水利工程巖石灌漿施工方法研究論文

　　1灌漿所用漿液及配置漿液所需的材料要求

　　1.1水泥灌漿對于所需水泥的有關規定

　　(1）巖石或對其他介質的水泥漿液灌漿，拌制水泥漿液所使用的水泥種類和標號，需要綜合考慮施工目的和施工環境的影響。對于水利工程目前規范要求使用普硅水泥或硅酸鹽水泥，工程級別較低或臨時工程經論證可采用復合水泥，當地下水有侵蝕性時應使用特種水泥。(2）對于水泥的強度等級也有專門的要求，永久工程一般要求采用42.5MPa的普硅水泥，用于臨時工程的可使用32.5MPa的水泥，由用于壩體接縫處理的灌漿，所用水泥的強度等級也相對較高。(3）對于水泥的細度要求，用于防滲處理和帷幕所用水泥，按80通過方孔篩的篩余量來要求，標準是不大于5%。(4）施工時所用水泥需設專門的存放場地，并應按順序使用，受潮結塊后嚴禁使用。

　　1.2水泥類灌漿各種漿液

　　水泥類灌漿所用漿液，一般的巖石條件多用的是純水泥拌制漿液，在巖石裂隙較大或者地下水流速較快等比較特殊的地質條件下，需要摻加外加劑、砂子、粘土、粉煤灰等添加劑和摻合料。(1）采用超細水泥所配置漿液：指用干磨或濕磨超細水泥所配置的漿液,一般用于巖石縫隙很小且防滲標準要求很高,且灌漿壓力較大的'情況。(2）有較好穩定性的水泥漿液：當工程要求較高或施工條件復雜不利的情況下，在水泥漿液中通過摻加穩定劑來提高漿液的穩定性，能明顯提高施工適應性和保證率。(3）摻有混合材料的漿液：指根據實際需要摻入砂子、粘土、膨潤土等摻合料的水泥漿液。各種摻合料的質量和相關指標應符合要求。①砂：水泥砂漿漿液用砂應采用細度模數不超過2.0mm的細砂，天然砂和人工砂均可使用，最大粒徑不宜超過2.5mm，顆粒質地要求達到堅硬程度，含泥量、有機質含量和SO3含量不超過標準范圍。②黏性土：摻加的目的主要是提高防滲效果，對黏性土來說塑性指數不宜小于14，黏粒含量、含砂量、有機物含量等在標準范圍之內。也可使用II級膨潤土替代粘土。③粉煤灰：起填充的作用，可選用I、II或III級的質量較好的粉煤灰，品質指標應符合規范規定。④水玻璃：可明顯減小漿液的待凝時間加快施工進度，也常用于透水率較大和水壓力較大的情況。

　　2灌漿設備和機具

　　灌漿施工所需的鉆灌設備和小型機具包括灰漿攪拌設備、高壓泵送設備、高壓輸送管路、耐壓閥門等管件及壓力表、孔口封閉設備和測量試驗設備等，具體常用的有多種類型和規格參數。

　　3施工工藝

　　3.1施工方法

　　根據工程的地質條件和工程設計要求，灌漿分段進行，常規做法段長為5～10m，可采用孔內循環灌漿也可采用純壓式灌漿，按鉆灌順序可分為自上而下和自下而上兩種，自上而下指鉆孔和灌漿均是從頂部開始分段向下進行，上一段灌漿結束后并達到一定的待凝時間后再進行下一段的鉆孔和灌漿作業，這樣鉆孔和灌漿作業互相影響較大，相互交叉等待的情況較多，所以施工效率相對低，但自上而下分段灌漿始終在孔口封閉，所以封閉質量和效果容易得到保證，而且下一段灌漿對上一段又能起到適當補強的作用，所以灌漿效果相對較好。自下而上分段灌漿是鉆孔一次鉆至孔底，然后自下而上從底部開始分段向上灌漿，使用灌漿塞在孔內不同高度分段封閉，鉆孔與灌漿作業相互干擾較小，施工效率相對較高。是在同一在孔口用封閉器封閉，自下而上需要。現場施工在正式灌漿之前，應先選擇巖石地層和地質條件具有代表性的地段，進行灌漿現場工藝試驗，用以驗證灌漿方法的適用性并確定具體的灌漿施工參數。正式灌漿時先按一定比例做先導孔，進行正規的壓水試驗，具體摸清該區域的透水率情況，以便于在施工過程中控制。灌漿孔間距1.5m～2.5m的比較常見，適應于一般的巖石地層，根據地質情況及工程要求設置單排孔或多排孔。帷幕灌漿孔布置應分序進行。

　　3.2施工工藝流程

　　鉆孔灌漿施工程序按先后順序主要包括：蓋重砼施工或作業面平整—鉆機就位調平后鉆孔—鉆孔沖洗及壓水試驗—孔封閉及灌漿—灌漿結束封孔—檢查孔。自下而上灌漿法各灌漿段連續進行，灌漿完成并達到封孔標準后可直接封孔；自上而下分段灌漿后需要有待凝時間，然后再進行下一段鉆孔、沖洗并灌漿，各道工序重復進行，最底部一段灌漿結束后統一進行封孔。

　　3.3操作工藝

　　3.3.1鉆孔

　　帷幕應當采用回轉鉆機，固結灌漿可使用潛孔鉆鉆孔，鉆孔時均不得使用泥漿護壁和冷卻。潛孔鉆施工效率很高，但在風壓的作用下容易把極細的巖石粉末吹進較細的巖石裂隙，從而影響沖洗和灌漿效果，帷幕灌漿要求較嚴，所以不允許采用潛孔鉆鉆孔，以免影響防滲效果；固結灌漿以加固破碎巖石為主要目的，重點是將較大的巖石裂隙灌注密實，從而提高巖石的整體性和物理力學性能，通常可允許使用潛孔鉆鉆孔。鉆孔時要控制好孔向、孔深及孔位，鉆孔施工時，鉆探設備安裝應穩固、調正、水平，各類連接螺栓應加墊固緊。各傳動輪必須對線，鉆孔中心與立軸應在同一直線上。開孔時應隨時校正鉆孔的頂角與方位角，使之符合設計要求(如表1)。對于有覆蓋層的地段進行鉆灌時，在穿透覆蓋層后需要埋設孔口管，預埋管的孔口位置應超過地面一段距離，以10cm左右為宜，埋設時需要灌注濃水泥漿固定，采取注入法使孔壁與孔口管間注滿并溢出，即可停止注漿，隨后調正并固定孔口管，72h之后便可凝結，然后即可進行下部巖石鉆孔。

　　3.3.2灌漿

　　鉆孔至相應段長時進行壓水試驗和孔內清洗，之后采用灌漿泵以孔內循環式灌漿法灌漿，灌漿壓力表安裝在距孔口30～50cm處。灌漿過程中隨時從壓力表中讀取灌漿壓力。拌料時嚴格按配比（水膠比）（5:1、3:1、2:1、1:1、0.5:1）下料，每次攪拌量用攪拌筒的刻度配合鋼板尺量測。灌漿完成達到齡期后進行壓水試驗驗證灌漿結果。灌漿過程中的孔深、灌漿壓力、灰漿比重、注入漿量的量測及壓水試驗等均應有監理工程師旁站監督。

　　3.3.3灌漿壓力處理

　　很明顯灌漿壓力越大，漿液也就越容易在壓力作用下進入縫隙，所以灌漿效果也相應會越好，因此，在灌漿施工作業時，灌漿壓力在具備條件時應當盡可能取最大值，但是也不是壓力越大越好，如果壓力過大，也可能會造成地層被掀動，從而產生破壞地層結構和上部工程結構的危險，以往的灌漿施工曾經出現過將2.5m厚的鋼筋砼底板抬動并發生裂縫的事故，因此最大灌漿壓力不允許高于灌漿塞以上巖層以及該巖層處壓力的總和。

　　3.3.4灌漿處理

　　(1)中斷處理：灌漿時應連續進行，若因故中斷，應盡快排除故障恢復灌漿。中斷時間過長就需要采取處理措施，如沖洗鉆孔，沖洗效果不明顯必要時還要進行掃孔。灌漿恢復以后，漿液應控制從最稀配比開始，如果吸漿率與中斷前想比較差別不大，就可以變換到中斷前的漿液配比，如差別較大可考慮逐級變濃。也可能會出現吸漿率減少很多的情況，甚至不吸漿，這種情況就應補孔重灌。

　　(2)串口處理，在裂隙節理比較發育巖石基礎上灌漿，在灌漿過程中容易發生與鄰孔發生串通的現象，一般可采用處理方法有以下幾種。①對于鉆進孔，宜立即停止鉆進；②如果被串孔內冒漿量不大，經過及時沖洗，孔內不致被水泥漿充填的，可以繼續灌漿；③如果串漿量較大時，就需要和被串孔同時灌漿，但由于地層和蓋重受壓面積成倍增加，應考慮防止巖層被抬動，適當減小灌漿壓力，并加強觀測。或者將將被串孔堵塞，并及時掃孔沖洗灌漿。

　　(3）作業面地面出現冒漿時處理的處理措施。特別是無蓋重灌漿這種情況出現較多，可以是的進行表面處理如嵌縫和表面封堵，但是有效的措施還是采取濃漿、減壓、間歇灌漿等方法。

　　(4）特大耗漿現象的處理措施如漿液變至最濃后，灌漿孔段的吸漿率仍很大，造成灌漿難以達到結束的標準時，這種情況如上所述可能是存在巖石裂隙發育并且聯通范圍很大，甚至遠遠超出施工范圍，在以往的工程中出現過在灌漿作業時所灌注的漿液滲漏至水庫庫區內的現象，甚至會出現在距離施工區范圍很遠的山谷中漿液大量溢出的現象，在這種情況下即使耗用大量的漿液和水泥，其實并不會起到作用，而且費工費時，必須及時采取措施處理，通常采取的措施有：降低壓力、加速凝劑、使用混合砂漿，如混合砂漿效果也不明顯可考慮摻加鋸末等材料進行封堵。

　　(5）地面抬動。在以往的施工過程中發生過地面抬動甚至很厚蓋重底板遭受破壞的現象，主要是因灌漿壓力太大或串孔的原因引起，在較大的作用面積下對上部地層和蓋重會產生巨大的抬動壓力。如果出現抬動現象，應立即采取處理措施，降低壓力繼續灌漿。然后分析原因，調整灌漿方法。

　　(6）灌漿后涌水。對于這種情況，達到結束標準可暫不停止灌漿,保持壓力再延續一段時間，不再涌水后再封閉孔口。

　　3.3.5、灌漿結束標準與封孔

　　(1)灌漿結束標準包括灌漿壓力、注漿量，當再設計的灌漿壓力下注漿量達到結束標準時，還需要進行屏漿，即保持灌漿壓力繼續灌注一段時間后才可結束灌漿，對于自上而下和自下而上灌漿屏漿時間有所區別，前者為60min，后者需要達到90min。(2)灌漿孔的封孔方法：采用自上而下分段灌漿時，在全孔灌漿結束后，應再用最稠一級漿液，按10～15米的段長將全孔作一次自下而上復灌，采用孔口封閉器灌漿時，最后可將全孔作一次濃漿封孔灌漿。水泥漿干硬以后，對未被填滿部分用干硬性水泥砂漿封填，封堵時需要排除積水。

　　4結語

　　巖基灌漿施工技術是針對巖石基礎的處理，技術含量較高,工藝較為復雜,而且屬于隱蔽工程，因此不但要提前確定灌漿工藝、材料、施工參數等，還需要選擇代表性地段進行灌漿試驗，進行驗證，然后才能進入正式施工階段。巖石基礎經過灌漿處理以后，其強度、整體性、可抗滲性都會明顯提高，而且有適應性強、施工效率高、效果明顯、成本較低的優點，對于較深的覆蓋層體現的尤其明顯，目前在水利工程中得到了廣泛的應用，在其他行業也被用于截滲等工程措施，實踐證明巖石灌漿技術是一項高效可行值得大力推廣的施工技術。

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