水利水電工程師考點解讀：1F413002灌漿施工技術

1F413002　灌漿施工技術

一、灌漿分類

1.按灌漿材料分類

按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學灌漿等。

2.按灌漿目的分類

按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿、回填灌漿、預應力灌漿和補強灌漿等。

(1)帷幕灌漿。是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。

(2)固結灌漿。用漿液灌入巖體裂隙或破碎帶，以提高巖體的整體性和抗變形能力的灌漿。

(3)接觸灌漿。通過漿液灌入混凝土與基巖或混凝土與鋼板之間的縫隙。以增加接觸面結合能力的灌漿。

(4)接縫灌漿。通過埋設管路或其他方式將漿液灌入混凝土壩體的接縫，以改善傳力條件增加壩體整體性的灌漿。

(5)回填灌漿。用漿液填充混凝土與圍巖或混凝土與鋼板之間的空隙和孔洞，以增強圍巖或結構的密實性的灌漿。

二、鉆孔灌漿用的機械設備

1.鉆孔機械

鉆孔機械主要有回轉式、回轉沖擊式、沖擊式三大類。目前用得最多的是回轉式鉆機，其次是回轉沖擊式鉆機，純沖擊式鉆機用得很少。

2.灌漿機械

灌漿機械主要有灌漿泵、制漿機、灌漿記錄儀及灌漿管路等。

灌漿管路應保證漿液流動暢通，并應能承受1.5倍的最大灌漿壓力。灌漿泵到灌漿孔口的輸漿管長度不宜大于30m。

三、灌漿方式和灌漿方法

1.灌漿方式

灌漿方式有純壓式和循環(huán)式兩種。

1)純壓式

純壓式灌漿是指漿液注入孔段內和巖體裂隙中，不再返回的灌漿方式。這種方式設備簡單，操作方便;但漿液流動速度較慢，容易沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，多用于吸漿量大，并有大裂隙存在和孔深不超過15m的情況。

2)循環(huán)式

循環(huán)式灌漿是指漿液通過射漿管注入孔段內，部分漿液滲入到巖體裂隙中，部分漿液通過回漿管返回，保持孔段內的漿液呈循環(huán)流動狀態(tài)的灌漿方式。這種方式一方面使?jié){液保持流動狀態(tài)，可防止水泥沉淀，灌漿效果好;另一方面可以根據(jù)進漿和回漿液比重的差值，判斷巖層吸收水泥的情況。

圖1F413021—1　漿液灌注方式

(a)純壓式;(b)循環(huán)式

1一水;2一拌漿筒;3一灌漿泵;4一壓力表;

5一灌漿管;6一灌漿塞;7一回漿管

2.灌漿方法

灌漿方法可分為全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法和孔口封閉灌漿法等。

1)全孔一次灌漿

全孔一次灌漿是將孔一次鉆完，全孔段一次灌漿。這種方法施工簡便，多用于孔深不深，地質條件比較良好，基巖比較完整的情況。

2)自下而上分段灌漿

3)自上而下分段灌漿法

4)綜合灌漿法

綜合灌漿法是在鉆孔的某些段采用自上而下分段灌漿，另一些段采用自下而上分段灌漿的方法。

5)孔口封閉灌漿法

孔口封閉灌漿法是在鉆孔的孔口安裝孔口管，自上而下分段鉆孔和灌漿，各段灌漿時都在孔口安裝孔口封閉器進行灌漿的方法。

混凝土防滲墻下基巖帷幕灌漿宜采用自上而下分段灌漿法或自下而上分段灌漿法，不宜直接利用墻體內預埋灌漿管作為孔口管進行孔口封閉法灌漿。

灌漿孔的基巖段長小于6m時，可采用全孔一次灌漿法;大于6m時，可采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。

四、帷幕灌漿

防滲帷幕的鉆孔灌漿應具備下列條件方可進行:

(1)上部結構混凝土澆筑厚度達到設計規(guī)定蓋重厚度要求。上部結構混凝土厚度較小的部位(趾板、壓漿板、心墻底板、岸坡壩段、尾坎等)，須待混凝土澆筑達到其完建高程和設計強度，壓漿板、趾板等加固錨桿砂漿達到設計強度。

(2)相應部位的基巖固結灌漿、混凝土壩底層灌區(qū)接縫灌漿、岸坡接觸灌漿完成并檢查合格。

(3)相應部位灌漿平洞開挖、混凝土襯砌(或噴錨支護)、回填灌漿、圍巖固結灌漿完成并檢查合格。

(4)灌漿區(qū)鄰近30m范圍內勘探平洞、大口徑鉆孔、斷(夾)層等地質缺陷的開挖、清理、混凝土回填、灌漿等作業(yè)完成，影響灌漿作業(yè)的臨空邊坡錨固、支護完成并檢查合格。

帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質量檢查等。

1.鉆孔

灌漿孔位與設計孔位的偏差不應大于10cm。孔深不應小于設計孔深，實際孔位、孔深應有記錄。

2.裂隙沖洗和壓水試驗

裂隙沖洗宜采用壓力水沖洗，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa。

帷幕灌漿先導孔、質量檢查孔應自上而下分段進行壓水試驗，壓水試驗宜采用單點法。

3.灌漿方式和灌漿方法

1)灌漿方法：分序加密的原則。

2)三排孔組成的帷幕：應先進行邊排孔的灌漿，然后進行中排孔的灌漿。

兩排孔組成的帷幕：宜先進行下游排孔的灌漿，然后進行上游排孔的灌漿。

單排帷幕灌漿孔應分為三序施工。

帷幕灌漿孔的施工序

3)在帷幕的先灌排或主帷幕孔中宜布置先導孔，先導孔應在一序孔中選取，其間距宜為16-24m，或按該排孔數(shù)10%布置。

4)混凝土與基巖接觸段應先單獨灌注并待凝，待凝時間不宜少于24h，其余灌漿段灌漿結束后可不待凝。

5)采用自上而下分段灌漿法時，第1段(接觸段)灌漿的灌漿塞宜跨越混凝土與基巖接觸面;以下各段灌漿塞應阻塞在灌漿段段頂以上50cm處，防止漏灌。

4.灌漿壓力和漿液變換：由稀至濃逐級變換

循環(huán)式灌漿：灌漿壓力表或記錄儀的壓力變送器應安裝在灌漿孔孔口處回漿管路上;

純壓式灌漿：壓力表或壓力變送器應安裝在孔口處進漿管路上。

灌漿壓力的提升可采用分級升壓法或一次升壓法。升壓過程中應保持灌漿壓力與注入率相適應，防止發(fā)生抬動變形破壞。

6.特殊情況處理

1)冒漿漏漿：根據(jù)具體情況可采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理。

2)串漿：如串漿孔具備灌漿條件，可同時進行灌漿，應一泵灌一孔，否則應將串漿孔用塞塞住。

3)灌漿須連續(xù)進行，若因故中斷，按下列原則處理：

(1)應盡快恢復灌漿。如無條件在短時間內恢復灌漿時，應立即沖洗鉆孔，再恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，再恢復灌漿。

(2)恢復灌漿時，應使用開灌比級水泥漿進行灌注。

循環(huán)式灌漿：普通水泥漿水灰比5:1，細水泥漿3:1

如注入率與中斷前相近，則可采用中斷前水泥漿的比級繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少較多，應逐級加濃漿液繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救情施。

灌漿段注入量大而難以結束時，應首先結合地勘或先導孔資料查明原因，根據(jù)具體情況，可選用下列措施處理：

(1)低壓，濃漿，限流，限量，間歇灌漿。

(2)灌注速凝漿液。

(3)灌注混合漿液或膏狀漿液。

工程質量檢查：

1)帷幕灌漿檢查孔數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的10%左右，一個壩段或一個單元工程內，至少應布置一個檢查孔。

檢查孔壓水試驗應在該部位灌漿結束14d后進行。

2)帷幕灌漿工程質量的評定標準：經檢查孔壓水試驗檢查，壩體混凝土與基巖接觸段的透水率的合格率為100%，其余各段的合格率不小于96%，不合格試段的透水率不超過設計規(guī)定的150%，且不合格試段的分布不集中;其他施工或測試資料基本合理，灌漿質量可評為合格。

五、固結灌漿

1.一般規(guī)定

固結灌漿宜在有蓋重混凝土的條件下進行。對于混凝土壩，蓋重混凝土厚度可為1.5m以上，蓋重混凝土應達到50%設計強度后方可進行鉆灌。

對于土石壩防滲體基礎混凝土蓋板或噴混凝土護面、堆石壩混凝土趾板下的基巖進行固結灌漿時，應待其蓋板或護面結構混凝土達到設計強度后進行。

固結灌漿應按分序加密原則進行。同一區(qū)段或同一壩塊內，周邊孔應先行施工。

2.鉆孔、裂隙沖洗和壓水試驗

可在各序孔中選取不少于5%的灌漿孔(段)在灌漿前進行簡易壓水試驗。

3.灌漿和封孔

根據(jù)不同的地質條件和工程要求，固結灌漿可選用全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法，也可采用孔口封閉灌漿法或綜合灌漿法。

灌漿孔的基巖灌漿段長不大于6m時，可采用全孔一次灌漿。

固結灌漿的漿液水膠比采用3、2、1、0.5四級，開罐水膠比選用3。

4.質量檢查

檢查孔的數(shù)量不宜少于灌漿孔總數(shù)的5%，采用單點法。

質量合格標準為:單元工程內檢查孔各段的合格率應達85%以上，不合格孔段的透水率值不超過設計規(guī)定值的150%，且不集中。

施工順序：基礎灌漿宜按照先固結、后帷幕的順序進行。水工隧洞中的灌漿宜按照先回填灌漿、后固結灌漿、再接縫灌漿的順序進行。

六、高壓噴射灌漿

采用鉆孔，將裝有特制合金噴嘴的注漿管下到預定位置，然后用高壓水泵或高壓泥漿泵(20～40MPa)將水或漿液通過噴嘴噴射出來，沖擊破壞土體，使土粒在噴射流束的沖擊力、離心力和重力等綜合作用下，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質漿液充填、摻混其中，形成樁柱或板墻狀的凝結體，用以提高地基防滲或承載能力的施工技術。

1.高壓噴射灌漿的適用范圍

適用于淤泥質土、粉質粘土、粉土、砂土、礫石、卵(碎)石等松散透水地基或填筑體內的防滲工程。

對含有較多漂石或塊石的地層，應進行現(xiàn)場高壓噴射灌漿試驗，以確定其適用性。

2.高壓噴射灌漿的基本方法

高壓噴射灌漿的基本方法有：單管法、二管法、三管法和新三管法等。

單管法：形成凝結體的范圍(樁徑或延伸長度)較小，一般樁徑為0.5～0.9m，板狀凝結體的延伸長度可達1～2m。

二管法：噴射出高壓漿液和空氣兩種射流，沖擊破壞土體，其直徑達0.8～1.5m。

三管法：是使用能輸送水、氣、漿的三個通道的噴射管。其直徑一般有1.0～2.0m，較二管法大，較單管法要大1～2倍。

新三管法：該法適用于含較多密實性充填物的大粒徑地層。

3.漿液材料和施工機具

高噴灌漿最常用的材料為水泥漿，宜采用普通硅酸鹽水泥，強度等級可為32.5級或以上。

4.高壓噴射灌漿的噴射形式

高壓噴射灌漿的噴射形式有旋噴、擺噴、定噴三種。

高壓噴射灌漿形成凝結體的形狀與噴嘴移動方向和持續(xù)時間有密切關系。噴嘴噴射時，一面提升，一面進行旋噴則形成柱狀體;一面提升，一面進行擺噴則形成啞鈴體;當噴嘴一面噴射，一面提升，方向固定不變，進行定噴，則形成板狀體。

5.高壓噴射灌漿的施工程序

高噴灌漿應分排分序進行。在壩、堤基或圍堰中，由多排孔組成的高噴墻應先施工下游排孔，后施工上游排孔，最后施工中間排孔。在同一排內如采用鉆、噴分別進行的程序施工時，應先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。先導孔應最先施工。

施工程序為鉆孔、地面試噴、下置噴射管、噴射提升、成樁成板或成墻等。

6.高壓噴射灌漿的質量檢驗

高噴墻質量檢查重點部位：地層復雜的部位;漏漿嚴重的部位;可能存在質量缺陷的部位。

高噴墻的防滲性能檢查方法：

1)圍井檢查法：適用于所有結構形式高噴墻;檢查宜在圍井的高噴灌漿結束7d后進行，如需開挖或取樣，宜在14d后進行

2)鉆孔檢查：厚度較大的和深度較小的高噴墻可選用;檢查宜在該部位高噴灌漿結束28d后進行。

【2014年真題】對于成樁直徑為0.6m的高壓噴射灌漿，施工方法宜采用(　)。

A.單管法

B.二管法

C.三管法

D.新三管法

『正確答案』A

『答案解析』本題考查的是高壓噴射灌漿。單管法形成凝結體的范圍(樁徑或延伸長度)較小，一般樁徑0.5～0.9m，板狀凝結體的延伸長度可達1～2m。參見教材P69。