基础灌浆施工技术在水利工程中的应用

□李文辉　□王　楠（河南省人民胜利渠管理局）



基础灌浆施工技术在水利工程中的应用

□李文辉□王楠（河南省人民胜利渠管理局）

摘要：随着社会经济的快速发展，水利工程建设已经成为影响国民经济增长的重要因素。基础灌浆施工作为水利工程施工技术之一，该技术的应用不仅能够减少地基下沉变形情况，还能提高地基承载能力。为此，文章主要对岩基灌浆的概况及水利工程中基础灌浆施工流程进行了分析与探究。

关键词：基础灌浆技术；水利工程；施工流程

1岩基灌浆的概况

固结灌浆、帷幕灌浆及接触灌浆为岩基灌浆的主要类型。固结灌浆的目的就是胶结坝基裂隙岩石，对其整体性、均匀性及承载力进行全面提升。其具有较大平面范围，5～10 m为其孔深。

帷幕灌浆是指在坝基偏上游位置实施深孔灌浆（1～3排），且对裂隙进行胶结与充填，形成一道无法透水的帷幕，实现坝基渗漏与坝底扬压力降低的目标。

接触灌浆是指灌浆作业在坝体、岩基结合面实施，加强结合，对坝体抗滑稳定性全面提升为其目的，避免岩面集中渗漏且对岩基表面固结强度全面提升。

在时间方面需达到岩基灌浆、浇筑混凝土坝体安排合理化，达到降低混凝土浇筑影响及提高灌浆质量的作用。在专设基础灌浆廊道内安排帷幕灌浆，此时不仅可挖好岩基进行混凝土浇筑，还不会对浇筑进度造成任何影响，同时有一定厚度压重混凝土后即可进行灌浆，这样可全面提升帷幕灌浆施工质量。

2水利工程中基础灌浆施工流程

2.1钻孔

通常选取回转式钻机进行灌浆孔开钻，10 m以下为其孔深，也可选取风钻、架钻。钻孔质量将直接影响灌浆质量。要求孔向、孔深与设计规定相符，钻径统一、孔壁整平，钻孔岩粉细末产生量较小。孔径均一、孔壁平整，则能够卡紧灌浆塞，避免返浆问题出现在灌浆过程内。

2.2冲洗

钻孔施工后岩粉留在孔底、孔壁位置时，需做好冲洗工作，且彻底清理干净岩层裂隙、孔洞内的杂物，以此确保灌浆质量。冲洗顺序为钻孔—岩层裂缝。压力水冲洗为冲洗的主要方式。当选取压力水、压缩空气轮流冲洗方式，可对冲洗效率、质量进行全面提升。相比相同孔段灌注压力，冲洗压力为其4/5，这样可有效防止扩张裂缝等问题的出现。

通过选取风、水联合冲洗作为钻孔冲洗装置，也可选取导管向大流量水流通入，由孔底向孔外冲洗，将孔内存留岩粉利用孔内回水流速冲向孔外，直至回水澄清10 min。如具有较高地下水位，良好补水情况下，应把钻孔敞口将通气管向孔底插入，并进行高压空气压入，混合水气，且与碎屑同时向孔外喷出，也就是所说的扬水冲洗。

一般选取单孔、群孔进行岩层裂缝冲洗。单孔冲洗过程中，在压力水作用下裂隙内填充物将向灌浆区域外侧挤压，也可顺着裂隙向地面外冲出。群孔冲洗是将水气压入若干孔，其他几个孔敞口则会有水气冒出，此时由敞口孔内将孔间裂隙填充物由地面带出。在完整岩层与裂隙量小的情况下可选取单孔冲洗，也可按照具体实事案例，进行高压水冲洗方式的选择。为对冲洗效果进行全面提升，可将一定量的碳酸钠、碳酸氢钠等添加到冲洗液内，为溶解泥质充填物提供便利。

3压水试验

压水试验需在灌浆前实施，岩层渗透性能可利用单位吸水率测定、分析，以此为岩基灌浆施工提供可靠保障。压水试验应用于灌浆作业后，可对灌浆质量、效果进行检查。我国岩层渗透特性可选取单位吸水率代替，其公式如下：

式中，压入流量由Q表示；试验压力由s表示；试验孔段长度由L表示；单位吸水率由W表示。

4灌浆施工

4.1灌浆设备

活塞式灌浆泵为灌浆选取的泵，根据不同缸体轴线方式可进行2类划分：立式、卧式。单缸为立式方式，单、双缸为卧式方式。本文以卧式单缸活塞灌浆泵施工为例进行分析，右移活塞，水泥浆由自吸浆阀吸入；左移活塞，水泥浆向空气室压至，随后向压力管路压入。依托上部封闭空腔空气室在压缩气体压力作用下，稳定均匀地将阀式间断脉冲向管路压入，为达到均衡出浆目的，可选取双缸灌浆机。为避免浆液接触活塞等位置，产生严重损害，可选取隔膜泵，也就是选取橡胶膜将活塞、阀室隔离，且将水注入活塞、隔膜之间，利用水进行压力、吸力传递。

选取高压胶管作为输浆管，选取胶球作为灌浆塞，输浆管需在管外进行多个胶球串装，需在底座、顶座间夹紧，且通过孔口丝杆使其紧压、扩张，确保胶球紧贴孔壁，避免沿孔壁有浆液冒出。

4.2钻灌次序

严格按照分序加密原则实施固结、帷幕灌浆钻孔施工。帷幕灌浆孔布置需成排设置，根据岩层是否完整的情况对各排孔距加以确定，通常8～12 m为第一序孔之间的距离，随后，进行2、3、4序孔内插加密，第二序孔间距为4～6 m，第三序孔间距为2～3 m，第四序孔间距为1～1.50m。双排帷幕孔顺序为下游排—上游排。多排帷幕孔顺序为边排—中排。

4.3水灌方式

纯压式与循环式为灌浆的主要方式，单根灌浆管为纯压式作业的材料，浆液可向钻孔内灌入。循环式灌浆是指水泥、粘土灌浆，需在钻孔压入浆液后，多数可向岩隙进入，其他部分可从回浆管向拌浆筒返回，并做好搅拌重复利用。此方式具有良好灌浆效果。根据灌浆分类，可选取多种方式，如下：第一，全孔一次灌浆法。灌浆孔一次钻底，在孔口位置设置灌浆塞，一次全孔灌浆，该方式施工便捷，但灌浆成效低，往往用于10 m以内孔深。第二，自上向下分段灌浆法。以3～5 m为准进行孔深划分，由上向下进行钻灌施工，当前一段浆液固结后在进行下一段开钻施工，以此重复施工。第三，综合灌浆法。水利工程建设施工中，岩层具有极为完整的下部，则其上部具有较多裂缝。深孔灌浆作业过程中，其具有良好灌注效果。

5灌浆压力

灌浆压力是指灌浆段中心位置灌浆过程中浆液承受的具体压力。增加压力，才能把浆液向更小裂缝压入，通过浆液扩散半径增加，可将过多水分消除，这是灌浆结石密实程度有效提升的重要方式，这对防渗固结质量提升极为有利。如具有过大压力，则会产生扩大裂缝及上部岩层抬动现象，为此，必须重视灌浆压力。其计算公式如下：

式中，灌浆段中心位置允许最高灌浆压力由p表示；孔口位置岩层允许灌浆压力由p1表示（具体值如表1所示）；灌浆段以上岩层每增加1 m增加的压方由m表示（具体值如表1所示）。

6结束灌浆

在一定灌浆压力作用下，30 min以下灌孔段吸浆量在每分钟0.40 L以下时，可完成灌浆作业。此时封孔可选取水泥砂浆。检查灌浆质量时，往往选取检查孔打设及压水试验，以此提升工程质量。

7结语

综上所述，水利工程基础处理是指选取一定技术方式对地基存在的缺陷加以消除，以此对地基物理力学加以改善与提升，进而增加地基强度抗渗能力等，确保工程顺利开展。伴随水利工程建设规模的进一步扩大，要求必须不断提升基础处理技术。基础灌浆施工技术作为水利工程建设的重要内容，其施工技术水平的高低直接影响着工程建设的整体质量，灌浆就是以一定压力将浆液向地基孔隙、裂缝等灌入，起到填充、胶结、防渗及加固作用。为此，必须严格遵循相关施工规定，全面提高基础灌浆施工技术水平，只有这样才能实现水利工程建设的经济效益。

参考文献

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［5］李龙泉.水利工程施工中基础灌浆施工技术的应用［J］.陕西水利.2014（S1）.

（责任编辑：薛静）

表1　P1与m值选用表

中图分类号：TU74

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）05-0052-02

收稿日期：2016-04-25