摘要：固結(jié)灌漿是地基處理中的常用技術(shù)，本文從固結(jié)灌漿的原理出發(fā)，對(duì)其施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)灌漿工程中常見問題進(jìn)行了原因分析，提出了相應(yīng)的處理措施，對(duì)類似的工程施工具有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：固結(jié)灌漿 原理 施工工藝 處理措施

1 固結(jié)灌漿概述

1.1固結(jié)灌漿的原理

固結(jié)灌漿是為改善節(jié)理裂隙發(fā)育或有破碎帶的巖石的物理力學(xué)性能而進(jìn)行的灌漿工程，即把經(jīng)過配比的某種具有流動(dòng)性和膠凝性的漿液(多為水泥漿)，通過鉆孔施加一定的壓力將其壓入巖層裂隙中去，經(jīng)過膠結(jié)硬化以后，可封堵巖體裂隙滲透通道，改善巖基的整體性和均質(zhì)性，從而提高巖基的承載能力、抗?jié)B能力和抗變形能力。

固結(jié)灌漿通常是水工建筑物施工線路上的關(guān)鍵工序，對(duì)工期影響相當(dāng)大，但實(shí)際工程中因巖基地形復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程中往往無(wú)法明確巖基固結(jié)灌漿的參數(shù)，所以一般先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)固結(jié)灌漿試驗(yàn)，確定技術(shù)參數(shù)(如孔距、排距、孔深、布孔形式、灌漿次序、壓力等)。淺層固結(jié)灌漿孔多用風(fēng)鉆鉆孔;深層孔多用潛孔鉆或巖心鉆鉆孔。平面布孔形式有梅花形、方格形和六角形。排距和最終孔距一般為3～6m，按逐漸加密方法鉆灌。灌漿材料以水泥漿液為主，在巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育地段、吃漿量很大時(shí)常改灌水泥砂漿。灌漿時(shí)先從稀漿開始，逐漸變濃，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)固結(jié)效果的檢查方法有：①鉆檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)和巖心檢查;②測(cè)定彈性波速與彈性模量;③必要時(shí)開挖平洞或豎井直觀檢查。

1.2固結(jié)灌漿的作用

固結(jié)灌漿的主要作用是：①提高巖體的整體性與均質(zhì)性;②提高巖體的抗壓強(qiáng)度與彈性模量;③減少巖體的變形與不均勻沉陷。

對(duì)混凝土重力壩，多進(jìn)行壩基全面積固結(jié)灌漿;對(duì)混凝土拱壩或重力拱壩，還要對(duì)受力較大的壩肩拱座巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿;對(duì)水工隧洞，常在襯砌后進(jìn)行巖體固結(jié)灌漿。在破碎的巖層中開挖隧洞時(shí)，為避免巖體坍塌或集中滲漏，可在開挖前進(jìn)行一定范圍內(nèi)的斜孔或水平孔超前固結(jié)灌漿。在土石壩防滲體底部設(shè)置混凝土墊層時(shí)，也常對(duì)墊層下部巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿。為保證灌漿質(zhì)量，需在巖基表面澆筑混凝土蓋板或有一定厚度的混凝土后才進(jìn)行固結(jié)灌漿。

1.3巖基固結(jié)灌漿控制參數(shù)選擇

規(guī)范中有關(guān)固結(jié)灌漿的規(guī)定如下：

1)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001中規(guī)定：“對(duì)于裂縫已發(fā)育的巖基宜進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，固結(jié)灌漿孔可按梅花形或方格形布置，孔距、排距宜取3 m~4m，孔深宜取3m~5m，必要時(shí)可適當(dāng)加密，灌漿壓力應(yīng)以不掀動(dòng)基礎(chǔ)巖體或蓋重為原則，無(wú)混凝土蓋重時(shí)不宜小于100kPa，有混凝土蓋重時(shí)不宜小于200kPa”。

2)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：“溢洪道地基固結(jié)灌漿的范圍和深度應(yīng)根據(jù)巖石的破碎程度、風(fēng)化深度、裂隙大小和基礎(chǔ)應(yīng)力情況確定，宜在控制段及消能建筑物地基范圍內(nèi)進(jìn)行，巖基條件好時(shí)可不進(jìn)行固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿孔可按梅花型或方格型布置，灌漿孔方向應(yīng)盡量穿過較多的裂隙。固結(jié)灌漿孔的孔距、排距、孔深應(yīng)根據(jù)巖體的破碎情況、節(jié)理發(fā)育程度及基礎(chǔ)應(yīng)力綜合考慮;孔距、排距宜取3~4 m，深宜取3~5m，必要時(shí)可通過灌漿試驗(yàn)確定孔距，對(duì)于較大的斷層破碎帶及裂隙密集帶, 排距及灌漿壓力等參數(shù)宜專門布孔。固結(jié)灌漿宜在混凝土澆筑后進(jìn)行，當(dāng)有混凝土蓋重時(shí)灌漿壓力可采用0.2MPa~0.5MPa，無(wú)混凝土蓋重時(shí)可采用0.1MPa~0.3MPa，在不抬動(dòng)地巖基體和混凝土蓋重條件下取較大值，軟弱巖體地基灌漿壓力可適當(dāng)降低。”

2 固結(jié)灌漿的施工工藝及要點(diǎn)

2.1 灌漿方法

常用的灌漿方法包括分段灌漿法、止?jié){塞灌漿法、分期灌漿法、循環(huán)灌漿法和重力灌漿法。分段灌漿法由上而下分段鉆進(jìn)并灌漿，目前在水電工程固結(jié)灌漿和帷幕灌漿中使用最多;止?jié){塞灌漿法是指灌漿孔一次鉆到全部深度，做壓水試驗(yàn)，然后由孔底逐段向上灌漿，利用止?jié){塞或膨脹塞把灌漿孔內(nèi)預(yù)先選定的孔段分開，然后進(jìn)行灌注。

灌漿方法的選用：分段灌漿法和止?jié){塞灌漿法是最常用的兩種方法，都能取得有效的結(jié)果。當(dāng)灌漿工期很緊或巖層產(chǎn)狀水平，應(yīng)選用止?jié){塞灌漿法，可以避免抬升表層巖石。如果在鉆進(jìn)中發(fā)生鉆孔水流失現(xiàn)象，或是為了防止在頁(yè)巖或類似巖層內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)巖屑形成的天然泥漿堵塞或充填較高地層的裂隙，可采用分段灌漿法。

2.2固結(jié)灌漿施工工藝

固結(jié)灌漿施工工藝流程為：放線定孔→鉆孔→預(yù)埋孔口管→沖洗→壓水試驗(yàn)、漿液制備→壓力灌漿→封孔及孔位處理→質(zhì)量檢查。

1)鉆孔：固結(jié)灌漿孔鉆進(jìn)選用潛孔鉆機(jī)、坑道鉆機(jī)MK-3、MK-4和XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，以沖擊鉆頭為主，風(fēng)動(dòng)沖擊或金剛石鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，鉆頭口徑為59-85mm。鉆孔過程中用風(fēng)管將孔底的巖屑、土粒等吹出，使孔內(nèi)干凈無(wú)碎屑，鉆至設(shè)計(jì)深度后做好成孔保護(hù)，防止異物落入、孔壁坍塌等。

2)預(yù)埋注漿管：在孔內(nèi)預(yù)埋鐵質(zhì)耐壓管，管口高出基面20cm，在距基面4.0m 處用數(shù)道橡膠封隔片封堵，在封隔片到基礎(chǔ)面的管與孔的間隙中用高標(biāo)號(hào)砂漿封堵，使鉆孔下段約1.0m 范圍形成封閉的空間。

3)洗孔：采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回清水10min后結(jié)束。對(duì)回水達(dá)不到澄清要求的孔段，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過20cm。一般洗孔壓力為灌漿壓力的80%，當(dāng)沖孔壓力超過1MPa時(shí)取1MPa。

4)壓水試驗(yàn)：鉆孔沖洗后要在24 h 內(nèi)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，采用簡(jiǎn)易壓水、單點(diǎn)法和五點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時(shí)取1MPa，壓水20 min，每5 min 測(cè)讀一次壓入流量，當(dāng)最大與最小流量差數(shù)除以最終讀數(shù)小于10%時(shí)，即認(rèn)為穩(wěn)定，取最后的流量值作為計(jì)算流量，計(jì)算透水率。

5)制作漿液：現(xiàn)場(chǎng)配置漿液應(yīng)按照設(shè)計(jì)的配比要求進(jìn)行，制漿所用水泥及水都要稱重，稱重誤差要求<5%，所制漿液攪拌均勻后要測(cè)定其比重，使用前要過篩且從制作到用完的時(shí)間要求小于4h。

6)壓力灌漿：根據(jù)逐漸加密的灌漿施工原則，先施工基礎(chǔ)四周的孔位，后施工中間的孔位，灌漿管底端距孔底20cm 左右。連接注漿蓋頭與輸漿管路，啟動(dòng)壓漿泵送漿，漿液沿注漿管，由孔底逐漸上升到整個(gè)孔中，在壓力的作用下，沿孔壁裂隙流動(dòng)、充填、擠走裂縫中的水分，并與周圍巖體固結(jié)，形成密閉的防滲體。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：固結(jié)灌漿在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率≤0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min即可結(jié)束灌漿。

7)封孔及孔位處理：灌漿后，因水泥漿固結(jié)收縮，灌漿孔上部會(huì)形成空洞，應(yīng)吸出孔內(nèi)積水，用高標(biāo)號(hào)砂漿封填，孔口管鑿除后再用高標(biāo)號(hào)砂漿抹平。

8)質(zhì)量檢查：固結(jié)灌漿檢查工作在該部位灌漿結(jié)束3 d～7 d后進(jìn)行，以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合灌漿資料分析等進(jìn)行綜合評(píng)定。檢查孔一般布置在以下部位：①注入量大的孔段附近;②巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位;③灌漿情況不正�；蚍治龉酀{資料認(rèn)為對(duì)灌漿質(zhì)量有影響的部位。檢查孔壓水試驗(yàn)采用“單點(diǎn)法”，壓力為1MPa，灌漿合格標(biāo)準(zhǔn)為基巖透水率Q≤3Lu。檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的5%，試段合格率85%以上，不合格試段的透水率值不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%且不集中，灌漿質(zhì)量才可認(rèn)為合格，否則應(yīng)進(jìn)行處理。

3 灌漿過程中常見問題的處理措施

3.1灌漿中斷

中斷后漿液中的水泥顆粒沉淀，漿液凝結(jié)，會(huì)堵塞漿液流動(dòng)通道，影響灌漿施工質(zhì)量。無(wú)故中斷后應(yīng)按下述原則處理：a)應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，再恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，再恢復(fù)灌漿。b)恢復(fù)灌漿時(shí)，使用開灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前相近，即可改用中斷前比級(jí)的水泥漿繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少較多，應(yīng)逐級(jí)加濃漿液繼續(xù)灌注。

3.2串漿

在注漿過程中漿液從注漿孔內(nèi)流程的現(xiàn)象稱為串漿，產(chǎn)生串漿的原因是巖石中孔隙、裂隙較多，壓力較高時(shí)相互串連形成通道。處理辦法有：①適當(dāng)延長(zhǎng)相鄰孔之間的注漿間隔時(shí)間，防止新灌入漿液，將前期灌入到裂隙中的漿液從巖體縫隙中沖出;②串漿孔和注漿孔同時(shí)進(jìn)行壓漿;③封堵串漿孔。

3.3地表冒漿

對(duì)孔口冒漿可采用重新回填粘土或在粘土中摻入少量水泥的方法，封堵套管外壁和孔壁之間的間隙。對(duì)孔口以外的冒漿可采用低壓、濃漿、間隔灌漿等方法處理，必要時(shí)灌砂漿，直到冒漿停止，壓力達(dá)到規(guī)定壓力后，再正常進(jìn)行灌漿;若處理無(wú)效，則應(yīng)等漿液凝結(jié)后再進(jìn)行復(fù)注。

3.4巖層大量漏漿

漏漿的主要原因是巖層滲透。處理方法是：①降低灌漿壓力：用低壓輸送漿液將裂隙充填，流動(dòng)性降低后再逐漸升壓至正常灌漿;②增大漿液濃度：用濃度大的漿液或水泥砂漿灌注，以限制漿液流動(dòng)范圍，待吸漿量降低到一定程度，再正常灌漿至結(jié)束條件; ③限制進(jìn)漿量：將進(jìn)漿量限制在30 ~40L/ min 或更小，使用濃漿，當(dāng)進(jìn)漿量減少時(shí)將壓力升高，進(jìn)漿量又達(dá)30~ 40L/ min，再用濃漿灌注，直到符合結(jié)束標(biāo)準(zhǔn); ④間隔灌漿：每灌入一定量的干料后就暫停灌注，待凝固一段時(shí)間后再灌，直到滿足結(jié)束條件。

4 結(jié)語(yǔ)

在水利工程中，巖基固結(jié)灌漿屬于重要隱蔽單元工程，灌漿質(zhì)量的好壞直接影響工程的工期和質(zhì)量。在灌漿工程中要重視巖基固結(jié)灌漿參數(shù)的選擇、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及工藝流程，特別是在復(fù)雜的地形中要找準(zhǔn)固結(jié)灌漿的控制參數(shù)，同時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的問題提前做好防范和應(yīng)對(duì)措施，提高灌漿質(zhì)量，縮短工程工期。

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