水利工程灌漿施工之我見

胡國慶

摘要：水利工程灌漿施工是一次較為復(fù)雜的序，要順利完成灌漿施工工作，就必須對(duì)灌漿的材料、灌漿的方法等進(jìn)行細(xì)致的分析研究，再根據(jù)實(shí)際的工程需要對(duì)材料和施工工藝進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。這樣才能保證灌漿施工的質(zhì)量，才能保證整個(gè)水利工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水利；工程；灌漿

1灌漿材料

1．1水泥灌漿

水泥灌漿具有膠凝性好、結(jié)石強(qiáng)度高、施工方便、成本低等特點(diǎn)，因此在水利灌漿工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。為了保證工程的質(zhì)量，要求用顆粒細(xì)、穩(wěn)定性好、膠結(jié)性強(qiáng)、耐久性好的水泥作為灌漿水泥。主要用硅酸鹽大壩水泥或普通硅酸鹽水泥，當(dāng)然如果情況特殊，也可采用特種水泥如抗酸水泥等。水泥的細(xì)度是決定灌漿效果的重要因素。灌漿的生效，要求水泥顆粒的粒徑要小于裂隙寬度的1／3～1／5。因?yàn)榧?xì)粒水泥的漿液較為穩(wěn)定，不易沉淀分離，水化反應(yīng)充分，強(qiáng)度砌，膠結(jié)牢固，而且更易于灌入細(xì)小的裂縫。而如果裂隙較大，則可以摻人一些砂、粘土及扮煤灰等惰性材料。

1．2粘土灌漿

遇水能迅速分解，吸水膨脹并有一定的穩(wěn)定性和粘結(jié)力的粘土，才符合灌漿粘性土的要求。灌漿用的粘土漿，一般將土料浸泡、攪拌、篩濾凈化之后拌制而成。為改善漿液的膠結(jié)性能，提高結(jié)石強(qiáng)度，加速固結(jié)，且在水下也能繼續(xù)凝固，帷幕灌漿，一般多采用水泥粘土漿，而較少用純粘土漿。漿液的配比是根據(jù)帷幕的設(shè)計(jì)要求而定的。

1．3化學(xué)灌漿

化學(xué)灌漿以高分子為主要材料配制而成的溶液作為漿液，是一種新型的灌漿?；瘜W(xué)漿液具有較好的防滲、堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固功能，常用的化學(xué)灌漿材料有環(huán)氧樹脂、水玻璃、鉻木素、甲凝、丙凝和聚氨院漿液等。但是，由于化灌材料大多帶有毒性，會(huì)污染環(huán)境，而且施工工藝復(fù)雜，價(jià)格也較貴，所以在使用上受到一定的限制。

2巖基灌漿

巖基灌漿有固結(jié)灌漿、帷幕灌漿和接觸灌漿這三類。固結(jié)灌漿涉及的平面范圍大，孔深一般在5-10m之間。其目的是將壩基裂隙巖石膠結(jié)起來，以提高其整體性、均勻性和承載能力。帷幕灌漿是在壩基偏上游部位進(jìn)行1～3排深孔灌漿，充填和膠結(jié)裂隙，構(gòu)成一道不透水的帳幕，可以減少壩基滲漏，并降低壩底揚(yáng)的壓力。為加強(qiáng)結(jié)合，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，防止巖面集中滲漏并增加巖基表面的固結(jié)強(qiáng)度，一般采用接觸灌漿，即在壩體與巖基的結(jié)合面上進(jìn)行灌漿。灌漿施工一般可以分為鉆孔、沖洗、壓水試驗(yàn)、灌漿四個(gè)工序。

2．1鉆孔

灌漿孔一般用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)鉆成，孔深小于10m的，也可用風(fēng)鉆或架鉆進(jìn)行。

因?yàn)殂@孔的質(zhì)量直接影響著灌漿的質(zhì)量，因此，為保證灌漿的質(zhì)量，就要確?？紫颉⒃畹脑O(shè)計(jì)符合要求，保證鉆徑上下均一，孔壁平整，這樣可以使灌漿塞易于卡緊，而且在灌漿時(shí)不會(huì)產(chǎn)生返漿。而且如果鉆孔的巖粉細(xì)屑少，就可以減少堵塞孔壁裂隙的情況。而鉆孔方向不能偏斜，鉆孔深度也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，否則灌漿帷幕可能會(huì)出現(xiàn)缺口，留下漏水通道，會(huì)大大降低防滲的效果。

2．2沖洗

因?yàn)殂@孔后會(huì)有巖粉殘留在孔底和孔壁上，因此為了保證灌漿的質(zhì)量，必須對(duì)巖層裂隙和孔洞進(jìn)行沖洗，把巖粉沖出孔外。沖洗順序應(yīng)是先沖洗鉆孔，再?zèng)_洗巖層裂縫。為了提高沖洗效率和質(zhì)量，可以用壓力水沖洗。如用壓力水和壓縮空氣輪流沖洗或混合沖洗。在沖洗時(shí)，應(yīng)該注意把沖洗的壓力控制在同孔段灌漿壓力的80％左右，盡量免引起裂縫擴(kuò)張和巖層的松動(dòng)、變形，鉆孔沖洗裝置如圖1所示。

一般來說，為了讓孔內(nèi)回水的流速可以有效的將留在孔內(nèi)的巖粉沖洗干凈，可以采用風(fēng)、水聯(lián)合沖洗或由導(dǎo)管通人大流量水流從孔底向孔外沖洗的方法。當(dāng)?shù)叵滤桓邥r(shí)，也可使用揚(yáng)水沖洗，即將鉆孔敞口而將通氣管宜插孔底，壓入高壓空氣，順利實(shí)現(xiàn)清洗工作。而在沖洗巖層裂縫時(shí)，可以采用單孔和群孔沖洗這兩種方法。單孔沖洗，可以將充填擠到灌漿范圍以外或沿裂隙沖出地面。而群孔沖洗是同時(shí)對(duì)幾個(gè)孔壓入水或氣，使孔間裂隙中的充填物從敞口孔中帶出地面。為了提高沖洗效果，可在沖洗液中加人適量化學(xué)藥物如碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈾等，以促進(jìn)泥質(zhì)充填物的溶解。

2．3壓水試驗(yàn)

為了給巖基灌漿的施工設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，可通過單位吸水率的測(cè)定來了解巖層的滲透性能，即在灌漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)。而在灌漿后，也可以通過壓水試驗(yàn)，檢查灌漿的質(zhì)量和效果。

3灌漿施工

3．1灌漿方法

以灌漿時(shí)漿液是否部分返回地面和重復(fù)使用為依據(jù)，灌漿方法可以分為純壓式和循環(huán)式兩種，如圖2所示。

純壓式設(shè)備簡單，操作方便，只需采用單根灌漿管，在漿液壓人鉆孔后，完成在間縫隙的擴(kuò)散，但其漿液流速小，如果灌漿材料是粒狀，則會(huì)容易產(chǎn)生沉淀并堵塞巖隙和管道，影響灌漿質(zhì)量。在吸漿量大，有大裂隙存在和孔深不超過12～15m，以及化學(xué)漿材都是稀溶液，中途沉淀情況較少的情況下，一般都采用純壓法。而循環(huán)式灌漿法則多用于水泥和粘土灌漿，就是把漿液壓人鉆孔后，讓一部分進(jìn)入巖隙，另一部分則由回漿管返回拌漿筒中攪拌后再用。使用這種方法可根據(jù)進(jìn)漿與回漿漿液的比重差值，判斷巖層吸漿情況．而且漿液始終保持循環(huán)流動(dòng)不沉淀，攆漿效果也比較好。

而按照灌漿順序，灌漿方法又可分為四種：全孔一次溜漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法和綜合灌漿法。

①全孔一次灌漿法。這種方法施工簡單，就是將灌漿孔一次鉆至全深，灌漿塞置于孔口，一次完成全孔灌漿。但這種方法的灌漿效果較差，使用范圍也較窄，僅適于孔深不超過lOm、巖隙少、透水性不大的情況。

②自上而下分段灌漿法。就是將孔深分為段長3～5m的若干段，自上而下鉆一段灌一段。在上一段漿液凝固后再鉆并灌下一段。如此反復(fù)，直至完成。如果地質(zhì)條件差、巖層破碎、豎向節(jié)理裂隙發(fā)育，而且灌漿質(zhì)量要求較高，就采用這種方法。這種灌漿方法可以根據(jù)段深的加大，不斷地增加灌漿壓力，提高灌漿質(zhì)量，而且當(dāng)上部灌實(shí)后形成完整結(jié)石后，在灌下部時(shí)，地面野不會(huì)冒漿，巖層不會(huì)被抬動(dòng)。此外，采用分段鉆灌，進(jìn)行分段壓水試驗(yàn)，更有利于判斷各段灌漿質(zhì)量。但是由于鉆機(jī)移動(dòng)次數(shù)較多，鉆孔工作量大，持凝時(shí)間長，所以工作效率低。

③自下而上分段灌漿法。即一次將孔鉆至全深，然后自下而上逐段灌漿。這種方法工作量小，施工簡便、工效高，但是使用時(shí)有所限制，如當(dāng)上部巖隙多，地層易松動(dòng)，易冒漿時(shí)，就不宜使用，只有當(dāng)巖層較完整，裂隙少或巖層傾角小于地面且不易留漿時(shí)才采用。

④綜合灌漿法。實(shí)際工作中，巖層多是上部裂隙多而下部完整。因此，在實(shí)際工作中可以根據(jù)施工的現(xiàn)場情況，兼取以上兩法的優(yōu)點(diǎn)，即上那采用自上而下、下部采用自下而上的鉆灌方法。

3．2灌漿壓力

所謂灌漿壓力指的是灌漿時(shí)灌漿段中心處漿液承受的實(shí)際壓力。為了使?jié){液更好地壓人細(xì)小裂縫，并增大漿液的擴(kuò)散半徑，分析：多余的水分，提高強(qiáng)漿結(jié)石的密實(shí)度，可以提高灌漿壓力，以有效提高防滲和固結(jié)質(zhì)量。但是如果壓力過高，就有可能出現(xiàn)裂縫擴(kuò)大或抬動(dòng)上部巖層和壩體的情況，而且漿液也可能會(huì)壓出應(yīng)灌范圍外，造成浪費(fèi)。因此，對(duì)壓力的控制要適當(dāng)。

3．3漿液濃度的控制

為保證灌漿的質(zhì)量，在灌漿過程中，必須根據(jù)吸漿量的變化情況及時(shí)調(diào)整漿液的濃度。一般來說稀漿流動(dòng)性較好，但可能會(huì)出現(xiàn)漿液擴(kuò)散到施工范圍以外，造成材料浪費(fèi)，而且當(dāng)漿液凝固時(shí)其收縮性大，容易造成水泥結(jié)石與巖石縫面的分離。而稠漿凝固時(shí)收縮小，與縫面粘結(jié)較好，防滲、固結(jié)質(zhì)量相對(duì)提高。但是，其流動(dòng)性差，擴(kuò)散范圍小，細(xì)小裂縫一般很難灌進(jìn)去。因此。控制漿液的濃度至關(guān)重要，在施工中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行漿液濃度的變換時(shí)，可以根據(jù)每一級(jí)濃度的漿液灌人量進(jìn)行控制。即當(dāng)某一級(jí)濃度的漿液灌入量已達(dá)到限量標(biāo)準(zhǔn)，但此時(shí)灌漿壓力及吸漿量卻都沒有明顯改變時(shí)，就換濃一級(jí)漿液灌注。而當(dāng)變濃后吸漿量突然顯著下降或灌漿壓力突然上升時(shí)，則說明變濃不適當(dāng)，應(yīng)迅速恢復(fù)原濃度繼續(xù)灌注。

4總結(jié)

灌漿施工質(zhì)量的好壞直接影響到水利工程的質(zhì)量，因此，在水利工程施工建設(shè)中必須重視水利工程灌漿施工的質(zhì)量，以保證工程的整體建設(shè)。