水利水電工程基礎(chǔ)灌漿中特殊地層的灌漿辦法研究

黃春峰

（山東省東營市利津縣水利局，山東 東營 257400）

當(dāng)前我國在水利水電工程施工中，尤其是在基礎(chǔ)處理中，灌漿是一種常用的技術(shù)措施，應(yīng)用十分廣泛。在不同水利水電工程中，灌漿方法會(huì)對(duì)灌漿施工質(zhì)量造成一定影響。因此，在水利水電工程中有必要根據(jù)地層的實(shí)際情況，采取適宜的灌漿方法，提升水利水電工程的建設(shè)質(zhì)量。

1 基于大吸漿量條件的灌注方法

在常規(guī)裂隙巖層中進(jìn)行灌漿時(shí)，一般需要在1 ～3 h的時(shí)間內(nèi)完成灌漿，單位長度耗灰量應(yīng)控制在100～200 kg之間。但在灌注過程中可能會(huì)產(chǎn)生吸漿不止的情況，導(dǎo)致灌漿無法結(jié)束，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因在于地層條件比較特殊，很多漿液從周圍地面冒出，或在某條通道上大量涌出。針對(duì)此特殊地層條件，需按照下列基本原則進(jìn)行處理：

（1）降壓處理。使用相對(duì)較低的壓力進(jìn)行自流式灌漿，在裂隙被漿液充滿或漿液的流動(dòng)性大幅減弱后，不斷提高灌漿壓力，根據(jù)常規(guī)要求實(shí)施灌漿。

（2）限流處理。將注入率嚴(yán)格控制在10～15 L/min以內(nèi)，減慢裂隙中漿液實(shí)際流動(dòng)速度，確保漿液能夠完全沉積。在漿液注入率開始降低后，提高一定注漿壓力，確保注入率始終處在10～15 L/min之間，直到注漿結(jié)束[1]。

（3）濃漿灌注。使用稠度高一個(gè)等級(jí)的水泥漿，通常水泥漿的比例為0.5：1。

（4）添加速凝劑。在稠度相對(duì)較高的泥漿中，適當(dāng)加入一定量速凝劑，如氯化鈣和水玻璃等。

（5）灌注水泥砂漿。以實(shí)際灌注情況為依據(jù)，根據(jù)水泥劑量的增加量而增加摻砂數(shù)量；砂料的粒徑要逐步變粗。在完成砂漿的攪拌且達(dá)到均勻后，使用砂漿泵進(jìn)行灌注。

（6）間歇灌漿。在灌注的水泥達(dá)到一定數(shù)量或灌注持續(xù)了一段時(shí)間后，方可停止灌漿，然后進(jìn)行間歇灌漿。在每次間歇灌漿之前，具體灌漿數(shù)量與時(shí)間需要以地質(zhì)條件和灌漿目的為依據(jù)進(jìn)行確定。通常情況下，間歇時(shí)間一般為2～8 h。

2 基于特大漏水通道條件的灌注方法

對(duì)采用定向爆破方法施工而造成的堆石壩，其壩肩巖體中可能出現(xiàn)由于爆破而產(chǎn)生的裂隙；而在巖溶地區(qū)中，因溶蝕作用存在，可能會(huì)產(chǎn)生溶洞及溶溝，導(dǎo)致大量漏水。針對(duì)這種特殊條件，若采用常規(guī)方法進(jìn)行灌漿，除了會(huì)耗費(fèi)很多材料，還有可能產(chǎn)生質(zhì)量問題。對(duì)此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行處理。

對(duì)沒有水流作用且傾角相對(duì)較緩的裂隙，應(yīng)先考慮使用間歇灌漿方法處理。如果該方法的效果不夠明顯，可采用相對(duì)穩(wěn)定漿液進(jìn)行定量灌注，需要注意的是穩(wěn)定漿液需要良好地適應(yīng)地層條件。對(duì)有水流作用且傾角相對(duì)較大的裂隙或孔洞，可采用以下方法灌漿。

（1）沖灌級(jí)配料。在孔口采用較為濃稠的水泥漿對(duì)粗砂與礫石進(jìn)行沖灌。如果沖灌入一段時(shí)間后沒有效果，則可使用更濃的水泥漿對(duì)級(jí)配粒料進(jìn)行沖灌。在配料過程中，先以一定程度的稠度在孔口處倒入，待其灌滿之后再采用常規(guī)方法灌注。級(jí)配料是指粗、細(xì)顆粒均含有的混合料，可自然形成一個(gè)反濾層。該方法在窄縫中形成一個(gè)架橋，并形成反濾層，直到將通道完全堵塞。

（2）模袋灌漿。模袋主要采用復(fù)合材料加工制成，其強(qiáng)度較高。在灌漿壓力持續(xù)作用后，模袋中的水泥漿從袋內(nèi)向外流出，但水泥顆粒不會(huì)外漏。其能降低漿液的水灰比，避免在水下分散，而且在水流相對(duì)較大的情況下不會(huì)被沖失。另外，模袋在一定壓力條件下會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而適應(yīng)形狀各異的溶洞，將溶洞堵塞。

（3）雙漿液灌漿。此種方法屬于化學(xué)灌漿，水泥漿液與速凝劑通過灌漿管進(jìn)入混合器中，在混合器中完全混合后，在達(dá)到速凝之前即可到達(dá)孔底部。為了達(dá)到良好的防滲效果，應(yīng)對(duì)漿液擴(kuò)散距離予以有效控制。除了不能擴(kuò)散得過遠(yuǎn)，導(dǎo)致材料浪費(fèi)，還應(yīng)防止擴(kuò)散范圍不足，導(dǎo)致防滲體無法達(dá)到要求的強(qiáng)度。若漿液的凝結(jié)時(shí)間過短，會(huì)使灌漿孔堵塞；若漿液凝結(jié)時(shí)間過長，會(huì)使混合物被沖走。

3 基于冒水條件的灌漿方法

當(dāng)冒點(diǎn)處在集中漏水點(diǎn)時(shí)，需根據(jù)出水點(diǎn)實(shí)際情況結(jié)合出水量，先行埋設(shè)孔口管，使水通過孔口管向外集中導(dǎo)出，然后封堵周圍所有可能產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象的孔洞及巖縫，在孔口管處開始反壓灌漿。

對(duì)沿裂隙走向發(fā)生的冒水和浸水現(xiàn)象，當(dāng)冒水量相對(duì)較大時(shí)，可按照下列步驟來處理：首先，鉆取一定數(shù)量和裂隙方向相交且深度較大的孔，在孔中埋設(shè)孔口管，通過孔口管將水集中引出；其次，沿裂隙的走向進(jìn)行鑿槽，然后用棉紗封堵整個(gè)裂隙，再用砂漿進(jìn)行填槽；最后，采用相對(duì)較低的壓力對(duì)淺孔進(jìn)行灌漿，在灌漿達(dá)到一段時(shí)間后，采用相對(duì)較高的壓力對(duì)深孔實(shí)施灌漿。當(dāng)冒水量相對(duì)較小時(shí)，先沿裂隙的走向鑿除一條深度為5～10 cm的槽，并在槽底設(shè)置鐵皮，從鐵皮上穿過埋設(shè)一定數(shù)量的灌漿管。

4 基于有承壓水情況的灌漿方法

在灌漿孔中有承壓水向外涌出的情況，主要出發(fā)生在灌漿地層處在水壓相對(duì)較高的含水層中，以及水庫已經(jīng)開始蓄水，在比水位低的廊道或洞中灌漿時(shí)。針對(duì)以上兩種情況，灌漿壓力必須比涌水壓力略高，否則將導(dǎo)致漿液無法灌入。實(shí)際灌漿壓力應(yīng)在設(shè)計(jì)確定的灌漿壓力基礎(chǔ)上施加穩(wěn)定涌水壓力。在實(shí)際承壓水情況中，需采用下列方法來灌漿施工：

（1）壓力屏漿法。待正常灌漿完成后，應(yīng)采用稀漿和相同壓力進(jìn)行連續(xù)循環(huán)灌漿，在灌漿時(shí)間達(dá)到4～8 h后方可結(jié)束，避免灌入到裂隙中的漿液發(fā)生回流。

（2）閉漿。在灌漿達(dá)到結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)后，方可將管上的閥門關(guān)閉，確保漿液處在受壓的狀態(tài)，在凝固一段時(shí)間后，將閥門打開，確認(rèn)是否向外發(fā)生涌水，若沒有涌水，則視為合格。通常情況下，閉漿的時(shí)間需按照6 h～8 h控制。

（3）濃漿結(jié)束。待正常灌漿達(dá)到可結(jié)束灌漿的標(biāo)準(zhǔn)后，使用濃漿進(jìn)行灌注。待回漿的濃度與灌入的泥漿的濃度相同后，關(guān)閉管道上的閥門，開始閉漿。

（4）化學(xué)灌漿。若采用以上方法后效果不夠顯著，可采用化學(xué)灌漿方法進(jìn)行施工。一般情況下，化學(xué)溶液會(huì)以較快速度在巖石中凝聚，可使細(xì)小的縫隙達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，而且還能有效封堵涌水。

5 結(jié)語

本文分析了各灌漿方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在吸漿量相對(duì)較大的情況下使用的灌漿方法，不僅操作簡(jiǎn)單，而且施工快捷，但由于漿液擴(kuò)散太遠(yuǎn)，將導(dǎo)致漿液浪費(fèi)；在漏水通道條件下，使用的灌漿方法操作比較復(fù)雜，但能充分對(duì)灌漿過程進(jìn)行控制，除了保證實(shí)際處理效果，還能減少材料消耗與投資。除此以外在實(shí)際灌漿施工中，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，結(jié)合灌漿目的，采取適宜的灌漿方法，從根本上保證灌漿質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的灌漿處理效果。