水利防渗工程中高压灌浆施工的质量控制措施

葛洲坝新疆工程局（有限公司） 刘湘成

水利防渗工程中高压灌浆施工的质量控制措施

葛洲坝新疆工程局（有限公司） 刘湘成

一、高压灌浆技术的机理及施工工艺和特点

1. 高压灌浆技术的机理。灌浆，又称注浆，是将一定材料配制成的浆液，用液压、气压或电化学方法灌入岩土体的孔隙和裂隙等结构面中，使其扩散、胶凝和固化，从而使岩土体形成强度高、防渗性能好、稳定性高的新结构体，达到改善岩土体物理力学性质的目的。与其他工程措施相比，灌浆法具有成本低、对环境影响小等突出优点，作为建筑物地基（围岩）防渗和加固处理的主要方法之一，灌浆技术在岩土和土木工程领域得到广泛应用。

灌浆法按灌浆介质驱动方式的不同可分为静压法、喷射法、搅拌法和电渗法4类。

2. 施工工艺。

（1）小口径钻进。一般使用56mm钻进，不取心，连续钻进。

（2）孔口封闭。用73mm钻进2m后，用浓水泥浆先行镶好孔口管，封闭孔口，待凝后，再分段钻进，不卡塞。

（3）全孔循环。每段钻完后，立即进行压浆，使浆液在全孔循环，除孔口第1段外，全孔都要经受最大压力下的反复灌浆。

（4）不待凝。每段灌浆达到结束标准后，不等水泥浆凝固，立即钻进下一段，进行压水试验后即行灌浆。

（5）不冲洗。除岩粉及粉细砂层外，孔内遇到夹泥层等不进行专门冲洗。

（6）灌浆自上而下分段进行。一般以5m一段为宜，特殊情况可2～3m甚至1m一段进行。

3. 施工特点。

（1）浆液扩散范围大，幕体较厚，可形成2～4m以上的帷幕。

（2）提高防渗标准，可使地层渗透性能指标ω值达到0.01 L/ min·m2，甚至小于0.001 L/min·m2。

（3）可将浆液压入极为细小、肉眼不易观察到的裂隙中。

（4）可处理由块石、卵石(或碎石)、砂砾石、黏土等复杂成分组成的溶塌体或破碎带。

（5）可将溶洞、溶隙中充填的软弱夹层进行处理，提高其防渗、抗压、抗剪性能。

（6）单层帷幕深度可达100m以上，原则上钻孔孔斜应控制在不超过灌浆孔距(一般为2m)的范围内。

（7）工艺简易，技术易于掌握，使用机具较少。

（8）高压灌浆技术施工效率高，成本低，施工强度小，安全作业保证度高。

二、灌浆施工顺序

1. 总体灌浆施工顺序。回填灌浆及检查→固结灌浆→加密固结灌浆→深孔固结及加密灌浆。高压岔管处的灌浆施工在回填灌浆完成后，固结灌浆前先进行第1段（0～2.5 m）的水泥灌浆，再进行第2段（2.5 m以上）的水泥灌浆。

2. 平洞环内固结灌浆施工顺序。采用环内分序逐排灌注法施工，每序先灌低孔，后灌高孔。

三、高压灌浆施工的质量控制措施

1. 施工过程中的质量控制措施。

（1）钻孔。孔深小于9.0 m的灌浆孔采用YT28手风钻钻孔；孔深大于9.0 m的灌浆孔采用YGZ90风动凿岩机钻孔。2种钻孔方式孔径均为50 mm。

（2）钻孔冲洗。钻孔结束后，应在灌浆前用大流量水进行孔壁孔底冲洗，冲净孔内的岩粉、泥渣，至回水干净为止，孔底残渣应不超过20 cm。裂隙发育地段的灌浆孔，应采用压力水冲洗并结合灌前压水试验进行。

（3）灌前压水试验。灌前选5%的孔段进行简易压水试验，试验压力为1 MPa。每5 min测读一次压入流量，连续4个读数相对稳定后即可结束，取最后的流量值计算透水率。

（4）灌浆水灰比的控制及变浆。灌浆水灰比选用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1等5个比级，开灌水灰比根据灌前压水试验透水率q确定。q≤30 Lu时，采用3∶1浆液开灌；30Lu＜q≤50 Lu时，采用1∶1浆液开灌；q＞50 Lu时，采用0.8∶1浆液开灌。当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少，或当吸浆量不变，灌浆压力均匀升高时，不改变水灰比；当某一级水灰比浆液的灌入量达到3 000 L以上，或灌注时间达到1 h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，改浓一级浆液灌注；当注入率大于30 L/min时，水灰比可越级变浓。改变浆液浓度后，若灌浆压力突增或吸浆量突减，则停止灌浆，查明原因并及时处理。

（5）灌浆压力控制。一是为减少灌浆压力的波动，采用2个稳压器稳压。二是按照高压灌浆试验确定的压力控制方法控制压力。注入率小于5 L/min的孔，按升压控制办法使灌浆压力尽快达到设计压力；注入率大于5 L/min的孔，采用分级升压法灌注，升压幅度根据实际注入率确定，每分钟升压速率控制在0.1～0.5 MPa左右。三是控制好流量与压力的关系，一般情况下PV值＜40 MPa·L/ min；吸浆量较大时，PV值＜20 MPa·L/min；若吸浆量超过1 000 L且无结束的征兆时，则停灌待凝4～8 h，再扫孔复灌。四是灌浆塞位置。孔深小于10.0 m的孔，灌浆塞塞位在衬砌混凝土上；孔深大于10.0 m的孔，灌浆塞塞入孔口1.5～2.0 m处。

（6）灌浆结束标准。一是分段灌注第1段达到目标压力后，在注入率不大于1 L/min时，继续灌注30 min后即结束灌浆。二是分段灌注第2段和一次性灌浆孔在达到设计压力后，注入率不大于2.5 L/min，稳压20 min不出现劈裂现象，即结束灌浆。三是达到灌浆结束标准后，先关闭高压灌浆阀，后停灌浆泵，防止灌入浆量在卸压时瞬间流失。

（7）特殊情况处理。一是灌浆过程中发生灌浆孔串浆现象时，采用并灌方式处理。二是在串浆孔多或串浆距离比较远时，需严格控制总注入量，防止发生灌浆抬动破坏。三是当Ⅰ序孔耗灰量大于50 kg/m，Ⅱ序孔耗灰量大于20 kg/m时，应对该孔随机加密2～4个孔。四是灌浆因故中断30 min以上时，应先进行冲洗再恢复灌浆，冲洗无效时，应扫孔并采用开灌水灰比重灌。

2. 特殊情况的质量控制措施。

（1）灌浆过程中发生串浆时，应立即停止灌浆，关闭注浆管阀门并封闭排气管，在灌浆孔达到设计压力后，再对串浆孔施灌。串浆孔达到设计压力不进浆后结束灌浆。

（2）衬砌混凝土面发生串浆、冒浆现象时，降低压力，暂停灌浆，采用速凝水泥封堵渗漏点后继续施灌。

（3）出现进浆量突增，压力锐减时，立刻停止灌浆以免造成浆液浪费。