水利水電工程施工手冊第1卷地基與基礎工程--02灌漿01概述

1、第二章 水泥灌漿第一節(jié) 概 述灌漿，亦稱注漿，它是將某種漿液，一般是具有流動性、凝固后具有膠結力的漿液， 注入到地層或結構物的裂隙、空隙或孔洞內，以提高其整體性和密實性，改善其力學和 抗?jié)B性能的一種工程手段。由于在各種灌漿材料中，水泥是容易獲得、性能優(yōu)越、價格 較低的材料，所以水泥灌漿是應用最普遍的灌漿技術，在水利水電工程中應用尤多。1 我國水利水電建設水泥灌漿技術的發(fā)展灌漿技術起源于 1802 年，由法國人使用木制沖擊泵灌入粘土和石灰漿液加固地層。1826 年英國研制發(fā)明硅酸鹽水泥后，灌漿材料發(fā)展為以水泥漿液為主；1838 年英國的湯姆遜隧道首次用水泥灌漿進行堵水。 1886 年英國研制成功

2、了使用壓縮空氣灌漿泵進行水 泥灌漿。 20 世紀初，灌漿技術在法國和秘魯煤礦的豎井施工堵水中獲得巨大成就，使用 的灌漿泵性能也大大改善，這些都加快了灌漿技術的推廣與發(fā)展。我國有規(guī)模的水工建筑物的灌漿始自 20 世紀五十年代， 當時及其后的一大批水利水 電工程如獅子灘、上猶江、佛子嶺、新安江、三門峽、丹江口、劉家峽、潘家口等等， 壩基巖體都進行了妥善的灌漿處理；在覆蓋層灌漿方面，則有下馬嶺、密云、岳城等工 程，這些灌漿都取得了良好的效果。七、八十年代我國首創(chuàng)孔口封閉灌漿法，貴州烏江渡水電站強巖溶地層的帷幕灌漿 取得巨大成功，標志著我國灌漿技術達到國際先進水平。此后孔口封閉法在全國范圍推 廣成為水

3、利水電建設灌漿工程的最主要的工法。八十年代中期以后國家“六五” 、“七五”、“八五”計劃的科技攻關，在水電工程筑 壩技術和高壩技術中安排了多項灌漿技術的課題，在灌漿工藝、灌漿機具和灌漿材料上 取得了大量的成果。九十年代以來，隨著二灘、小浪底工程的興建，國際上高效率的鉆孔灌漿方法和設 備引進國內，自動記錄儀逐漸普及，計算機在灌漿過程控制和資料整理方面的應用逐漸推廣和普及。國際上新提出的灌漿強度值（ GIN ）灌漿方法，我國先后在湖南江埡、河南 小浪底和長江三峽水利樞紐的壩基帷幕灌漿中進行了試驗和小規(guī)模應用。我國十分重視水泥灌漿技術標準的編制和修訂。1963 年，由當時的水利電力部水利水電建設總局

4、主持制定了水工建筑物巖石基礎水泥灌漿工程施工技術試行規(guī)范 、水 工建筑物砂礫石基礎帷幕灌漿工程施工技術試行規(guī)范和水工建筑物混凝土壩壩體接 縫水泥灌漿施工技術試行規(guī)范 。 1983 年修訂為水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范 ， 1994 年和 2001 年再次修訂為現(xiàn)行的 SL62-1994 水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范和 DL/T5148-2001 水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范 。本手冊中凡提到水工建筑物水 泥灌漿施工技術規(guī)范 ，即指上述兩個規(guī)范，否則將注明編號?？傊?，近半個世紀以來，我國的灌漿技術取得了舉世矚目的成就，達到了很高的水 平。（1）我國已經建成（或即將建成）一批如長江三峽、黃河

5、小浪底、二灘、龍羊峽、 烏江渡等大型或特大型的工程，成功地處理了這些工程的地基，確保了它們的長期安全 運行；（2）首創(chuàng)了高效、簡便、施工質量可靠、適合我國國情的孔口封閉灌漿法，并在各 項工程中推廣普及。與此同時，國際上各種先進適用的方法也在不同條件下得到應用。 高壓灌漿得到廣泛應用；（3）首創(chuàng)了采用高壓水泥灌漿和化學灌漿相結合，加固軟弱破碎巖體，并在多項工 程中取得良好效果；（4）實現(xiàn)了以水泥灌漿為主，各種灌漿材料（包括化學灌漿材料）和漿液的多樣化 的格局，可以適應復雜多樣的地質條件；（5）計算機及自動記錄儀的應用基本普及；（6）有基本健全的技術標準。 我國的灌漿技術總體上達到了國際先進水平，

6、 但也有一些方面還不能滿足工程建設的 需要，這表現(xiàn)在灌漿理論方面的研究，包括灌漿機理、灌漿工程的設計方法尚不成熟， 灌漿目前在更大程度上還是一門技藝；我國的鉆灌施工機械、鉆灌施工工效、灌漿質量 檢測技術與發(fā)達國家仍有較大差距，這些都是今后努力的方向。2 水泥灌漿的分類對灌漿和水泥灌漿分類的方法和由此劃分的灌漿類別很多，水利水電工程中通常采用的分類方法有如下幾種。2.1 按灌漿材料分 按灌漿漿液的材料分，主要可以分為粒狀材料灌漿和純溶液灌漿，前者主要有水泥 灌漿、黏土灌漿以及石灰、砂漿等材料的灌漿。后者即化學灌漿，包括水玻璃和樹脂等 有機化學材料的灌漿。水泥灌漿指以水泥漿液為灌注材料的灌漿，通常

7、也包括水泥黏土灌漿、水泥粉煤灰 灌漿、水泥水玻璃灌漿等，這些漿液也稱為水泥基或水泥系漿液。2.2 按在水工建筑物中所起的作用分 按灌漿在水工建筑物中所起的作用劃分有帷幕灌漿、固結灌漿、回填灌漿、接觸灌 漿、接縫灌漿等。帷幕灌漿是為在受灌體內建造防滲帷幕的灌漿，受灌體可以是基巖、砂卵礫石層、 土層、圍堰填筑體和有缺陷的混凝土等。固結灌漿是為增強受灌體的密實性、整體性，提高其力學性能的灌漿。大壩基巖固 結灌漿通常都在巖石淺層進行，用于斷層破碎帶巖體的固結灌漿有時深度也較大。前者 通常壓力較低，后者壓力較高。回填灌漿是為充填地基或水工建筑物結構內的空洞或空隙，增強其密實性和整體性 而進行的灌漿，有時

8、也叫充填灌漿。常用于隧洞圍巖與混凝土之間空隙的回填，溶洞的 回填等。預填骨料混凝土的灌漿也是屬于這一性質。接觸灌漿是指在建筑物與基巖的豎直或高傾角接觸面、鋼管與混凝土接觸面等部位 進行的，為了充填由于混凝土收縮而產生的空隙，加強兩種結構或材料之間的結合能力， 改善受力條件的灌漿。接縫灌漿是通過預埋管路對混凝土壩塊間的收縮縫進行的灌漿，其目的是增強混凝 土壩塊間接合能力，改善傳力條件。另外，經常遇到的還有預應力灌漿、堵漏灌漿、補強灌漿等。2.3 按受灌建筑物或結構分 按進行灌漿的建筑物或結構可分為壩基灌漿、隧洞灌漿、壓力鋼管灌漿、土壩灌漿、 岸坡灌漿、預應力錨固灌漿、錨桿灌漿等。2.4 按灌漿地

9、層分類 按灌漿地層可分為巖石地基灌漿、砂礫石地層灌漿、土層灌漿等。2.5 按灌漿方法分按灌漿方法可分為靜壓灌漿和高噴灌漿。靜壓灌漿和高噴灌漿又有多種方式方法，如自上而下灌漿、自下而上灌漿、純壓式灌漿、循環(huán)式灌漿、孔口封閉法灌漿、分段阻 塞法灌漿，以及單管法高噴灌漿、雙管法高噴灌漿、三管法高噴灌漿等等。特殊的灌漿方法有單液法灌漿、雙液法灌漿、膜袋灌漿等等。2.6 按灌漿的機理分按灌漿的作用和機理分有自流灌漿、壓力灌漿、滲透灌漿、劈裂灌漿（亦稱啟縫灌 漿、變位灌漿） 、擠密灌漿（亦稱壓密灌漿） 、充填灌漿等。2.7 按灌漿時間分在隧洞或地下工程施工中，按灌漿工序與開挖工序的先后次序分有預灌漿（超前

10、灌 漿）、后灌漿等。2.8 按灌漿壓力分按灌漿壓力的高低分有常壓灌漿和高壓灌漿。灌漿規(guī)范規(guī)定 3MPa 以上壓力的灌漿 稱為高壓灌漿。2.9 按灌漿條件分按灌漿條件分有蓋重灌漿和無蓋重灌漿。以上各種灌漿分類方法及名詞，在水利水電工程中通常都可遇到。3 水泥灌漿的作用和適用范圍3.1 水泥灌漿的作用水泥灌漿的直接目的是修補地質缺陷，主要起到如下四種作用。（ 1）充填作用，漿液結石將地層空隙充填起來，提高地層的密實性，也可以阻止水 流通過。（ 2）壓密作用，在漿液被壓入過程中，對地層產生擠壓，從而使那些無法進入漿液 的細小裂隙和孔隙受到壓縮或擠密，使地層密實性和力學性能都得到提高。（ 3）粘合作用

11、，漿液結石使已經脫開的巖塊、建筑物裂縫等充填并粘合在一起，恢 復或加強其整體性。（ 4）固化作用，水泥漿液與地層中的粘土等松軟物質發(fā)生化學反應，將其凝固成堅 固的“類巖體” 。3.2 水泥灌漿的適用范圍水泥灌漿的適用范圍很廣，在水利水電工程中常用于以下方面：1）各種建筑物的地基處理包括巖石地基的防滲帷幕灌漿、固結灌漿，覆蓋層地基的防滲帷幕灌漿，地下洞室和結構物的回填灌漿、圍巖固結灌漿等；（ 2）土壩、堤防、圍堰的防滲灌漿；（ 3）地下洞室掘進中的防滲、堵漏、加固灌漿，包括預注漿（超前注漿）等；（ 4）混凝土結構物施工的接縫灌漿、接觸灌漿，預應力灌漿、預填骨料灌漿和缺陷 修補灌漿等；（ 5）錨索

12、、錨桿灌漿等。本章主要介紹水泥灌漿地基處理方面的應用。4 灌漿工程的特點和一般要求4.1 灌漿工程的特點與一般建筑工程比較起來，灌漿工程有如下特點：（ 1）灌漿工程是隱蔽工程，不僅工程完成以后要被覆蓋，即使在施工的過程中，其 工程量和效果都是難以直觀的，其質量難以進行直接地和完全的檢查的。其工程缺陷要 在運行中或運行相當長時間后才能發(fā)現(xiàn)，而且補救起來十分困難，有時甚至無法補救。（ 2）灌漿工程是一種勘探、試驗和施工平行進行的作業(yè)，對于復雜的工程，事前進 行灌漿試驗是很有必要的。但即使如此，設計人員也難以甚至不能夠制定出一套保證不 變更的設計方案。因此在施工過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，調整設計是正常的現(xiàn)象。灌漿工程的復雜性還在于其施工質量與工程效果存在著一定的差別，一般來說，施 工質量好的工程，灌漿效果也會好。但是，二者不一致的情況也存在。（ 3）經驗的指導在許多情況下具有決定性的作用。由于灌漿技術在理論上不成熟、 不完善，因此搞好一項灌漿工程在很大程度上要依靠設計和施工技術人員的經驗，依靠 施工隊伍的經驗。4.2 灌漿工程取得成功的基本條件鑒于灌漿工程所具有的一些特點，一項灌漿工程要想取得成功，應當具備以下要素：（ 1）細致的地質勘探工作。灌漿前對灌