灌漿的種類及施工工藝

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灌漿的種類及施工工藝

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★★★灌漿的種類及施工工藝［作者：佚名

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更新時間：2009-12-26］

一、灌漿的概念和分類1．概念★灌漿——是將肯定比例的漿液以適當(dāng)?shù)膲毫嗳氲鼗紫?、裂縫或建筑物自身的接縫、裂隙中作充填、膠結(jié)的防滲或加固處理。2．分類★水利工程中的灌漿（1）按其目的不同可分為：固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、接觸灌漿、接縫及補強灌漿、劈裂灌漿、高壓噴射灌漿等。（2）按其所用的材料不同可分為：水泥灌漿、粘土灌漿、化學(xué)灌漿和瀝青灌漿。二、灌漿材料1．水泥灌漿★水泥灌漿的優(yōu)點是：膠凝性好，結(jié)石強度高，施工便利，成本較低，故得到廣泛應(yīng)用。2．粘土灌漿3．化學(xué)灌漿★化學(xué)灌漿——多是用高分子材料配制成的溶液作為漿液的一種新型灌漿。漿液灌入地基或建筑物裂隙中，經(jīng)凝固后，可以達(dá)到較好的防滲、堵漏和補強加固的效果?！锍Ｓ玫幕瘜W(xué)灌漿材料有：（1）環(huán)氧樹脂；（2）水玻璃；（3）鉻木素；（4）甲凝；（5）丙凝；（6）聚氨酯漿液。三、巖基灌漿1．★巖基灌漿的分類及其目的（1）固結(jié)灌漿目的：是將壩基裂隙巖石膠結(jié)起來，提高其整體性、均勻性和承載能力。其涉及的平面范圍大，孔深一般為5～10m。（2）帷幕灌漿目的：是在壩基偏上游部位進(jìn)行1～3排深孔灌漿，充填和膠結(jié)裂隙，構(gòu)成一道不透水的帷幕，達(dá)到削減壩基滲漏和降低壩底揚壓力的目的。（3）接觸灌漿目的：是在壩體與巖基的結(jié)合面上進(jìn)行灌漿，加強結(jié)合，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，防止巖面集中滲漏并增加巖基表面的固結(jié)強度。2．灌漿施工的基本工序★灌漿施工分為鉆孔、沖洗、壓水試驗、灌漿四個工序。（1）★鉆孔（2）★沖洗（3）★壓水試驗★灌漿前進(jìn)行壓水試驗，其目的是：通過單位吸水率的測定了解巖層的滲透性能（裂隙情況和漏水量大?。?，為巖基的灌漿設(shè)計施工供應(yīng)依據(jù)。（4）灌漿施工1）灌漿設(shè)備2）★鉆灌挨次遵循“分序加密”原則。3）★灌漿方法①依據(jù)灌漿時漿液是否部分近回地面和重復(fù)使用，灌漿可分為：純壓式灌漿和循環(huán)式灌漿兩種。②依據(jù)灌漿挨次，灌漿方法可分為：全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿尖、自下而上分段灌漿法和綜合灌漿法。4）灌漿壓力5）漿液濃度掌握★灌漿過程中，必須依據(jù)吸漿量的變化情況準(zhǔn)時地調(diào)整漿液的濃度。稀漿流淌性好，但會集中到灌漿范圍外，造成浪費，而且凝固時收縮大，水泥結(jié)石與巖石縫面脫開，防滲和固結(jié)質(zhì)量降低；稠漿流淌性差，集中范圍小，細(xì)小裂縫灌不進(jìn)去，但凝固時收縮小，與縫面粘結(jié)好，防滲、固結(jié)質(zhì)量相對提高。★灌漿過程從稀漿開頭，使細(xì)裂縫首先灌滿，而后逐級變濃，充填更大的裂隙。這種由稀到濃的變換方式，灌漿的整體質(zhì)量最好。6）灌漿結(jié)束★在規(guī)定的灌漿壓力下，當(dāng)所灌孔段在30min內(nèi)（帷幕灌漿自上而下接受60min），吸漿量始終小于0.4L/min，即可結(jié)束這一段的灌漿。整個孔結(jié)束灌漿后，要用水泥砂漿封孔。四、地基高壓噴射灌漿1．地基高壓噴射灌漿的分類★按射流介質(zhì)不同，高壓噴射灌漿可分為：（1）★單介質(zhì)噴射單介質(zhì)噴射——亦稱為單管噴射，它直接將漿液通過水平噴嘴噴射灌入地層。（2）★雙介質(zhì)噴射雙介質(zhì)噴射——亦稱雙管噴射，它是在一根較大的鋼管中并列安裝漿、氣兩管，至管底后經(jīng)水平噴嘴將漿液與壓縮空氣同軸噴射，壓縮空氣在外，形成氣幕保護(hù)漿流，削減土壤對漿液的摩阻，可使?jié){液噴射得更遠(yuǎn)，攪拌作用更為強烈。（3）★三介質(zhì)噴射三介質(zhì)噴射——亦稱三管噴射，水、氣、漿三管并列，至管底后，水、氣沿水平向同軸噴射、沖切攪拌地層，同時漿液被從管底向下低壓壓出，受水氣射流的卷吸作用，沿噴射方向被挾帶灌入沖切范圍。由于氣包的是水，粘度低，比雙介質(zhì)噴射的氣包漿受到的摩阻力小，所以沖切距離更大。（4）★多介質(zhì)噴射多介質(zhì)（氣粉）噴射——在雙管或三管噴射中，利用壓縮空氣的挾帶作用，將灌漿材料如水泥干粉或水泥漿灌入地層，可以漿、氣、粉噴射，亦可水、氣、粉或水、氣、粉、漿噴射。目前，高壓噴射防滲板、墻施工基本接受三介質(zhì)噴射法。2．地基高壓噴射灌漿的施工工藝施工流程為：定孔--→鉆孔--→下噴射裝置--→制漿--→噴射--→旋轉(zhuǎn)、定向、搖擺及提升--→成樁、成板或成墻。一、灌漿分類

（一）按灌漿材料分類

按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學(xué)灌漿等。

（二）按灌漿目的分類

按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿和回填灌漿等。

1．帷幕灌漿。帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。

2．固結(jié)灌漿。用漿液灌入巖體裂隙或裂開帶，以提高巖體的整體性和抗變形能力的灌漿。

3．接觸灌漿。通過漿液灌入混凝土與基巖或混凝土與鋼板之間的縫隙，以增加接觸面結(jié)合能力的灌漿。

4．接縫灌漿。通過埋設(shè)管路或其他方式將漿液灌入混凝土壩體的接縫，以改善傳力條件增強壩體整體性的灌漿。

5．回填灌漿。用漿液填充混凝土與圍巖或混凝土與鋼板之間的空隙和孔洞，以增強圍巖或結(jié)構(gòu)的密實性的灌漿。

二、鉆孔灌漿用的機械設(shè)備

（一）鉆孔機械

鉆孔灌漿機械主要有回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)沖擊式、沖擊式三大類。目前用得最多的是回轉(zhuǎn)式鉆機，其次是回轉(zhuǎn)沖擊式鉆機，純沖擊式鉆機用得很少。

（二）灌漿機械

灌漿機械主要有灌漿泵、漿液攪拌機及灌漿記錄儀等。

1．灌漿泵

灌漿泵是灌漿用的主要設(shè)備。灌漿泵性能應(yīng)與漿液類型、濃度相適應(yīng)，容許工作壓力應(yīng)大于最大灌漿壓力的1．5倍，并應(yīng)有足夠的排漿量和穩(wěn)定的工作性能。灌注純水泥漿液應(yīng)接受多缸柱塞式灌漿泵。

2．漿液攪拌機

用于制作水泥漿的漿液攪拌機，目前用得最多的是傳統(tǒng)雙層立式慢速攪拌機和雙桶平行攪拌機。國外已廣泛使用渦流或旋流式高速攪拌機，其轉(zhuǎn)數(shù)為1500～3000r／min。用高速攪拌機制漿，不僅速度快、效率高，而且制出的漿液分散性和穩(wěn)定性高，質(zhì)量好，能更好地注入巖石裂隙。

攪拌機的轉(zhuǎn)速和拌合能力應(yīng)分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應(yīng)，并應(yīng)能保證均勻、連續(xù)地拌制漿液。

3．灌漿記錄儀

用來記錄每個孔段灌漿過程中每一時刻的灌漿壓力、注漿率、漿液相對密度（或水灰比）等重要數(shù)據(jù)。

三、灌漿方式和灌漿方法

（一）灌漿方式

灌漿方式有純壓式（圖1F413021－1rt）和循環(huán)式（圖lF413021－16）兩種。

l．純壓式

純壓式灌漿是指漿液注入到孔段內(nèi)和巖體裂隙中，不再返回的灌漿方式。這種方式設(shè)備簡潔，操作便利；但漿液流淌速度較慢，容易沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，多用于吸漿量大，并有大裂隙存在和孔深不超過15m的情況。

2．循環(huán)式

循環(huán)式灌漿是指漿液通過射漿管注入到孔段內(nèi)，部分漿液滲入到巖體裂隙中，部分漿液通過回漿管返回，保持孔段內(nèi)的漿液呈循環(huán)流淌狀態(tài)的灌漿方式。這種方式一方面使?jié){液保持流淌狀態(tài)，可防止水泥沉淀，灌漿效果好；另一方面可以依據(jù)進(jìn)漿和回漿液相對密度的差值，推斷巖層吸取水泥的情況。

（二）灌漿方法

灌漿方法可分為全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合

灌漿法和孔口封閉灌漿法等。

1．全孔一次灌漿

全孔一次灌漿是將孔一次鉆完，全孔段一次灌漿。這種方法施工簡便，多用于孔深不地質(zhì)條件比較良好，基巖比較完整的情況。

2．自下而上分段灌漿

自下而上分段灌漿法是將灌漿孔一次鉆進(jìn)到底，然后從鉆孔的底部往上，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至孔口的灌漿方法。如圖1F413021－2。

3．自上而下分段灌漿法

自上而下分段灌漿法是從上向下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至孔底的灌漿方法。如圖1F413021－3。

4．綜合灌漿法

綜合灌漿法是在鉆孔的某些段接受自上而下分段灌漿，另一些段接受自下而上分段灌漿的方法。

5．孔口封閉灌漿法

孔口封閉灌漿法是在鉆孔的孔口安裝孔口管，自上而下分段鉆孔和灌漿，各段灌漿時都在孔口安裝孔口封閉器進(jìn)行灌漿的方法。

灌漿孔的基巖段長小于6m時，可接受全孔一次灌漿法；大于6m時，可接受自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。

四、帷幕灌漿

帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質(zhì)量檢查等。

（一）鉆孔

帷幕灌漿宜接受回轉(zhuǎn)式鉆機和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。

鉆孔質(zhì)量要求有：

1．鉆孔位置與設(shè)計位置的偏差不得大于10cm。

2．孔深應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。

3．灌漿孔宜選用較小的孔徑，鉆孔孔壁應(yīng)平直完整。

4．鉆孔必須保證孔向精確。鉆機安裝必須平正穩(wěn)固；鉆孔宜埋設(shè)孔口管；鉆機立軸和孔口管的方向必須與設(shè)計孔向全都；鉆進(jìn)應(yīng)接受較長的粗徑鉆具并適當(dāng)?shù)卣莆浙@進(jìn)壓力。

（二）鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗

灌漿孔（段）在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積厚度不得超過20cm。同時在灌漿前宜接受壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。沖洗壓力可為灌漿壓力的80％，該值若大于1MPa時，接受1MPa。

沖洗時，可將沖洗管插入孔內(nèi)，用堵塞器將孔口堵緊，用壓力水沖洗，壓力水和壓縮空氣輪換沖洗或壓力水和壓縮空氣混合沖洗。

帷幕灌漿接受自上而下分段灌漿法時，先導(dǎo)孔應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進(jìn)行簡易壓水；接受自下而上分段灌漿法時，先導(dǎo)孔仍應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗。各次序灌漿孔在灌漿前全孔應(yīng)進(jìn)行一次鉆孔沖洗和裂隙沖洗。除孔底段外，各灌漿段在灌漿前可不進(jìn)行裂隙沖洗和簡易壓水。壓水試驗應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行，接受五點法或單點法。

（三）灌漿方式和灌漿方法

1．灌漿方式

帷幕灌漿應(yīng)優(yōu)先接受循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm。

2．灌漿方法

帷幕灌漿必須按分序加密的原則進(jìn)行。

由三排孔組成的帷幕，應(yīng)先進(jìn)行邊排孔的灌漿，然后進(jìn)行中排孔的灌漿。邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工；由兩排孔組成的帷幕，宜先進(jìn)行下游排孔的灌漿，然后進(jìn)行上游排孔的灌漿。每排孔宜分為三序施工；單排帷幕灌漿孔應(yīng)分為三序施工，如圖1F13O21－4所示。

帷幕灌漿段長度宜接受5～6m，特別情況下可適當(dāng)縮減或加長，但不得大于10m。接受自上而下分段灌漿法時，灌漿塞應(yīng)塞在已灌段段底以上0．5m處，以防漏灌；孔口無涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層、裂開帶等地質(zhì)條仵簡單地區(qū)則宜待凝。接受自下而上分段灌漿法時，灌漿段的長度因故超過10m，對該段宜實行補救措施。

（四）灌漿壓力和漿液變換

1．灌漿壓力

灌漿壓力宜通過灌漿試驗確定，也可通過公式計算或依據(jù)閱歷先行擬定，而后在灌漿施工過程中調(diào)整確定。接受循環(huán)式灌漿，壓力表應(yīng)安裝在孔口回漿管路上；接受純壓式灌漿，壓力表應(yīng)安裝在孔口進(jìn)漿管路上。灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計壓力，但注入率大時應(yīng)分級升壓。

灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。漿液水灰比可接受5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1七個比級。開灌水灰比可接受5：1。

2．灌漿漿液變換

當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)削減時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)上升時，不得轉(zhuǎn)變水灰比；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無轉(zhuǎn)變或轉(zhuǎn)變不顯著時，應(yīng)改濃一級；當(dāng)注入率大于30L／min時，可依據(jù)簡略情況越級變濃。

灌注細(xì)水泥漿液，可接受水灰比為2：