浅谈水利工程灌浆施工王宗平

浅谈水利工程灌浆施工王宗平

王宗平

黑龙江省水利水电集团第二工程有限公司黑龙江哈尔滨150300

摘要：水利工程灌浆施工是一项较为复杂的工序，要顺利完成灌浆施工工作，就必须对灌浆的材料、灌浆的方法等进行细致的分析研究，再根据实际的工程需要对材料和施工工艺进行科学的调整。这样才能保证灌浆施工的质量，才能保证整个水利工程的质量。

关键词：水利工程；灌浆施工

引言：灌浆施工过程是一个复杂的系统工程，灌浆质量的好坏直接影响水利工程的成败。由于灌浆工程属隐蔽性工程，情况复杂，千差万别，灌浆材料和施工种类较多，在灌浆施工技术应用到水利工程中时，应根据工程的实际情况采取正确的材料和方法，并在施工过程中逐步了解地质条件和灌浆效果，在灌浆过程中进一步修改、补充和完善灌浆工艺，以保证水利工程的整体施工质量。

1灌浆材料

1.1水泥灌浆

水泥灌浆具有胶凝性好、结石强度高、施工方便、成本低等特点，因此在水利灌浆工程施工中得到了广泛的应用。为了保证工程的质量，要求用颗粒细、稳定性好、胶结性强、耐久性好的水泥作为灌浆水泥。主要用硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐水泥，当然如果情况特殊，也可采用特种水泥如抗酸水泥等。水泥的细度是决定灌浆效果的重要因素。灌浆的生效，要求水泥颗粒的粒径要小于裂隙宽度的1／3～1／5。因为细粒水泥的浆液较为稳定，不易沉淀分离，水化反应充分，强度高，胶结牢固，而且更易于灌入细小的裂缝。而如果裂隙较大，则可以掺入一些砂、粘土及拌煤灰等惰性材料。

1.2粘土灌浆

遇水能迅速分解，吸水膨胀并有一定的稳定性和粘结力的粘土，才符合灌浆粘性土的要求。灌浆用的粘土浆，一般将土料浸泡、搅拌、筛滤净化之后拌制而成。为改善浆液的胶结性能，提高结石强度，加速固结，且在水下也能继续凝固，帷幕灌浆，一般多采用水泥粘土浆，而较少用纯粘土浆。浆液的配比是根据帷幕的设计要求而定的。

1.3化学灌浆

化学灌浆以高分子为主要材料配制而成的溶液作为浆液，是一种新型的灌浆。化学浆液具有较好的防渗、堵漏和补强加固功能，常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝和聚氨院浆液等。但是，由于化学灌浆材料大多带有毒性，会污染环境，而且施工工艺复杂，价格也较贵，所以在使用上受到一定的限制。

2岩基灌浆

岩基灌浆有固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆这三类。固结灌浆涉及的平面范围大，孔深一般在5-10m之间。其目的是将坝基裂隙岩石胶结起来，以提高其整体性、均匀性和承载能力。帷幕灌浆是在坝基偏上游部位进行1～3排深孔灌浆，充填和胶结裂隙，构成一道不透水的帐幕，可以减少坝基渗漏，并降低坝底扬压力。为加强结合，提高坝体的抗滑稳定性，防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度，一般采用接触灌浆，即在坝体与岩基的结合面上进行灌浆。灌浆施工一般可以分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。

2.1钻孔

灌浆孔一般用回转式钻机钻成，孔深小于10m的，也可用风钻或架钻进行。

因为钻孔的质量直接影响着灌浆的质量，因此，为保证灌浆的质量，就要确保孔向、扎深的设计符合要求，保证钻径上下均匀，孔壁平整，这样可以使灌浆塞易于卡紧，而且在灌浆时不会产生返浆。而且如果钻孔的岩粉细屑少，就可以减少堵塞孔壁裂隙的情况。而钻孔方向不能偏斜，钻孔深度也要达到标准，否则帷幕灌浆可能会出现缺口，留下漏水通道，会大大降低防渗的效果。

2.2冲洗

因为钻孔后会有岩粉残留在孔底和孔壁上，因此为了保证灌浆的质量，必须对岩层裂隙和孔洞进行冲洗，把岩粉冲出孔外。冲洗顺序应是先冲洗钻孔，再冲洗岩层裂缝。为了提高冲洗效率和质量，可以用压力水冲洗。如用压力水和压缩空气轮流冲洗或混合冲洗。在冲洗时，应该注意把冲洗的压力控制在同孔段灌浆压力的80％左右，尽量避免引起裂缝扩张和岩层的松动、变形，钻孔冲洗装置如图1所示。

一般来说，为了让孔内回水的流速可以有效的将留在孔内的岩粉冲洗干净，可以采用风、水联合冲洗或由导管通入大流量水流从孔底向孔外冲洗的方法。当地下水位高时，也可使用扬水冲洗，即将钻孔敞口而将通气管宜插孔底，压入高压空气，顺利实现清洗工作。而在冲洗岩层裂缝时，可以采用单孔和群孔冲洗这两种方法。单孔冲洗，可以将充填挤到灌浆范围以外或沿裂隙冲出地面。而群孔冲洗是同时对几个孔压入水或气，使孔间裂隙中的充填物从敞口孔中带出地面。为了提高冲洗效果，可在冲洗液中加入适量化学药物如碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢铀等，以促进泥质充填物的溶解。

2.3压水试验

为了给岩基灌浆的施工设计提供必要的依据，可通过单位吸水率的测定来了解岩层的渗透性能，即在灌浆前进行压水试验。而在灌浆后，也可以通过压水试验，检查灌浆的质量和效果。

3灌浆施工

3.1灌浆方法

以灌浆时浆液是否部分返回地面和重复使用为依据，灌浆方法可以分为纯压式和循环式两种，如图2所示。

纯压式设备简单，操作方便，只需采用单根灌浆管，在浆液压入钻孔后，完成在间缝隙的扩散，但其浆液流速小，如果灌浆材料是粒状，则会容易产生沉淀并堵塞岩隙和管道，影响灌浆质量。在吸浆量大，有大裂隙存在和孔深不超过12～15m，以及化学浆材都是稀溶液，中途沉淀情况较少的情况下，一般都采用纯压法。而循环式灌浆法则多用于水泥和粘土灌浆，就是把浆液压入钻孔后，让一部分进入岩隙，另一部分则由回浆管返回拌浆筒中搅拌后再用。使用这种方法可根据进浆与回浆浆液的比重差值，判断岩层吸浆情况．而且浆液始终保持循环流动不沉淀，撵浆效果也比较好。

而按照灌浆顺序，灌浆方法又可分为四种：全孔一次溜浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法和综合灌浆法。

①全孔一次灌浆法。这种方法施工简单，就是将灌浆孔一次钻至全深，灌浆塞置于孔口，一次完成全孔灌浆。但这种方法的灌浆效果较差，使用范围也较窄，仅适于孔深不超过lOm、岩隙少、透水性不大的情况。

②自上而下分段灌浆法。就是将孔深分为段长3～5m的若干段，自上而下钻一段灌一段。在上一段浆液凝固后再钻并灌下一段。如此反复，直至完成。如果地质条件差、岩层破碎、竖向节理裂隙发育，而且灌浆质量要求较高，就采用这种方法。这种灌浆方法可以根据段深的加大，不断地增加灌浆压力，提高灌浆质量，而且当上部灌实后形成完整结石后，在灌下部时，地面也不会冒浆，岩层不会被抬动。此外，采用分段钻灌，进行分段压水试验，更有利于判断各段灌浆质量。但是由于钻机移动次数较多，钻孔工作量大，持凝时间长，所以工作效率低。

③自下而上分段灌浆法。即一次将孔钻至全深，然后自下而上逐段灌浆。这种方法工作量小，施工简便、工效高，但是使用时有所限制，如当上部岩隙多，地层易松动，易冒浆时，就不宜使用，只有当岩层较完整，裂隙少或岩层倾角小于地面且不易留浆时才采用。

④综合灌浆法。实际工作中，岩层多是上部裂隙多而下部完整。因此，在实际工作中可以根据施工的现场情况，兼取以上两法的优点，即上部采用自上而下、下部采用自下而上的钻灌方法。

3.2灌浆压力

所谓灌浆压力指的是灌浆时灌浆段中心处浆液承受的实际压力。为了使浆液更好地压入细小裂缝，并增大浆液的扩散半径，析出多余的水分，提高强浆结石的密实度，可以提高灌浆压力，以有效提高防渗和固结质量。但是如果压力过高，就有可能出现裂缝扩大或抬动上部岩层和坝体的情况，而且浆液也可能会压出应灌范围外，造成浪费。因此，对压力的控制要适当。

3.3浆液浓度的控制

为保证灌浆的质量，在灌浆过程中，必须根据吸浆量的变化情况及时调整浆液的浓度。一般来说稀浆流动性较好，但可能会出现浆液扩散到施工范围以外，造成材料浪费，而且当浆液凝固时其收缩性大，容易造成水泥结石与岩石缝面的分离。而稠浆凝固时收缩小，与缝面粘结较好，防渗、固结质量相对提高。但是，其流动性差，扩散范围小，细小裂缝一般很难灌进去。因此。控制浆液的浓度至关重要，在施工中应该根据实际情况进行调整。在进行浆液浓度的变换时，可以根据每一级浓度的浆液灌入量进行控制。即当某一级浓度的浆液灌入量已达到限量标准，但此时灌浆压力及吸浆量却都没有明显改变时，就换浓一级浆液灌注。而当变浓后吸浆量突然显著下降或灌浆压力突然上升时，则说明变浓不适当，应迅速恢复原浓度继续灌注。

4结语

灌浆施工质量的好坏直接影响到水利工程的质量，因此，在水利工程施工建设中必须重视水利工程灌浆施工的质量，以保证工程的整体建设。

参考文献：

[1]祁庆和.水工建筑物[M].水利电力出版社，1997

[2]张景秀.灌浆法的正用与新规范构想.中国水利水电出版社，2006

[3]杨月林，朱均超.水工建筑物水泥灌浆施工技术.长江出版社，2004