水利工程灌浆施工技术与质量控制

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  【摘 要】灌浆技术是水利工程中极为重要的技术环节,它是防水渗透,工程稳定的基础性工作,同时也是除险加固的主要技术手段。
  【关键词】水利工程;灌浆;问题处理
  灌浆是把浆液压送到建筑物地基的裂隙、断层破碎带或建筑物本身的接缝、裂缝中的工程。通过灌浆可以提高被灌地层或建筑物的抗渗性和整体性,改善地基条件,保证水工建筑物安全运行。
  一、分类
  (一)按浆液材料划分为:水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、粘土灌浆、水泥粘土灌浆、硅酸钠或高分子溶液化学灌浆;(二)按作用划分为:防渗帷幕灌浆,岩石固结灌浆,填充隧洞混凝土衬砌层与岩石之间空隙的回填灌浆,混凝土坝体接缝灌浆,填充钢板衬砌与混凝土之间缝隙、混凝土坝体与基岩之间缝隙的接触灌浆,填充混凝土建筑物或土堤、土坝裂缝或空洞的补强灌浆;(三)按被灌地层的构成划分为:岩石灌浆、岩溶灌浆(见岩溶处理)、砂砾石层灌浆和粉细砂层灌浆;(四)按灌浆压力划分为:小于40×105Pa的常规压力灌浆,大于40×105Pa的高压灌浆;(五)按灌浆机理划分为:采用一般压力的压入式灌浆,采用较高压力将岩石中原有裂隙撑大或形成新的裂隙的劈裂式灌浆。
  二、设备
  (一)凿岩机,钻孔孔径为32~65mm,在岩石中钻深小于15m;(二)岩心钻机,钻孔孔径为56~110mm,在岩石中钻深大于15m;(三)灌浆泵,按其构造和工作原理分为往复式泵、隔膜泵和螺旋泵等,主要根据灌浆要求的压力和流量选用;(四)浆液搅拌机,分为旋流式、叶桨式和喷射式,搅拌机要保证机内浆液不沉淀和施工不间断;5.灌浆塞,用橡胶制成,紧套在灌浆管上,外径略小于钻孔直径,加压后,外径增大可严密封堵灌浆段上部或下部。
  三、钻孔
  (一)固结灌浆孔可采用各式相宜的钻机和钻头钻进,所有钻孔要统一编号并注明施工次序,按设计要求进行间、排距布置钻孔。因故变更孔位时要征得设计同意。固结灌浆孔的位置与设计孔位偏差不得大于20cm,开孔角度误差不应大于5°,开孔直径应大于38mm,钻孔深度要符合设计要求。(二)回填灌浆孔位置与设计孔位偏差不得大于20cm,钻孔应深入岩石10cm。(三)帷幕灌浆孔位置与设计孔位偏差不得大于10cm,孔向偏差值不得大于1.0cm,钻孔的终孔深度应符合设计要求。
  钻孔在保证孔壁稳定条件下,宜采用最稀一级浆液固壁。每段钻孔结束后,孔内残留岩心和沉淀厚度不得超过20cm。
  四、冲洗与压水试验
  固结灌浆孔应进行孔壁冲洗和裂隙冲洗,直至回水澄清。裂隙冲洗可采用压水冲洗,直至回水澄清,延续10分钟为止。冲洗压力为:灌浆压力的80%,当其值大于1MPa时采用1MPa。
  压水试验在岩石裂隙冲洗结束后进行。固结灌浆压水试验孔不少于总孔数的5%。压水试验的压力采用0.6 MPa,压水试验的稳定标准:在稳定压力下,每5min测读一次压入流量。连续四次读数中最大值与最小值的10%,或最大值与最小值之差小于1L/min时,本阶段试验即可结束。
  五、灌浆
  (一)施工流程:1、回填灌浆:造孔 → 灌浆 → 封孔 → 检查孔;
  2、固结灌浆:造孔 → 洗孔 → 灌浆 → 封孔 → 检查孔;3、接触(缝)灌浆(含中缝):安装灌浆管 → 回填混凝土 → 通水检查 → 灌浆 → 检查孔;放线、布孔→灌浆设备的搬迁→钻进5m/段,钻灌交替进行→洗孔、灌前简易压水→灌浆(孔口封闭法)→封 孔→检查孔。
  (二)灌浆顺序:1、坝基、坝肩及边墙灌浆按先固结、后排水孔的顺序进行;3、灌浆洞按先回填、后固结、再帷幕,最后排水孔的顺序进行;4、抗滑洞施工按先回填、后固结(深孔固结)、最后排水孔的顺序进行;5、抗滑键施工按先回填、后固结、再二期回填,最后接缝灌浆的顺序进行;6、抗滑井施工按先固结、后接缝灌浆的顺序进行;7、发电洞施工按先回填、后固结的顺序进行。
  (三)灌浆方法:1、回填灌浆、固结灌漿采用全孔一次灌浆法,灌浆方式为纯压式(大坝基础部分固结灌浆为循环式);2、帷幕灌浆采用“孔口封闭,自上而下,分段灌浆,不待凝”方法,灌浆方式为循环式。帷幕检查孔灌浆采用自下而上分段灌浆法(止浆栓塞),灌浆方式为循环式。
  (四)灌浆材料:除断层带(包括帷幕孔、固结孔)灌浆用水泥开始采用超细水泥及R52.5普通硅酸盐水泥外,其余部位所用灌浆用水泥为R42.5普通硅酸盐水泥。采用制浆站集中制浆,浆液由输浆管送到各搅拌桶进行灌浆。
  (五)灌浆压力:1、回填灌浆压力0.3Mpa;2、固结灌浆压力0.3-0.6Mpa;3、帷幕灌浆压力各个部位均不相同,为1.5-3.0 Mpa;4、二期回填灌浆压力0.3Mpa;5、抗滑键(井)接缝灌浆压力0.3Mpa;6、坝体中缝接缝灌浆压力0.6Mpa;冷却管灌浆压力0.3Mpa。
  六、问题处理
  (一)灌浆过程中,发现冒浆、漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、限流、限量、加浓浆液和间歇灌浆等方法进行处理。
  (二)灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆,应一泵灌一孔。否则应立即在串浆孔内串浆部位以上用灌浆塞塞住,待灌浆孔灌浆结束后,串浆孔再继续钻进和灌浆。
  (三)灌浆过程中如回浆变浓,应换用相同水灰比的新浆进行灌注,若效果不明显,继续灌注30min,即可结束灌浆。
  (四)灌浆工作必须连续进行,若因故中断,须按如下原则进行处理:1、尽可能缩短中断时间,尽早恢复灌浆;2、中断时间超过30min,应立即进行冲洗,如冲洗无效,应在重新灌浆前进行扫孔;3、恢复灌浆时,应采用开灌比级的浆液进行灌注。如吸浆量与中断前相似,即可采用中断前的水灰比。如吸浆量较中断前减少不多,则浆液应逐渐加浓;4、恢复灌浆后,如吸浆量较中断前减少很多,且在极短时间内停止吸浆,则视该段不合格。
  (五)大量耗浆孔段的处理:1、首先应降低灌浆压力,采用浓浆,减少并限制其注入率,待该段耗浆量超过3t/m,仍不见压力回升,而且无漏浆的现象,则应停止灌浆,待凝24h后复灌;2、复灌时注入率逐渐减少,则灌浆至正常结束;3、复灌时注入率仍很大,灌浆难以结束时,则采用掺中细砂、水玻璃、水泥浆液和水玻璃双液法等方法,待耗浆量超过0.5~1t/m后,再待凝后复灌至正常结束;4、复灌时注入率较待凝前相差悬殊,且耗浆量很小,则应对该段扫孔后再灌浆,如扫孔后注入率仍很小,此孔灌浆即告结束。6.在有涌水孔段,当涌水压力超过0.2Mpa时,可如下处理:①灌浆结束后应有屏浆措施,屏浆时间不少于1h;②应有闭浆措施;③待凝时间不少于48h;④必要时可在浆液中掺速凝剂。
  七、结语
  灌浆技术作为防渗加固除险的重要技术手段被广泛应用于水利工程的建设中,每一个水工建筑物都关系到国计民生,这就要求水工从业者不断提高思想素质和技术水平,以确保工程施工中所有技术节点都符合设计要求,建造出真正利国利民的良心工程。
  
  【参考文献】
  1.《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001)
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