覆蓋層水泥灌漿施工技術講義

覆蓋層水泥灌漿施工技術軟基處理施工技術一、概述1、可控性灌漿定義：目前水電界并沒有明確的定義。一般來講，可控性灌漿是指在覆蓋層中灌漿時，為了避免漿液的過多流失，而對灌漿材料和灌注工藝采取一定改進措施的一種灌漿方法，其目的是控制漿液的擴散范圍。水泥灌漿包括：塑性灌漿、穩(wěn)定性漿液灌漿、雙液灌漿、膏漿灌漿、甚至化學灌漿等，均屬于可控性灌漿的范疇。塑性漿液:塑性漿液是指在水泥混合漿液(摻加粉煤灰、粘土、膨潤土等)中摻加了塑化劑而使?jié){液塑性屈服強度降低的一種混合漿液。雙液灌漿：在灌注水泥漿液的同時，通過另外一套灌注系統(tǒng)灌入水玻璃等速凝劑，與水泥漿液在孔內混合，達到加速、控制漿液凝固時間的目的。穩(wěn)定漿液，《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》：穩(wěn)定漿液，系指摻有穩(wěn)定劑（如膨潤土），2h析水率不大于5%的水泥漿液。2、幾個名詞：膏漿灌漿:水泥膏漿通常指的是在水泥漿中摻入大量的粘土、膨潤土、粉煤灰等摻合料及少量外加劑而構成的低水灰比的膏狀漿液，現(xiàn)行的《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》（DL/T5148-2001）將其定義為“抗剪屈服強度大于20Pa的混合漿液。我國灌漿界著名專家孫釗在《大壩基巖灌漿》中將其定義為“膏狀漿液是指抗剪屈服強度大于20Pa，塑性粘度也大的漿液，狀似牙膏，流動性小”。水泥膏漿的基本特征是漿液的初始抗剪屈服強度值可以克服其本身重力的影響，其主要性能是抗水流沖釋性能和自堆積性能。膏狀漿液二、覆蓋層水泥灌漿施工特點1、對施工場地要求較低，施工資源均為常規(guī)配置，便于快速進行施工組織。2、通過添加輔助膠凝材料、外加劑，改變普通漿液的配方，現(xiàn)場可根據(jù)不同的漏水量、漏水流速、漏水通道大小，經過現(xiàn)場試驗選擇不同濃度、不同凝結時間的膏漿進行灌注。施工中對不同濃度、不同凝結時間的膏漿的變換應靈活掌握。漿液凝固時間、擴散范圍可控。3、工藝操作與常規(guī)灌漿基本相同，僅需要添加部分攪拌設備?？蓪崿F(xiàn)快速、高效施工。4、在大塊石架空地段進行水泥膏漿灌漿，與傳統(tǒng)的高噴灌漿、普通水泥灌漿、混凝土防滲墻等工藝相比，前者更適合地層特點，能使?jié){液在架空層中自行堆積，避免了漿液的大量流失，技術先進、工藝新穎，質量可靠、造價低、經濟效益明顯。三、覆蓋層水泥灌漿適用范圍1、塑性漿液、穩(wěn)定漿液適用于覆蓋層堆填材料級配比較均勻，可灌性較好，地下動水水頭低，灌漿壓力要求不大于1.5MPa的覆蓋層。2、雙液灌漿采于水頭較高、空腔較小的覆蓋層。3、水泥膏狀漿液適用于塊石架空比較嚴重、一定流速、大流量的滲漏地層中。在大塊石架空地層中，采用速凝水泥膏漿灌注效果更佳。在土石圍堰防滲施工中，水泥灌漿能較好的適應圍堰防滲施工工期短、防滲體強度要求較低的特點，通過改變漿液配方和性狀，以達到在灌漿過程中控制漿液擴散范圍、節(jié)約成本的目的。四、工藝原理小孔徑鉆進時，鉆孔通常使用全斷面鉆頭，部分地質條件復雜、施工難度大的地層采用跟管鉆進。一鉆到底，利用上部覆蓋層做阻塞器，直接利用鉆桿作進漿管，自下而上分段灌漿的方法進行灌漿，即“鉆桿法”灌漿或孔口封閉法；當采用較濃的水泥膏漿灌注采用“套管法”，即利用跟管鉆進時跟進的套管作為進漿管，利用套管與孔壁之間的緊密接觸來承受較大的灌漿壓力。套管的大管徑可大大減少堵管現(xiàn)象的發(fā)生。灌漿過程中，針對受灌地層的不同架空程度、不同漏量和不同水頭，通過分別采用不同的漿液配比和漿液類型，并通過合理的過程控制，控制漿液的凝固時間和擴散范圍，以達到既滿足防滲要求，又經濟合理的目的。五、小孔徑水泥灌漿

1、工藝流程1）鉆桿法灌漿（孔口不封閉）的施工工藝流程是：場地平整→測量放樣→設備就位→一次鉆孔至設計孔深→第一段灌漿→起拔鉆桿→第二段灌漿→起拔鉆桿→終孔段灌漿→結束灌漿→封孔。

是一種自下而上的灌漿方法主要適用范圍：地層級配較好，無架空，但可灌性較好防滲深度不大，防滲要求不高鉆桿法灌漿2）孔口封閉法灌漿的施工工藝流程是：場地平整→測量放樣→設備就位→第一段鉆孔→第一段灌漿→第二段鉆孔→第二段灌漿→……→終孔段灌漿→結束灌漿→全孔封孔。

是一種自上而下的灌漿方法主要適用范圍：地層級配較好，無架空，但可灌性較好防滲要求較高孔口封閉灌漿法2、施工順序和方法

采用鉆桿法和孔口封閉法灌漿時一般采用地質鉆機，小孔徑鉆進按照先下游排→上游排→中間排的排序施工，同排內相鄰先序孔施工完即可施工后序孔；采用一次鉆孔到底，自下而上分段、孔內純壓式灌漿工藝時，灌漿分段長度一般為2.0～3.0m；采用自上而下分段、純壓式灌漿工藝時，第一段灌漿長度宜為2.0m，其余段一般為5.0m。3、灌漿漿液經試驗確定：水固比＝0.5：1；粉煤灰摻量為水泥重量的20％～30％；膨潤土摻量為水泥重量的5％左右塑化劑摻量為水泥重量的1.0～1.2％。4、灌漿結束標準灌漿孔（段）滿足下列條件之一時，即可結束灌漿：（1）孔口返漿并達到規(guī)定濃度，結束該段灌漿；（2）當灌漿注入率不大于1.0L/min時，持續(xù)灌注10min；（3）當每米耗灰量（水泥）達一定限度時，結束該段灌漿。對不正常結束的孔段（指未達到1、2條結束標準的孔段），按排內逐步加密的原則，在該孔左右兩邊各補一孔，最終必須達到正常結束標準，必要時采用其它措施，如灌注砂漿、膏漿等處理措施。5、特殊情況處理a．大吸漿量處理。當注入率大于或等于30L/min時，采取降壓、濃漿、限流、限量、間歇、加入速凝劑、改灌膏狀漿液等措施處理。當注入量大于1～3t/m時，可停灌待凝。b．灌漿過程中，如普遍出現(xiàn)吸漿量過小，吸水不吸漿，應調整漿液配比，增加漿液流動性，確保灌漿效果。c．盡量保持灌漿的連續(xù)性，不得隨意中斷，一旦中斷，要及時恢復灌漿，如中斷時間超過60min，則立即采取相應補救措施d．灌漿過程中遇漏漿、串漿等現(xiàn)象，應視具體情況作出處理，處理無效時，可停灌待凝。6、質量控制要點：（1）鉆孔：孔位、孔斜（2）自下而上方法灌漿：漿比孔口返漿或滿足一定壓力后方可提桿每次提桿不超過一定的長度或按一定的條件（3）孔口封閉法灌漿漿比埋孔口管：深度、待凝段長、壓力、結束標準六、套管灌漿法1、施工工藝流程：跟管鉆孔→安裝灌漿孔口裝置→以純水泥漿液灌注孔底→向上拔套管→灌注基巖段→達到結束標準后，向上拔套管……→灌注最上一段→封孔→下一孔。

套管法灌注時，安裝孔口灌漿裝置前在孔口加接一根合適長度的套管，將孔口套管套入拔管機，在管口安裝蓋頭連接進漿管和壓力表，進行自下而上分段、純壓式灌注。也可采用邊灌漿邊拔管（達設計結束標準時）的灌漿方式。

膏漿灌漿示意圖圖6-1膏漿灌漿系統(tǒng)組成示意圖2、套三管法三灌漿三特點三：1）可三灌漿三液范三圍廣三：純三水泥三漿、三膏漿三、速三凝漿三液、三摻纖三維料三的膏三漿、三砂漿三、混三凝土2）適三應各三種地三層，三水泥三漿可三灌性三好的三地層三、架三空層3）自三下而三上灌三漿，三無明三顯分三段，三保證三灌注三效果4）3、鉆三孔：采用三套管三法灌三漿時三，一三般采三用沖三擊鉆三機沖三擊跟三管鉆三進，三孔徑三不小三于11三0m三m。4、制三漿、三漿液三配比水泥三膏漿三根據(jù)三架空三大小三和水三流流三量、三流速三等情三況配三制。水泥膨潤三土或三粘土速凝三水泥三或速三凝外三加劑膏漿三制漿三站5、灌三漿設三備及三壓力以孔三口進三漿壓三力為三標準三，壓三力控三制在0.三2～0.三5M三Pa。灌膏三漿采三用擠三壓式三螺桿三泵。6、灌三漿結三束標三準由于三膏漿三灌漿三一般三處于三架空三地層三，沒三必要三達到三較高三的灌三漿標三準。三一般三規(guī)定三為：在設三計壓三力下三，當三灌漿三注入三率不三大于10三.0三L/三mi三n時，三該段三灌漿三結束三。如三吸漿三量很三大，三應采三取降三壓、三加濃三漿液三等措三施處三理；三吸漿三量較三小時三，則三應采三取加三大灌三漿壓三力等三措施三處理三。7、特三殊情三況處三理：（1）為三使?jié){三液擴三散范三圍可三控，三對不三同地三層，三選用三不同三配比三的漿三液。三對集三中滲三漏部三位或三地下三水流三速較三大的三孔段三，采三用水三泥＋三水玻三璃（三水泥三重量三的3～4%）混三合漿三液灌三注及三人工三灌注三粉細三沙。三如遇三大塊三石和三孤石三，地三層架三空，三孔隙三大，三漏水三嚴重三時，三在灌三漿前三，先三回填三骨料三及速三凝水三泥砂三漿，三最后三再采三取調三整漿三液配三比和三反復三灌漿三等措三施，三采用三水泥三膏漿三、速三凝水三泥膏三漿灌三注直三至達三到結三束標三準。（2）如三果受三灌體三內空三腔大三，一三時難三以灌三注結三束時三，可三在灌三注膏三漿的三同時三，摻三速凝三劑、三惰性三材料三、瓜三米石三等填三料灌三漿法三。（3）灌三漿過三程中三如遇三吸漿三量過三大的三孔段三，除三摻加三水玻三璃外三，還三適當三降低三灌漿三壓力三和限三制流三量或三間歇三灌注三。（4）速三凝膏三漿灌三注：三如遇三地下三水流三流速三太快三、普三通膏三漿容三易被三水沖三走，三宜采三用鋁三酸鹽三水泥三、普三通硅三酸鹽三水泥三、膨三潤土三按適三當配三合比三配制三成的三從幾三十秒三到幾三十分三鐘內三可以三調節(jié)三凝結三時間三的速三凝膏三漿進三行灌三注。（5）預三填砂三漿（6）泵送混凝三土灌三注七、三雙液三灌漿作用三機理三：水三泥漿三和水三玻璃三溶液三混合三后立三即發(fā)三生反三應，三很快三形成三具有三一定三強度三的固三結體三。隨三著反三應連三續(xù)進三行，三結石三體強三度不三斷增三加，三早期三強度三主要三是水三玻璃三反應三的結三果，三后期三強度三主要三是水三泥水三化反三應的三結果三。適用三范圍（1）基巖三裂隙三地面三預注三漿和三工作三面預三注漿三、壁三后注三漿、三堵特三大涌三水等三優(yōu)先三選用三水泥—水玻三璃雙三液注三漿。三（2）三斷層三泥帶三，當三裂隙三寬度三（或三粒徑三）小三于1m三m，或三滲透三系數(shù)K≥三1×三10三-5三m/三s時，三加固三壓漿三優(yōu)先三選用三水泥—水玻三璃雙三液注三漿。三（3）三斷層三破碎三帶各三砂卵三石地三層，三當裂三隙寬三度（三或粒三徑）三大于1三mm，或三滲透三系數(shù)K≥三5×三10三-4三m/三s時，三堵水三注漿三。雙液三灌漿三工藝三流程三圖雙液三灌漿三裝置三示意三圖施工三工藝三流程三：孔三位放三樣→三設備三就位三→一三次鉆三孔至三設計三孔深三→安三裝→灌漿三→封三孔。注漿三施工三順序三：確三定注三漿參三數(shù)—設立三注漿三站—試泵—壓水三試驗—正式三注漿—檢查—記錄三