固結(jié)灌漿施工

固結(jié)灌漿施工摘要：在巖石地基上建壩，一般多進(jìn)行固結(jié)灌漿。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，破碎、多裂隙的巖石經(jīng)過(guò)固結(jié)灌漿后，其彈性模量和抗壓強(qiáng)度均有明顯的提高，可以增強(qiáng)巖石的均質(zhì)性，減少不均勻沉陷。巖石透水性也大為降低，對(duì)改進(jìn)地基巖石性能、效果很顯著。關(guān)鍵詞：巖石地基、固結(jié)灌漿、施工固結(jié)灌漿工作很重要，工程量也常較大，是筑壩施工中一個(gè)必要的工序。根據(jù)其施工程序，在施工進(jìn)度上，應(yīng)為其安排好一定的灌漿時(shí)間。這是保證固結(jié)灌漿質(zhì)量的前提。固結(jié)灌漿施工，常與其它工序如開(kāi)挖、立模、澆筑等發(fā)生干擾，遇到這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)本著“各方兼顧，均保質(zhì)量”的原則，很好地、合理地解決，這也是保證固結(jié)灌漿質(zhì)量一個(gè)重要關(guān)鍵。一、 固結(jié)灌漿施工時(shí)間固結(jié)灌漿施工最好是在基礎(chǔ)巖石表面澆筑有混凝土蓋板或有一定厚度混凝土，且已達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后進(jìn)行。但也有由于某些原因而安排在混凝土澆筑前進(jìn)行灌漿的。前者的優(yōu)點(diǎn)是：巖石表面有蓋板后，能夠防止巖石表面漏漿；可以使用大的壓力灌漿，對(duì)灌漿質(zhì)量有利。缺點(diǎn)是：需直接在混凝土上鉆孔，增加了鉆孔工程量，而且又易鉆壞混凝土內(nèi)埋設(shè)的冷卻水管、測(cè)試儀器或其它構(gòu)件；或需要設(shè)置預(yù)留孔比較費(fèi)事；或需要預(yù)埋導(dǎo)管，耗用管材，同時(shí)，也常易與澆筑混凝土工序相互干擾，影響進(jìn)度。后者的優(yōu)點(diǎn)是：易于觀察到表面冒漿，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便于迅速處理；即使偶而因灌漿壓力過(guò)大，致使巖面發(fā)生上抬變形時(shí)，也可處理，避免了混凝土壩體上抬的危險(xiǎn)。缺點(diǎn)是：由于巖石表面無(wú)蓋重，不能施用大的灌漿壓力；在巖石破碎、裂隙多的地帶，往往由于灌漿時(shí)漏漿，灌不好灌，堵也不易堵，影響灌漿質(zhì)量。關(guān)于這一問(wèn)題，總的來(lái)看，在基巖上澆筑適當(dāng)厚度的混凝土后，再進(jìn)行灌漿，是有利的，在巖石破碎、多裂隙地帶，特別是需要通過(guò)固結(jié)灌漿而提高基巖力學(xué)性能的部位，更應(yīng)如此。三門(mén)峽、故縣、湖南鎮(zhèn)、烏江渡、白山等大壩基礎(chǔ)的固結(jié)灌漿均是這樣做的。有些大壩固結(jié)灌漿施工，在混凝土澆筑前，先行灌注第1、11序孔，灌漿壓力稍低，當(dāng)混凝土澆筑到一定厚度后，再用較大的壓力灌注第III序孔。例如潘家口水庫(kù)大壩的固結(jié)灌漿就是采用這種方法的，日本有些大壩也采用了這種方法。二、 固結(jié)灌漿施工次序固結(jié)灌漿施工的特點(diǎn)是“圍、擠、壓”，就是先將灌漿區(qū)圈圍住，再在中間插孔灌漿擠密最后逐序壓實(shí)。這樣易于保證灌漿質(zhì)量。所以，固結(jié)灌漿的施工次序必須遵循逐漸加密的原則。先鉆、灌第I次序孔，而后開(kāi)始第II次序孔的鉆進(jìn)和灌漿工作，依次類(lèi)推，這樣還可以隨著各次序孔的循進(jìn)，及時(shí)地檢查灌漿效果。淺孔固結(jié)灌漿，在地質(zhì)條件比較好、巖石又較為完整的情況下，灌漿施工可采用兩個(gè)次序進(jìn)行，如圖5.1-2(a)、圖5.1-3和圖5.1-4(a)所示。地質(zhì)條件較差時(shí)，應(yīng)選用圖5.1-4(b)三個(gè)次序灌注。深孔和中深孔固結(jié)灌漿，為保證灌漿質(zhì)量，以三個(gè)次序施工為宜，如圖5.1-2(b)方格形，圖5.1-4(b)六角形。在鉆機(jī)多、場(chǎng)地小、施工次序不易安排的情況下，可允許相鄰兩個(gè)次序孔，在高程上相錯(cuò)開(kāi)2?3段的情況下同時(shí)進(jìn)行灌漿工作。鉆孔應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，做好施工記錄，及時(shí)整理資料，以便指導(dǎo)灌漿施工。這樣做可以防止以后孔位混亂，查找不清，造成質(zhì)量檢查的困難，如遇到問(wèn)題，由于資料完整，也易于分析和處理。三、 固結(jié)灌漿漿液固結(jié)灌漿漿液一般應(yīng)以水泥漿為主，在節(jié)理裂隙發(fā)育地區(qū)，注入量很大時(shí)，常常在水泥漿液中摻加砂，制成水泥砂漿灌注。因?yàn)楣探Y(jié)灌漿主要目的是提高基礎(chǔ)巖石強(qiáng)度，故一般情況下不摻用粘土。近期有些工程壩基固結(jié)灌漿采用穩(wěn)定性漿液，水灰比為0.7:1，加入0.5%的膨潤(rùn)土，該工程固結(jié)灌漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為透水率q<5Lu也是可以的。應(yīng)予注意的是若采用穩(wěn)定性漿液，水灰比應(yīng)控制在0.7左右，馬什漏斗測(cè)試粘度宜小于38s(以28?35s為好)。但有個(gè)別工程采用水灰比為1：1，摻加4%膨潤(rùn)土的穩(wěn)定性漿液，其28天抗壓強(qiáng)度僅為6MPa，是不合適的。因?yàn)楣探Y(jié)灌漿主要目的是提高巖體力學(xué)性能，不應(yīng)采用強(qiáng)度低的漿液。固結(jié)灌漿所用水泥的強(qiáng)度等級(jí)可為32.5或以上，材質(zhì)應(yīng)新鮮，不能有潮濕或結(jié)塊現(xiàn)象。存放時(shí)間較長(zhǎng)的水泥除經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明質(zhì)量合格者外，不得使用。當(dāng)?shù)叵滤星治g性時(shí)，應(yīng)使用具有抗侵蝕性的水泥。四、 鉆孔沖洗工作固結(jié)灌漿中，鉆孔沖洗十分重要，特別是在地質(zhì)條件較壞、巖石破碎、含有泥質(zhì)充填物的地帶，更應(yīng)重視這一工作。沖洗的方法有單孔沖洗和群孔沖洗兩種。單孔裂隙沖洗多采用壓力水沖洗，沖洗的壓力可為該孔段灌漿壓力的80%，將水壓入孔底后流出，直至返出的水呈清澈狀態(tài)為止。當(dāng)鉆孔較深，用壓力水沖洗效果不顯著時(shí)，可以使用空氣揚(yáng)水方法，用氣和水進(jìn)行洗孔。群孔沖洗，對(duì)巖石破碎、裂隙發(fā)育地區(qū)，在各鉆孔間裂隙相互串通的情況下，可采用這種沖洗方法。利用一組鉆孔(4?6個(gè))，使用空氣和水進(jìn)行壓力沖洗，從1?2個(gè)鉆孔中進(jìn)氣，另1?2個(gè)鉆孔中進(jìn)水，從其它鉆孔中沖洗出粘土等雜質(zhì)。而后，輪換進(jìn)氣、進(jìn)水，反復(fù)沖洗，直至一組內(nèi)的各孔均沖洗干凈，再進(jìn)行群孔灌漿(即串通孔同時(shí)灌漿)。灌漿時(shí)可以敞開(kāi)一孔，讓其排氣、排水，待此孔排出較濃的水泥漿時(shí)，關(guān)閉此孔，或再開(kāi)始向此孔內(nèi)進(jìn)行灌漿。進(jìn)行群孔壓力沖洗時(shí)，還可以加入一些化學(xué)劑，見(jiàn)第七章第二節(jié)。五、 簡(jiǎn)易壓水鉆孔經(jīng)裂隙沖洗后進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，一個(gè)壓力點(diǎn)，壓力值可為灌漿壓力的80%，此值若大于0.3MPa時(shí)，也可采用0.3MPa,穩(wěn)定時(shí)間30min。淺孔固結(jié)灌漿的壓水穩(wěn)定時(shí)間可短一些，一般采用10?30min即可。六、 灌漿壓力灌漿壓力是提高灌漿效果的重要手段，在條件允許的情況下，以采用較大的灌漿壓力為好。無(wú)混凝土板蓋重條件下的淺孔固結(jié)灌漿情況比較簡(jiǎn)單，采用一次灌注法時(shí)，將灌漿塞卡在巖面孔口，灌漿壓力宜為0.2?0.4MPa，即使巖面發(fā)生少許抬動(dòng)，在混凝土澆筑前可清理一下，無(wú)礙大局。采用分段灌漿法，在灌注第二段時(shí)，將灌漿塞卡在巖石中，灌漿壓力宜為0.5?0.7MPa，甚至還可稍大一些。有混凝土板蓋重條件下的淺孔固結(jié)灌漿情況比較復(fù)雜，主要是擔(dān)心由于使用灌漿壓力不當(dāng)，引起混凝土板上抬而導(dǎo)致蓋板產(chǎn)生裂縫。工程實(shí)踐中經(jīng)常遇有以下一些情況：混凝土蓋板厚度0.5?1.0m，孔深入巖5?6m，采用一次灌注法，設(shè)計(jì)灌漿壓力0.2?0.4MPa，蓋板面抬動(dòng)限為0.2mm。將灌漿塞卡在混凝土蓋板中，若能達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力，皆大歡喜，否則需要采取低壓、濃漿、限流、限量等技術(shù)措施，緩慢升壓，使之達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，甚至可以試用加大漿液液柱高度，利用自重進(jìn)行灌注。若仍無(wú)效，只有在該部位采取加密灌漿孔的方法解決了。將灌漿塞卡在混凝土與巖面接觸部位，一般情況下，灌漿壓力可以達(dá)到0.2MPa。國(guó)內(nèi)有若干工程，當(dāng)將灌漿塞卡在混凝土中時(shí)，灌漿壓力為0.05?0.1MPa，0.5?1m厚的混凝土蓋板面即發(fā)生抬動(dòng)，采取多種技術(shù)措施，均難于達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力，最后均是采用上述方法解決的?；炷辽w板厚度0.5?1.0m，孔深入巖6?8m，采用分段灌漿法，第一段灌漿壓力0.2?0.4MPa，第二段0.5?0.7MPa，板面抬動(dòng)限為0.2mm。采用自上而下分段灌漿法鉆孔鉆深至巖面以下2m,先灌注第一段，若難于達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力時(shí)，可采用前1中所述方法解決。灌注第一段后，繼續(xù)鉆進(jìn)全設(shè)計(jì)深度，開(kāi)始灌注第二段，這時(shí)一定要將灌漿塞卡在巖面以下2m處，其優(yōu)點(diǎn)是可以提高灌漿壓力，一般情況下均可達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力的低值。這種方法進(jìn)度稍慢，但灌漿質(zhì)量好。采用自下而上分段灌漿鉆孔鉆到設(shè)計(jì)深度，將灌漿塞卡在巖面以下2m處，先灌注第二段，一般情況下，灌漿壓力可以達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力低值。而后將灌漿塞上提卡在混凝土蓋板中或卡在混凝土與巖面接縫處，灌注第一段。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于既能保證第二段可以提高灌漿壓力，進(jìn)度也快一些，對(duì)固結(jié)灌漿質(zhì)量無(wú)影響，一般常喜采用。若混凝土蓋板厚度增大，還可適當(dāng)提高灌漿壓力。但在地質(zhì)條件差或遇軟弱巖石地區(qū)，也可適當(dāng)降低灌漿壓力。深孔固結(jié)灌漿，各孔段的灌漿壓力值可依照帷幕灌漿選定壓力的方法來(lái)確定，見(jiàn)第八章第二節(jié)。因特殊目的需要進(jìn)行高壓固結(jié)灌漿時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，通過(guò)論證后再行施工。施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)加注意防止混凝土蓋板抬動(dòng)超過(guò)設(shè)計(jì)允許值。七、 漿液配比與變換若采用純水泥漿，以前多由水灰比為5：1較稀的漿液開(kāi)始灌注，而后逐級(jí)變濃。近期則多采用水灰比為2、1、0.8、0.6(或0.5)四個(gè)比級(jí)或1、0.8、0.6(或0.5)三個(gè)比級(jí)。若采用低水灰比穩(wěn)定性漿液，則灌漿全過(guò)程僅用一種級(jí)配的穩(wěn)定性漿液，例如黃河小浪底大壩壩基固結(jié)灌漿漿液就是采用水灰比為0.7:1，摻加0.5%膨潤(rùn)土的穩(wěn)定漿液。但為了提高灌漿質(zhì)量，有的工程開(kāi)始先用水灰比為2:1的水泥漿進(jìn)行灌注，而后再換用穩(wěn)定性漿液灌注。灌注純水泥漿時(shí)，固結(jié)灌漿漿液濃度的變換比帷幕灌漿可簡(jiǎn)單一些。灌漿開(kāi)始后宜盡快將壓力升高到規(guī)定值。當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá)20?30min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改變一級(jí)水灰比。當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況，也可考慮越級(jí)變濃。八、 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔固結(jié)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，一般規(guī)定是：在規(guī)定的壓力下，孔段的吸漿量不大于0.4L/min，延續(xù)30min，即可結(jié)束。近期由于采用了自動(dòng)記錄儀記錄，并根據(jù)工程實(shí)踐，變更為：在規(guī)定的壓力下，注入率不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min，可結(jié)束灌漿。由于灌漿孔段長(zhǎng)度不等，有的工程規(guī)定當(dāng)注入率不大于0.1或0.2L/(min-m)時(shí)，延續(xù)30min可以結(jié)束。淺孔固結(jié)灌漿孔封孔應(yīng)采用“機(jī)械壓漿封孔法”或“壓力灌漿封孔法”。深孔固結(jié)灌漿孔封孔可采用與帷幕灌漿孔相同的方法。參見(jiàn)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL60-94。九、冒漿處理由于受卸荷及爆破的影響，基礎(chǔ)巖石表面裂隙比較多，特別是在巖石又比較破碎情況下進(jìn)行固結(jié)灌漿，若采用無(wú)混凝土板蓋重灌漿方法，常易發(fā)生冒漿現(xiàn)象。處理的方法主要有下列幾種：表面堵蓋處理在裂隙冒漿處，可用舊棉花、麻刀、棉線等物緊密地打嵌入縫隙內(nèi)，必要時(shí)，在其上面再涂抹速凝水泥漿或水泥砂漿等，堵塞縫隙。在冒漿處鑿?fù)趲r石，將漏漿集中于一處用鐵管引出，先前冒漿的地點(diǎn)用速凝水泥或水泥砂漿封閉，待一定時(shí)間后將鐵管堵住，從而止住冒漿。冒漿嚴(yán)重難于堵塞時(shí)，在冒漿部位澆筑混凝土蓋板，而后再行灌漿。施工工藝操作控制采用低壓灌漿的方法降低灌漿壓力，甚至采用自流式灌漿(即僅靠在孔內(nèi)漿液的自重壓力灌漿)，同時(shí)使用濃漿，如0.6：1、0.5：1的濃漿，必要時(shí)可加入砂或速凝劑，待將漏漿出路堵塞處理后，再逐步提高灌漿的壓力，將漿液變稀，按正常規(guī)定繼續(xù)進(jìn)行灌漿。采用限制進(jìn)漿量法除采用低壓、濃漿外，還可限制進(jìn)漿量，控制注入率不超過(guò)10?15L/min，或再小一些，待濃漿在裂隙中逐漸沉積，最終將其封堵后，再逐漸提高灌漿壓力。采用間歇灌漿法灌注一定量的濃漿后，或是當(dāng)發(fā)現(xiàn)冒漿處出現(xiàn)濃漿時(shí)，即行停灌，間歇十幾分鐘再行灌漿，停停灌灌，直至冒漿停止，壓力達(dá)到規(guī)定值后，再依照原定規(guī)程，正常進(jìn)行灌漿。處理冒漿的方法多種多樣，應(yīng)根據(jù)條件因地制宜。在灌漿施工過(guò)程中，根據(jù)工地實(shí)際情況，選定合宜的處理措施。這里需要注意的是：當(dāng)灌漿前進(jìn)行壓力水沖洗時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)巖石表面有大量冒水的情況，則應(yīng)先行將冒水地點(diǎn)處理好后，再行灌漿，這樣既可節(jié)約水泥又能保證灌漿質(zhì)量。十、其它注意事項(xiàng)基巖表面冒漿嚴(yán)重而影響灌漿質(zhì)量時(shí)，該部位應(yīng)采用有混凝土蓋板灌漿法。灌漿施工以一臺(tái)灌漿機(jī)灌一個(gè)孔為宜。必要時(shí)，可以考慮將幾個(gè)吸漿量小的灌漿孔并聯(lián)灌漿，并聯(lián)灌漿的孔數(shù)不宜多于3個(gè)，嚴(yán)禁串