理特殊地基（如含斷層、碎裂帶等地層）時，普通水泥灌漿材料難以達到工程要求，這時可以采用化學灌漿材料，例如水玻璃類、丙烯酰胺類、環氧樹脂類、聚氨酯類等材料制成的基材進行灌注。與水泥灌漿材料相比，化學灌漿材料成本較高，工藝也較為復雜，所以通常先進行水泥灌漿，再進行化學灌漿[1]。

3.3 以灌漿壓力分類

按照灌注壓力大小，灌漿可分為高壓灌漿、中壓灌漿、低壓灌漿（或常壓灌漿）。高壓灌漿壓力在3MPa以上，中壓灌漿壓力在0.5～3MPa之間，低壓灌漿壓力在0.5MPa以下。

3.4 以灌漿機理分類

依據灌漿機理，灌漿技術包括高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、無塞灌漿等型式。高壓噴射灌漿是利用鉆機鉆孔，再將帶有噴頭的灌漿管放至地層內預定深度，通過噴射高壓漿液或高壓水沖擊、剝離、破壞地基材料，剝蝕的土粒一部分隨漿液冒出地面，其余部分與灌注漿液摻攪混合，形成強度較高、結構較密實的凝結體，簡稱高噴灌漿，根據噴漿形式又分為旋噴、擺噴、定噴。劈裂灌漿是一種張裂式灌漿，沿灌漿線一定間距布置灌漿孔，利用灌入的泥漿壓力劈開地基土，同時填充洞穴、裂縫和疏松土層，形成連續、具有一定厚度的泥墻帷幕，可提高沙性土基的防滲能力。無塞灌漿是帷幕灌漿技術的靈活運用，其鉆孔直徑比帷幕灌漿孔稍大，不放入后者所用的“灌漿塞”，而以鉆桿或無縫鋼管與孔壁之間的孔隙作為循環灌漿的回漿管，由于灌漿段銜接時不必待凝，工效較有塞帷幕灌漿提高近1倍，質量也有所提高[2]。

4 基礎灌漿施工技術的應用

目前，用于覆蓋層的帷幕灌漿技術主要有以下幾種[3]：（1）循環鉆灌法，也就是在各灌段孔口封閉情況下自上而下逐段鉆孔和灌漿，可用于砂卵礫石覆蓋層，工序簡單，操作容易，灌漿質量較好，但由于鉆灌工序交替進行，工效低一些。其工藝為：鉆孔→沖洗→壓水試驗→加塞→灌漿→待凝→循環鉆灌至終孔→封孔。（2）預埋花管法，即鉆孔之后放入帶有孔眼的花管，管與孔壁之間充填特制填料，然后分段灌漿。由于鉆灌分開，工效較循環鉆灌法高，灌漿方式也不局限于自上而下，自下而上或者任意一段都是可以的，對深厚沖積覆蓋層適應性較好，但花管是一次性的，需要付出花管材料、制作費用。（3）打管灌漿法，也就是將鋼制灌漿管打入地基層中，再以此管進行灌漿，適用于沙礫石層，操作比較簡單。（4）套管灌漿法，即利用護壁套管進行灌漿。一般采用全液壓鉆機跟管鉆進，鉆孔深度可達60m，但灌漿時可能出現粘管現象，導致拔管困難。其施工工藝為：套管護壁鉆進→下放灌漿管→起拔套管→加灌漿塞→灌漿→重復鉆、灌至孔口。（5）無塞灌漿法，即前述無塞灌漿技術，不采用灌漿塞，而在孔內充填細砂隔離灌漿段進行灌漿。

下面以某水利工程大壩灌漿[4]為例加以說明。工程地質以角礫巖和黏土巖為主，采用固結和帷幕兩種灌漿方式。鉆孔孔口段采用Φ91金剛石鉆具，孔口段以下采用Φ75復合片鉆具。其中固結灌漿采用雙排孔，孔距與排距分別為3m和5m，鉆孔深度為基巖下5～10m，總長約20km。帷幕灌漿分別采用雙排孔和三排孔布置，雙排孔孔距與排距皆為2m；三排孔采用梅花樁布局，孔距與排距分別為2m和1.5m；帷幕灌漿孔總長約60km。灌漿段長度劃分為2～5m。施工時，每鉆完一段提起鉆具，然后壓水和灌漿，直至終孔深度。鉆孔過程中記錄鉆進速度、返渣顏色等情況。壓水試驗壓力取0.8倍的灌漿壓力，并且最大不超過1MPa，每次試驗時間為10min或20min。灌漿采用自上而下分段加塞方式，灌漿完待凝4h后掃孔。灌漿材料主要為水泥漿，開灌水灰比取5：1，然后分別取3：1、2：1、1：1和0.5：1。若吸漿量超過3000L，則改用水泥砂漿灌漿，其配比為水：水泥：砂=1：1：0.5，如果灌漿總量超過10000L，則進行待凝處理。灌漿壓力采用分級升壓方法，其壓力范圍為0.15～1.10MPa。一般灌漿壓力≤0.7 MPa，20min內吸漿量<30L時，可結束灌漿，然后進行封口處理，即采用水灰比為0.5：1的水泥漿由底部灌入，緩慢提管至孔口溢漿時拔出灌漿管。次日檢查封孔效果，必要時進行第二次封口灌漿，直到孔口完全封閉。施工中遇到意外斷漿、串漿、斷層漏漿等問題，分別采取相應的措施進行處理。

5 結語

灌漿技術是水利工程中地基基礎處理的重要技術，通過灌漿處理可以填充、封閉地基基礎中節理裂隙、孔隙、裂縫等缺陷，提高基礎的抗滲能力和整體穩定性，但是灌漿類型較多，實際地質條件復雜多變，應針對具體的工程情況，選擇工效高、成本低、效果好的施工技術，以更好地發揮水利工程的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]劉妍，陳翔.淺析水利工程基礎處理[J].科學之友，2012（6）：88-89.

[2]孫東明，曲慶元.水工建筑基礎灌漿施工技術探析[J].赤子，2013（12）：316.

[3]劉濤.桐子林水電站深厚覆蓋層帷幕灌漿關鍵技術研究[J].長江科學院院報，2013，30（6）：95-98，102.

[4]田野，蔡喜紅.印尼Jatigede大壩帷幕灌漿施工技術[J].華北水利水電學院學報，2012，33（5）：28-31.