一級(jí)建造師水利工程講義之灌漿施工

1F413020 灌漿與防滲墻施工
1F413021 掌握灌漿施工要求
  一、灌漿分類
（一）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(xué)灌漿等。
  （二）按灌漿目的分類
按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿和回填灌漿等。
1．帷幕灌漿。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(yáng)壓力的灌漿。
 2．固結(jié)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(guò)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(jié)合能力的灌漿。
 4．接縫灌漿。通過(guò)埋設(shè)管路或其他方式將漿液灌入混凝土壩體的接縫，以改善傳力條件增強(qiáng)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(qiáng)圍巖或結(jié)構(gòu)的密實(shí)性的灌漿。
 二、鉆孔灌漿用的機(jī)械設(shè)備
 （一）鉆孔機(jī)械
 鉆孔灌漿機(jī)械主要有回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)沖擊式、沖擊式三大類。目前用得最多的是回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，其次是回轉(zhuǎn)沖擊式鉆機(jī)，純沖擊式鉆機(jī)用得很少。
 （二）灌漿機(jī)械
 灌漿機(jī)械主要有灌漿泵、漿液攪拌機(jī)及灌漿記錄儀等。
 1．灌漿泵
 灌漿泵是灌漿用的主要設(shè)備。灌漿泵性能應(yīng)與漿液類型、濃度相適應(yīng)，容許工作壓力應(yīng)大于最大灌漿壓力的1．5倍，并應(yīng)有足夠的排漿量和穩(wěn)定的工作性能。灌注純水泥漿液應(yīng)采用多缸柱塞式灌漿泵。
 2．漿液攪拌機(jī) 
 用于制作水泥漿的漿液攪拌機(jī)，目前用得最多的是傳統(tǒng)雙層立式慢速攪拌機(jī)和雙桶平行攪拌機(jī)。國(guó)外已廣泛使用渦流或旋流式高速攪拌機(jī)，其轉(zhuǎn)數(shù)為1500～3000r／min。用高速攪拌機(jī)制漿，不僅速度快、效率高，而且制出的漿液分散性和穩(wěn)定性高，質(zhì)量好，能更好地注入巖石裂隙。
 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和拌合能力應(yīng)分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應(yīng)，并應(yīng)能保證均勻、連續(xù)地拌制漿液。
 3．灌漿記錄儀
 用來(lái)記錄每個(gè)孔段灌漿過(guò)程中每一時(shí)刻的灌漿壓力、注漿率、漿液相對(duì)密度（或水灰比）等重要數(shù)據(jù)。
 三、灌漿方式和灌漿方法
 （一）灌漿方式
 灌漿方式有純壓式（圖1F413021－1rt）和循環(huán)式（圖lF413021－16）兩種。
 l．純壓式
 純壓式灌漿是指漿液注入到孔段內(nèi)和巖體裂隙中，不再返回的灌漿方式。這種方式設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；但漿液流動(dòng)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(guò)15m的情況。
 2．循環(huán)式
 循環(huán)式灌漿是指漿液通過(guò)射漿管注入到孔段內(nèi)，部分漿液滲入到巖體裂隙中，部分漿液通過(guò)回漿管返回，保持孔段內(nèi)的漿液呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)的灌漿方式。這種方式一方面使?jié){液保持流動(dòng)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(jìn)漿和回漿液相對(duì)密度的差值，判斷巖層吸收水泥的情況。
 
     
 （二）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(jiǎn)便，多用于孔深不地質(zhì)條件比較良好，基巖比較完整的情況。
2．自下而上分段灌漿
自下而上分段灌漿法是將灌漿孔一次鉆進(jìn)到底，然后從鉆孔的底部往上，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至孔口的灌漿方法。如圖1F413021－2。
 
  3．自上而下分段灌漿法
  自上而下分段灌漿法是從上向下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至孔底的灌漿方法。如圖1F413021－3。
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(shí)都在孔口安裝孔口封閉器進(jìn)行灌漿的方法。
 灌漿孔的基巖段長(zhǎng)小于6m時(shí)，可采用全孔一次灌漿法；大于6m時(shí)，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
 帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗(yàn)、灌漿和灌漿的質(zhì)量檢查等。
 （一）鉆孔
 帷幕灌漿宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。
 鉆孔質(zhì)量要求有：
 1．鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于10cm。
 2．孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。
 3．灌漿孔宜選用較小的孔徑，鉆孔孔壁應(yīng)平直完整。
 4．鉆孔必須保證孔向準(zhǔn)確。鉆機(jī)安裝必須平正穩(wěn)固；鉆孔宜埋設(shè)孔口管；鉆機(jī)立軸和孔口管的方向必須與設(shè)計(jì)孔向一致；鉆進(jìn)應(yīng)采用較長(zhǎng)的粗徑鉆具并適當(dāng)?shù)乜刂沏@進(jìn)壓力。
 （二）鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)
 灌漿孔（段）在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積厚度不得超過(guò)20cm。同時(shí)在灌漿前宜采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時(shí)止。沖洗壓力可為灌漿壓力的80％，該值若大于1MPa時(shí)，采用1MPa。
 沖洗時(shí)，可將沖洗管插入孔內(nèi)，用阻塞器將孔口堵緊，用壓力水沖洗，壓力水和壓縮空氣輪換沖洗或壓力水和壓縮空氣混合沖洗。
 帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，先導(dǎo)孔應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水；采用自下而上分段灌漿法時(shí)，先導(dǎo)孔仍應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)。各次序灌漿孔在灌漿前全孔應(yīng)進(jìn)行一次鉆孔沖洗和裂隙沖洗。除孔底段外，各灌漿段在灌漿前可不進(jìn)行裂隙沖洗和簡(jiǎn)易壓水。壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行，采用五點(diǎn)法或單點(diǎn)法。
（三）灌漿方式和灌漿方法
 1．灌漿方式
 帷幕灌漿應(yīng)優(yōu)先采用循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm。
 2．灌漿方法
 帷幕灌漿必須按分序加密的原則進(jìn)行。
由三排孔組成的帷幕，應(yīng)先進(jìn)行邊排孔的灌漿，然后進(jìn)行中排孔的灌漿。邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工；由兩排孔組成的帷幕，宜先進(jìn)行下游排孔的灌漿，然后進(jìn)行上游排孔的灌漿。每排孔宜分為三序施工；單排帷幕灌漿孔應(yīng)分為三序施工，如圖1F13O21－4所示。
 
帷幕灌漿段長(zhǎng)度宜采用5～6m，特殊情況下可適當(dāng)縮減或加長(zhǎng)，但不得大于10m。采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿塞應(yīng)塞在已灌段段底以上0．5m處，以防漏灌；孔口無(wú)涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質(zhì)條仵復(fù)雜地區(qū)則宜待凝。采用自下而上分段灌漿法時(shí)，灌漿段的長(zhǎng)度因故超過(guò)10m，對(duì)該段宜采取補(bǔ)救措施。
 （四）灌漿壓力和漿液變換 
  1．灌漿壓力
 灌漿壓力宜通過(guò)灌漿試驗(yàn)確定，也可通過(guò)公式計(jì)算或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先行擬定，而后在灌漿施工過(guò)程中調(diào)整確定。采用循環(huán)式灌漿，壓力表應(yīng)安裝在孔口回漿管路上；采用純壓式灌漿，壓力表應(yīng)安裝在孔口進(jìn)漿管路上。灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但注入率大時(shí)應(yīng)分級(jí)升壓。
 灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。漿液水灰比可采用5：1、3：1、2 ：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1七個(gè)比級(jí)。開(kāi)灌水灰比可采用5：1。
 2．灌漿漿液變換
 當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)；當(dāng)注入率大于30L／min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。
 灌注細(xì)水泥漿液，可采用水灰比為2：1、1：1、0．6：1，或1：1、0．8 ：1、0．6：1三個(gè)比級(jí)。
 （五）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法
 1．灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
 采用自上而下分段灌漿法時(shí)，在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0．4L／min時(shí)，繼續(xù)灌注60min；或不大于IL／min時(shí)，繼續(xù)灌注90min，灌漿可以結(jié)束。采用自下而上分段灌漿法時(shí)，繼續(xù)灌注的時(shí)間可相應(yīng)地減少為30min和60min，灌漿可以結(jié)束。
 2．封孔方法
 采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿孔封孔應(yīng)采用分段壓力灌漿封孔法；采用自下而上分段灌漿時(shí)，應(yīng)采用置換和壓力灌漿封孔法。