淺析水利工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)

河源市龍川縣第二建筑工程總公司

摘要：本文分析了灌漿技術(shù)的含義、要進(jìn)行灌漿處理的原因以及灌漿技術(shù)類型，并以帷幕灌漿及其工程實(shí)例闡明了水利工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水利工程；地基基礎(chǔ)；灌漿；施工技術(shù)

1 灌漿技術(shù)的含義

顧名思義，灌漿就是以具有膠凝性質(zhì)的漿液（水泥漿液或化學(xué)漿液），通過鉆孔或其他施工設(shè)施，灌注到水利工程基礎(chǔ)中需要灌漿的部位，達(dá)到充填基礎(chǔ)中的孔隙、空隙、孔洞、節(jié)理裂隙以及裂縫的一種施工技術(shù)。

2 為什么要進(jìn)行灌漿處理

任何水工建筑都是建造在地基上面的，而天然地基經(jīng)常存在著各種缺陷，例如斷層漏水、地基承載能力不足等，使地基不能滿足水利工程的需要。假如不對(duì)有缺陷的地基進(jìn)行處理或者處理方法不當(dāng)，就可能出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，不僅浪費(fèi)水資源，嚴(yán)重的甚至可能導(dǎo)致水工建筑損壞，造成災(zāi)難性后果，例如水庫(kù)大壩、河川堤壩潰壩事故。再者，已建水工建筑也可能因?yàn)槟昃檬薅嬖诟鞣N病患，影響其效益的發(fā)揮。

灌漿技術(shù)是一種高效、簡(jiǎn)單的地基處理技術(shù)，如前所述，灌漿可以填充空隙、裂縫等缺陷，從而起到固結(jié)、粘合、防滲的作用，提高地基承載力和抵抗變形的能力，保證水工建筑穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，簡(jiǎn)言之，灌漿技術(shù)可以提高水利工程基礎(chǔ)的防滲能力并可以加固基礎(chǔ)。

3灌漿技術(shù)類型

3.1 以灌漿作用分類

按照所起的作用，灌漿分為固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、回填灌漿、接觸灌漿等類型。固結(jié)灌漿是為處理具有節(jié)理裂隙或破碎帶巖基所進(jìn)行的灌漿，常用于處理混凝土重力壩基、水工隧洞巖體、土石壩防滲體混凝土墊層下部巖體等工程。帷幕灌漿是為建造防滲帷幕工程所進(jìn)行的灌漿，例如建造閘壩時(shí)在其巖基中進(jìn)行的雙排或多排帷幕灌漿?；靥罟酀{多用于水工隧洞襯砌與其后巖土體之間或者一二次混凝土之間充填加固，可增強(qiáng)隧洞的防滲能力。接觸灌漿用來填充混凝土基礎(chǔ)與巖基之間的縫隙，可防止漏水，例如混凝土壩與巖基之間常需進(jìn)行接觸灌漿。

3.2 以灌漿材料分類

根據(jù)灌注材料的不同，灌漿分為水泥灌漿、水泥砂漿灌漿、水泥粘土灌漿、化學(xué)灌漿等類型。水泥灌漿是應(yīng)用最普遍的一種灌漿形式，將水泥與水按一定比例配成水泥漿液進(jìn)行灌漿，具有灌漿材料成本低廉、灌漿設(shè)備與工藝簡(jiǎn)單、灌漿效果可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。在水泥漿液中摻入砂、粘土等材料，制成水泥砂漿、水泥粘土漿等灌漿材料，可用于灌注量大、結(jié)石強(qiáng)度要求不高的工程。處理特殊地基（如含斷層、碎裂帶等地層）時(shí)，普通水泥灌漿材料難以達(dá)到工程要求，這時(shí)可以采用化學(xué)灌漿材料，例如水玻璃類、丙烯酰胺類、環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類等材料制成的基材進(jìn)行灌注。與水泥灌漿材料相比，化學(xué)灌漿材料成本較高，工藝也較為復(fù)雜，所以通常先進(jìn)行水泥灌漿，再進(jìn)行化學(xué)灌漿[1]。

3.3 以灌漿壓力分類

按照灌注壓力大小，灌漿可分為高壓灌漿、中壓灌漿、低壓灌漿（或常壓灌漿）。高壓灌漿壓力在3MPa以上，中壓灌漿壓力在0.5～3MPa之間，低壓灌漿壓力在0.5MPa以下。

3.4 以灌漿機(jī)理分類

依據(jù)灌漿機(jī)理，灌漿技術(shù)包括高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、無塞灌漿等型式。高壓噴射灌漿是利用鉆機(jī)鉆孔，再將帶有噴頭的灌漿管放至地層內(nèi)預(yù)定深度，通過噴射高壓漿液或高壓水沖擊、剝離、破壞地基材料，剝蝕的土粒一部分隨漿液冒出地面，其余部分與灌注漿液摻攪混合，形成強(qiáng)度較高、結(jié)構(gòu)較密實(shí)的凝結(jié)體，簡(jiǎn)稱高噴灌漿，根據(jù)噴漿形式又分為旋噴、擺噴、定噴。劈裂灌漿是一種張裂式灌漿，沿灌漿線一定間距布置灌漿孔，利用灌入的泥漿壓力劈開地基土，同時(shí)填充洞穴、裂縫和疏松土層，形成連續(xù)、具有一定厚度的泥墻帷幕，可提高沙性土基的防滲能力。無塞灌漿是帷幕灌漿技術(shù)的靈活運(yùn)用，其鉆孔直徑比帷幕灌漿孔稍大，不放入后者所用的“灌漿塞”，而以鉆桿或無縫鋼管與孔壁之間的孔隙作為循環(huán)灌漿的回漿管，由于灌漿段銜接時(shí)不必待凝，工效較有塞帷幕灌漿提高近1倍，質(zhì)量也有所提高[2]。

4 基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用

目前，用于覆蓋層的帷幕灌漿技術(shù)主要有以下幾種[3]：（1）循環(huán)鉆灌法，也就是在各灌段孔口封閉情況下自上而下逐段鉆孔和灌漿，可用于砂卵礫石覆蓋層，工序簡(jiǎn)單，操作容易，灌漿質(zhì)量較好，但由于鉆灌工序交替進(jìn)行，工效低一些。其工藝為：鉆孔→沖洗→壓水試驗(yàn)→加塞→灌漿→待凝→循環(huán)鉆灌至終孔→封孔。（2）預(yù)埋花管法，即鉆孔之后放入帶有孔眼的花管，管與孔壁之間充填特制填料，然后分段灌漿。由于鉆灌分開，工效較循環(huán)鉆灌法高，灌漿方式也不局限于自上而下，自下而上或者任意一段都是可以的，對(duì)深厚沖積覆蓋層適應(yīng)性較好，但花管是一次性的，需要付出花管材料、制作費(fèi)用。（3）打管灌漿法，也就是將鋼制灌漿管打入地基層中，再以此管進(jìn)行灌漿，適用于沙礫石層，操作比較簡(jiǎn)單。（4）套管灌漿法，即利用護(hù)壁套管進(jìn)行灌漿。一般采用全液壓鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)，鉆孔深度可達(dá)60m，但灌漿時(shí)可能出現(xiàn)粘管現(xiàn)象，導(dǎo)致拔管困難。其施工工藝為：套管護(hù)壁鉆進(jìn)→下放灌漿管→起拔套管→加灌漿塞→灌漿→重復(fù)鉆、灌至孔口。（5）無塞灌漿法，即前述無塞灌漿技術(shù)，不采用灌漿塞，而在孔內(nèi)充填細(xì)砂隔離灌漿段進(jìn)行灌漿。

下面以某水利工程大壩灌漿[4]為例加以說明。工程地質(zhì)以角礫巖和黏土巖為主，采用固結(jié)和帷幕兩種灌漿方式。鉆孔孔口段采用Φ91金剛石鉆具，孔口段以下采用Φ75復(fù)合片鉆具。其中固結(jié)灌漿采用雙排孔，孔距與排距分別為3m和5m，鉆孔深度為基巖下5～10m，總長(zhǎng)約20km。帷幕灌漿分別采用雙排孔和三排孔布置，雙排孔孔距與排距皆為2m；三排孔采用梅花樁布局，孔距與排距分別為2m和1.5m；帷幕灌漿孔總長(zhǎng)約60km。灌漿段長(zhǎng)度劃分為2～5m。施工時(shí)，每鉆完一段提起鉆具，然后壓水和灌漿，直至終孔深度。鉆孔過程中記錄鉆進(jìn)速度、返渣顏色等情況。壓水試驗(yàn)壓力取0.8倍的灌漿壓力，并且最大不超過1MPa，每次試驗(yàn)時(shí)間為10min或20min。灌漿采用自上而下分段加塞方式，灌漿完待凝4h后掃孔。灌漿材料主要為水泥漿，開灌水灰比取5：1，然后分別取3：1、2：1、1：1和0.5：1。若吸漿量超過3000L，則改用水泥砂漿灌漿，其配比為水：水泥：砂=1：1：0.5，如果灌漿總量超過10000L，則進(jìn)行待凝處理。灌漿壓力采用分級(jí)升壓方法，其壓力范圍為0.15～1.10MPa。一般灌漿壓力≤0.7 MPa，20min內(nèi)吸漿量<30L時(shí)，可結(jié)束灌漿，然后進(jìn)行封口處理，即采用水灰比為0.5：1的水泥漿由底部灌入，緩慢提管至孔口溢漿時(shí)拔出灌漿管。次日檢查封孔效果，必要時(shí)進(jìn)行第二次封口灌漿，直到孔口完全封閉。施工中遇到意外斷漿、串漿、斷層漏漿等問題，分別采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

灌漿技術(shù)是水利工程中地基基礎(chǔ)處理的重要技術(shù)，通過灌漿處理可以填充、封閉地基基礎(chǔ)中節(jié)理裂隙、孔隙、裂縫等缺陷，提高基礎(chǔ)的抗?jié)B能力和整體穩(wěn)定性，但是灌漿類型較多，實(shí)際地質(zhì)條件復(fù)雜多變，應(yīng)針對(duì)具體的工程情況，選擇工效高、成本低、效果好的施工技術(shù)，以更好地發(fā)揮水利工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉妍，陳翔.淺析水利工程基礎(chǔ)處理[J].科學(xué)之友，2012（6）：88-89.

[2]孫東明，曲慶元.水工建筑基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)探析[J].赤子，2013（12）：316.

[3]劉濤.桐子林水電站深厚覆蓋層帷幕灌漿關(guān)鍵技術(shù)研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2013，30（6）：95-98，102.

[4]田野，蔡喜紅.印尼Jatigede大壩帷幕灌漿施工技術(shù)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，33（5）：28-31.