帷幕灌漿施工質(zhì)量過程控制

高燕芳

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030002）

帷幕灌漿施工質(zhì)量過程控制

高燕芳

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山西 太原 030002）

帷幕灌漿是地面以下作業(yè)的隱蔽工程，施工效果難以進(jìn)行直接和完全地檢查，各個(gè)工序的過程控制是灌漿質(zhì)量保證的基礎(chǔ)。論述了灌漿材料的質(zhì)量要求、帷幕灌漿鉆孔孔深和孔底偏差的控制、裂隙沖洗要求及鉆孔底部沉積厚度的量測辦法、灌漿段長度的控制、灌漿壓力的選擇、封孔技術(shù)要求等，可為同類工程施工提供借鑒。

帷幕灌漿；鉆孔；灌漿壓力；灌漿過程

1 灌漿材料質(zhì)量要求

1.1 水泥

水泥是帷幕灌漿的主要原材料，原材料的質(zhì)量是工程質(zhì)量保證的前提。帷幕灌漿施工前，首先要對(duì)水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度、用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性、強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方能用于工程。除此之外，按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62-2014）要求，帷幕灌漿所用水泥的細(xì)度，要滿足通過80μm的方孔篩的篩余量不大于5%。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的細(xì)度一般能滿足帷幕灌漿，而礦渣硅酸鹽水泥等其它種類水泥細(xì)度通常難以滿足通過80μm的方孔篩的篩余量不大于5%的要求。

1.2 灌漿用水

凡符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，均可用于帷幕灌漿施工。但是在施工過程中，很多情況是在河灘挖掘淺井抽水進(jìn)行帷幕灌漿。對(duì)于這種情況，必須檢驗(yàn)3項(xiàng)指標(biāo)：一是水對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間影響的限值；二是水對(duì)抗壓強(qiáng)度的限值；三是水中有害物質(zhì)的含量限值。

2 鉆孔孔深和孔底偏差的控制

鉆孔的質(zhì)量對(duì)帷幕灌漿效果影響很大，鉆孔的孔深和孔底偏差是保證帷幕灌漿質(zhì)量的關(guān)鍵。如果鉆孔深度達(dá)不到要求、孔底偏差太大（鉆孔方向有偏斜），則各鉆孔所灌注的漿液就不能連成一體，將形成漏水通道。

鉆孔孔深可以根據(jù)鉆桿鉆進(jìn)的長度進(jìn)行控制。

鉆孔孔底偏差需要通過以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制：一是鉆機(jī)安置場地必須堅(jiān)固、平整，如果地基是軟基，需要在鉆機(jī)下部設(shè)置枕木；二是鉆機(jī)安置完成后，要用水平尺檢測基座是否水平；三是鉆進(jìn)過程中經(jīng)常檢查鉆機(jī)及配套設(shè)備，保持天車、立軸中心、孔口中心三點(diǎn)必須在一條直線上；四是最好采用金剛石鉆頭，因?yàn)殂@粒鉆頭和硬質(zhì)合金鉆頭會(huì)與孔壁形成大的間隙，對(duì)控制孔斜不利；同時(shí)鋼粒鉆進(jìn)也容易堵塞巖石裂隙，影響灌漿質(zhì)量；五是重點(diǎn)控制孔深20m以內(nèi)的偏差；六是鉆孔要分段進(jìn)行孔斜測量，按照規(guī)范要求，孔底偏差不應(yīng)大于表1的規(guī)定。

表1 鉆孔孔底允許偏差 單位：m

但是，對(duì)于深度比較大的鉆孔來說，孔深越深，偏距增加越快，孔斜指標(biāo)的控制是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。所以對(duì)于深孔比較大的鉆孔來說，要有針對(duì)性地進(jìn)行鉆孔偏斜設(shè)計(jì)，確保偏距滿足規(guī)范要求，而不能簡單地套用表1中各段孔深對(duì)應(yīng)的偏距，要對(duì)鉆孔的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真把握，做好過程控制。

3 裂隙沖洗

裂隙沖洗工序，需要把殘存在鉆孔底和粘滯在孔壁的巖粉鐵屑沖洗出來；更需要將巖層裂隙中的充填物沖洗出孔外，以便漿液能夠進(jìn)入到騰出的空間，使?jié){液結(jié)石與基巖膠結(jié)成整體。尤其在斷層破碎帶和細(xì)微裂隙發(fā)育等復(fù)雜地層中灌漿，沖洗的質(zhì)量對(duì)灌漿效果影響極大。

在施工時(shí)，鉆孔內(nèi)會(huì)滯留大量巖屑，通過清洗鉆孔來清除巖屑。如果采用純壓沖洗，勢必將巖石粉末充填進(jìn)裂隙之中，這就起不到裂隙沖洗的作用。按照規(guī)范要求，采用自上而下分段灌漿法和孔口封閉法進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，各灌漿段在灌漿前應(yīng)進(jìn)行裂隙沖洗。裂隙沖洗采用循環(huán)壓力水沖洗，而不能采用純壓水沖洗。裂隙沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa，沖洗時(shí)間至回水清澈時(shí)止或不大于20min；過長時(shí)間的沖洗不僅起不到作用，注入大量的水反而有害。

裂隙沖洗質(zhì)量的控制，可以采用目測或計(jì)時(shí)的方式，以滿足回水清澈的要求；裂隙沖洗質(zhì)量也應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，用測繩量測，鉆孔底部沉積厚度小于200mm。

4 灌漿過程控制

4.1 灌漿方法的選擇

帷幕灌漿分為自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法、孔口封閉灌漿法。

自上而下分段灌漿法盡管有每段灌漿后需要待凝、鉆孔和灌漿交替進(jìn)行浪費(fèi)時(shí)間的缺點(diǎn)。但由于灌漿塞安設(shè)在已灌段的底部，易于堵塞嚴(yán)密；隨著灌漿段深度的增加，能逐段加大灌漿壓力，從而保證灌漿質(zhì)量。

自下而上分段灌漿法盡管具有鉆進(jìn)和灌漿兩個(gè)工序各自連續(xù)施工、工序簡單、無需待凝、節(jié)省時(shí)間、工效較高的優(yōu)點(diǎn)。但是往往由于豎向裂隙發(fā)育或孔徑不均，灌漿塞不容易堵塞嚴(yán)密，漿液繞塞上流，造成沉淀埋塞事故；繞塞返漿嚴(yán)重會(huì)影響灌漿質(zhì)量；沉淀埋塞事故則會(huì)影響工期，浪費(fèi)工程投資。另外，對(duì)于裂隙發(fā)育、巖體破碎的地層，往往會(huì)造成塌孔、卡鉆事故。

由于鉆孔地層上段一般風(fēng)化比較嚴(yán)重，容易造成塌孔、卡鉆事故，上段采用自上而下分段灌漿法，下段采用自下而上分段灌漿法，所以綜合灌漿法是自上而下分段灌漿與自下而上分段灌漿法相結(jié)合的灌漿方法。由于施工人員素質(zhì)一般較差，地質(zhì)情況不好掌握，同時(shí)包含了自下而上分段灌漿法缺點(diǎn)。

孔口封閉灌漿法是把封閉器安裝在孔口，自上而下分段鉆進(jìn)，逐段灌漿并不待凝的一種分段灌漿方法。該法工藝簡單、不需待凝、節(jié)省時(shí)間、發(fā)生孔內(nèi)事故的可能性較小，此方法更容易保證灌漿質(zhì)量，但孔內(nèi)多次復(fù)灌浪費(fèi)水泥，會(huì)增加施工成本。

綜合比較，自上而下灌漿法和孔口封閉灌漿法是比較好的灌漿方法。

4.2 灌漿段長度控制

關(guān)于灌漿段長度，鉆孔中各處的巖石裂隙狀態(tài)多是不一致的，如裂隙的寬窄、分布的疏密以及其中填充物等情況都是多變化的。如果有一條寬大裂隙，吸漿量會(huì)很大，便會(huì)較快地變換漿液濃度，緩慢提升灌漿壓力。由于壓力偏低、漿液較濃，灌漿段內(nèi)的小裂隙將會(huì)過早的被堵塞，小裂隙得不到有效的灌注，必然影響整個(gè)孔段的灌漿質(zhì)量。所以，分段灌漿是非常必要的。另外，在裂隙發(fā)育、滲透性大的巖層中，如果采用的灌漿段太長，常會(huì)發(fā)生漿液供應(yīng)不及時(shí)、灌漿壓力升不起來的現(xiàn)象，也易于影響灌漿質(zhì)量。

按照要求，帷幕灌漿段長宜為5～6m；如果通過先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)，巖體相對(duì)完整，裂隙不發(fā)育、透水性不大時(shí)，段長可適當(dāng)增加，但段長不得大于10m。

按照《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—地基處理與基礎(chǔ)工程》（SL633—2012）要求，灌漿段長度的檢驗(yàn)可以測繩量測，也可以用鋼尺量測鉆桿和鉆具的進(jìn)尺。

4.3 灌漿壓力

灌漿壓力是保證和控制灌漿質(zhì)量的重要因素。灌漿壓力是孔內(nèi)灌漿段中點(diǎn)處所承受的壓強(qiáng)，施工中以孔口安裝的壓力表測得的壓力表示，兩者一般存在一定的差異，且壓力表離孔口越遠(yuǎn)，壓力損失越大，壓力表的測值差異越大。按照要求，壓力表與灌漿孔孔口間的管路長度不宜大于5m；壩基抬動(dòng)的觀測，可采用千分表進(jìn)行量測。

5 質(zhì)量檢查及封孔

按照要求，帷幕灌漿工程質(zhì)量的評(píng)價(jià)，不僅要以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主要依據(jù)、結(jié)合施工成果資料進(jìn)行綜合分析確定，也必須采取巖芯、繪制鉆孔柱狀圖、拍照巖芯。

通過壓水試驗(yàn)，檢查帷幕灌漿質(zhì)量能否滿足設(shè)計(jì)透水率的要求。通過采取巖芯，檢查水泥漿液結(jié)石芯樣是否連續(xù)、密實(shí)及水泥填充情況；一個(gè)灌漿工程會(huì)取出大量巖芯，把所有的巖芯進(jìn)行保存，勢必增加管理工作量，只有少量重要的巖芯需要留存，大量的巖芯要有鉆孔柱狀圖和巖芯照片。

灌漿結(jié)束后，灌漿孔必須進(jìn)行封孔工序。封孔不密實(shí)，等于增加了新的滲漏通道，給工程留下了隱患。正常情況下，檢查孔檢查工作結(jié)束后，采用水灰比為0.5的濃漿全孔灌漿；待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，及時(shí)清除孔口段浮漿和積水。如果孔口上部空余段大于3m，則需采用導(dǎo)管注漿法繼續(xù)封孔；如果小于3m，則應(yīng)使用干硬性水泥砂漿人工回填并搗實(shí)。

TV543

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1004-7042（2017）08-0028-02

高燕芳（1980-），女，2007年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)專業(yè)，工程師。

2017-06-11；

2017-07-18