淺議水工建筑物水泥灌漿施工技術

□李紅輝 王鐵成

灌漿是水工建筑物巖石地基防滲處理的主要手段。

一、漿液選擇

水工建筑物水泥灌漿一般使用純水泥漿液。在特殊地質條件下或有特殊要求時，根據(jù)需要，通過現(xiàn)場灌漿試驗論證，可使用下列類型漿液：

(一)細水泥漿液，系指干磨水泥漿液、濕磨水泥漿液和超細水泥漿液。

(二)穩(wěn)定漿液，系指摻有少量穩(wěn)定劑，析水率不大于5%的水泥漿液。

(三)混合漿液，系指摻有摻合料的水泥漿液。

(四)膏狀漿液，系指塑性屈服強度大于20Pa的混合漿液。

二、鉆進

施工單位現(xiàn)多采用風動潛孔錘的方法進行鉆進，風壓由供風設備和操作人員所控制。在淺層鉆進灌漿時，易出現(xiàn)以下三個問題：

(一)病險水庫防滲進行灌漿時，穿過壩體進入基巖，由于風壓過大引起壩體變形。

(二)有的地層由于風壓大于巖石的強度而引起巖石的風力劈裂，造成灌漿時不必要的水泥浪費。

(三)洗孔時，洗孔壓力小于風壓發(fā)生巖屑堵塞裂隙。

三、灌漿方法

主要有自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法及孔口封閉灌漿法。目前我國多采用孔口封閉灌漿法。但已灌各段重復灌漿引起地層的多次漿力劈裂造成灌漿時水泥浪費很大，尤其在深孔灌漿時第一段和最后一段壓力相差很大，使第一段常常發(fā)生地面冒漿現(xiàn)象，在病險水庫壩肩進行灌漿時需穿透壩體，過高的壓力會引起壩體變形等問題。因此，對病險水庫的防滲灌漿方法需做出單獨規(guī)定。

四、灌漿方式

應優(yōu)先采用孔內循環(huán)法灌漿。循環(huán)式帷幕灌漿是把漿液壓入鉆孔以后，一部分進入巖層縫隙中，另一部分由回漿管路返回拌漿筒中。該方法一方面使?jié){液始終保持循環(huán)流動狀態(tài)，可以防止泥漿沉淀，灌漿效果好；另一方面又可以根據(jù)進漿漿液比重的差值，判斷巖層的吸漿情況。它要求射漿管插入到距孔底不大于50 cm處，以保證剩余的漿液從孔底向上流動，阻止?jié){液在孔中沉淀。這種方法不適宜于孔徑小于65 cm的鉆孔。以往大量的實踐經驗表明，循環(huán)式灌漿并不能十分有效地防止?jié){液沉淀。純壓式帷幕灌漿是把漿液一次性壓入鉆孔，再擴大到巖層縫隙里。該法施工設備簡單，操作方便。但漿液流動速度相對較小，容易產生沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，影響灌漿效果。這種方法多用于吸漿量大、有大裂隙存在和孔深不超過15 m的情況。采用純壓式灌漿法，漿液進入孔內后，即不能再返回灌漿泵。除被地層空隙吸收的以外，剩余的便留在孔中。因此，在灌漿孔外和灌漿泵的附近，還要再裝上1根回漿管，以便剩余的漿液循環(huán)回來，繼續(xù)使用。

在灌漿過程中，可以根據(jù)實際需要添加摻合料。砂料，應為質地堅硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于2.5 mm，細度模數(shù)不宜大于2.0，SO3含量宜小于1%，含泥量不宜大于3%，有機物含量不宜大于3%。粉煤灰，應為精選的粉煤灰，不宜粗于同時使用的水泥，燒失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%。粘性土和塑性指數(shù)不宜小于14，粘粒(粒徑小于0.005 mm)含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有機物含量不宜大于3%。同時，可在水泥漿液中加入速凝劑、減水劑等外加劑。

五、灌漿壓力

灌漿壓力是控制灌漿質量的重要指標，與孔深、巖層性質和灌漿段上有無壓重等因素有關，可根據(jù)不同的計算公式得出參考值，也可參考類似工程所用值進行設計，再根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗確定。對灌漿壓力和注漿率的掌握，應執(zhí)行這樣一條原則：當?shù)貙映詽{量很大、在低壓或無壓下即能順利地注入漿液時，應控制注漿不能太快；當?shù)貙映詽{量較小、注漿困難時，應盡快將壓力升到規(guī)定值，不能長時間在低壓下灌漿。注漿率控制的大小，要考慮兩方面的條件：一是地層條件，對軟弱、多具水平向裂隙的淺部巖層，應當小些，以不大于20 L/min為宜；對于堅硬和深部巖層，可適當大些，以不大于30 L/min為宜。一般說來，大量吃漿并非有很大的空洞未被灌滿，而常常是沿著連通得很遠的裂隙跑到了應灌的范圍以外，從或明或暗的“露頭”漏失掉了。在這種情況下，采用細流慢灌可促使?jié){液在近處沉淀、淤塞而不必擔心充填距離的不足。二是設備和人員工作條件，當前我國通用的150 L和200 L高速漿液攪拌機，從加料到攪拌均勻至少需3～5 min，若將注漿率加大到50 L/min以上，實際上是做不到正常供漿的。注漿率過大，將導致人員忙亂、配料不準、拌漿質量降低、設備負荷加大、事故增多。從有利于將裂隙充填飽滿、密實的角度考慮，灌注速率稍慢一點更加有利，這樣可使?jié){液有更多的時間和機會排除多余水分，形成更加密實的結石。