浅议水工建筑物水泥灌浆施工技术

□李红辉 王铁成

灌浆是水工建筑物岩石地基防渗处理的主要手段。

一、浆液选择

水工建筑物水泥灌浆一般使用纯水泥浆液。在特殊地质条件下或有特殊要求时，根据需要，通过现场灌浆试验论证，可使用下列类型浆液：

(一)细水泥浆液，系指干磨水泥浆液、湿磨水泥浆液和超细水泥浆液。

(二)稳定浆液，系指掺有少量稳定剂，析水率不大于5%的水泥浆液。

(三)混合浆液，系指掺有掺合料的水泥浆液。

(四)膏状浆液，系指塑性屈服强度大于20Pa的混合浆液。

二、钻进

施工单位现多采用风动潜孔锤的方法进行钻进，风压由供风设备和操作人员所控制。在浅层钻进灌浆时，易出现以下三个问题：

(一)病险水库防渗进行灌浆时，穿过坝体进入基岩，由于风压过大引起坝体变形。

(二)有的地层由于风压大于岩石的强度而引起岩石的风力劈裂，造成灌浆时不必要的水泥浪费。

(三)洗孔时，洗孔压力小于风压发生岩屑堵塞裂隙。

三、灌浆方法

主要有自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法及孔口封闭灌浆法。目前我国多采用孔口封闭灌浆法。但已灌各段重复灌浆引起地层的多次浆力劈裂造成灌浆时水泥浪费很大，尤其在深孔灌浆时第一段和最后一段压力相差很大，使第一段常常发生地面冒浆现象，在病险水库坝肩进行灌浆时需穿透坝体，过高的压力会引起坝体变形等问题。因此，对病险水库的防渗灌浆方法需做出单独规定。

四、灌浆方式

应优先采用孔内循环法灌浆。循环式帷幕灌浆是把浆液压入钻孔以后，一部分进入岩层缝隙中，另一部分由回浆管路返回拌浆筒中。该方法一方面使浆液始终保持循环流动状态，可以防止泥浆沉淀，灌浆效果好；另一方面又可以根据进浆浆液比重的差值，判断岩层的吸浆情况。它要求射浆管插入到距孔底不大于50 cm处，以保证剩余的浆液从孔底向上流动，阻止浆液在孔中沉淀。这种方法不适宜于孔径小于65 cm的钻孔。以往大量的实践经验表明，循环式灌浆并不能十分有效地防止浆液沉淀。纯压式帷幕灌浆是把浆液一次性压入钻孔，再扩大到岩层缝隙里。该法施工设备简单，操作方便。但浆液流动速度相对较小，容易产生沉淀，堵塞岩层缝隙和管路，影响灌浆效果。这种方法多用于吸浆量大、有大裂隙存在和孔深不超过15 m的情况。采用纯压式灌浆法，浆液进入孔内后，即不能再返回灌浆泵。除被地层空隙吸收的以外，剩余的便留在孔中。因此，在灌浆孔外和灌浆泵的附近，还要再装上1根回浆管，以便剩余的浆液循环回来，继续使用。

在灌浆过程中，可以根据实际需要添加掺合料。砂料，应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于2.5 mm，细度模数不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有机物含量不宜大于3%。粉煤灰，应为精选的粉煤灰，不宜粗于同时使用的水泥，烧失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%。粘性土和塑性指数不宜小于14，粘粒(粒径小于0.005 mm)含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。同时，可在水泥浆液中加入速凝剂、减水剂等外加剂。

五、灌浆压力

灌浆压力是控制灌浆质量的重要指标，与孔深、岩层性质和灌浆段上有无压重等因素有关，可根据不同的计算公式得出参考值，也可参考类似工程所用值进行设计，再根据现场灌浆试验确定。对灌浆压力和注浆率的掌握，应执行这样一条原则：当地层吃浆量很大、在低压或无压下即能顺利地注入浆液时，应控制注浆不能太快；当地层吃浆量较小、注浆困难时，应尽快将压力升到规定值，不能长时间在低压下灌浆。注浆率控制的大小，要考虑两方面的条件：一是地层条件，对软弱、多具水平向裂隙的浅部岩层，应当小些，以不大于20 L/min为宜；对于坚硬和深部岩层，可适当大些，以不大于30 L/min为宜。一般说来，大量吃浆并非有很大的空洞未被灌满，而常常是沿着连通得很远的裂隙跑到了应灌的范围以外，从或明或暗的“露头”漏失掉了。在这种情况下，采用细流慢灌可促使浆液在近处沉淀、淤塞而不必担心充填距离的不足。二是设备和人员工作条件，当前我国通用的150 L和200 L高速浆液搅拌机，从加料到搅拌均匀至少需3～5 min，若将注浆率加大到50 L/min以上，实际上是做不到正常供浆的。注浆率过大，将导致人员忙乱、配料不准、拌浆质量降低、设备负荷加大、事故增多。从有利于将裂隙充填饱满、密实的角度考虑，灌注速率稍慢一点更加有利，这样可使浆液有更多的时间和机会排除多余水分，形成更加密实的结石。