关于水利建筑施工中帷幕灌浆技术的经验之谈

摘要：笔者介绍了水利施工中灌浆施工技术的关键问题，同时也对其工艺流程中比较常见的问题进行了分析，结合本人多年的工作总结，提出了一些观点，希望能给各位提供一定的参考价值。 
关键词； 水利建筑 工程施工 灌浆技术 
　　前言 
　　从事水利建筑行业的工作技术员都知道，在水利工程防渗施工中，帷幕灌浆技术是一个关键的环节。直接影响着整个工程的质量，因此，帷幕灌浆技术越来越得到水利建筑行业的关注。 
　　1、帷幕灌浆技术的原理 
　　水利工程建设的过程当中，在开挖断面附近钻孔，直接通道底层内部，然后向空内进行灌浆，在浆液的压力作用下降岩层中原本存在的水分排出，而原来的空隙则被浆液所填充，这些浆液最终汇合、凝固之后就成为一个固体，从而起到防水加固的作用。 
　　2、帷幕灌浆施工工艺流程 
　　2.1 施工顺序 
　　施工顺序为： 测量→布孔→设备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。 
　　2.2 施工工艺 
　　2.2.1 施工测量 
　　了能够准确的进行钻孔，应该按照相应的资料进行测量，在测量的过程当中应该对相应数据进行检查，确保数据的精确，经过测量对钻孔分布进行设置。 
　　2.2.2 灌浆孔布置 
　　按设计要求在防渗墙轴线上布置灌浆孔，分Ⅲ序，孔距2m，孔位轴向偏差不得超过 10cm，孔深为防渗墙砼底部 20～30m不等，均超过设计帷幕灌浆底线。 
　　2.2.3 造孔 
　　（1）前期清理场地 
　　对工作的场地进行相应的平整对工作场地上存在的杂物进行清理，从而保证钻架在工作过程中的稳定，防止在钻孔的过程当中出现意外。 
　　（2）试验运行 
　　在运行的过程当中对钻机的情况进行检查，从而保证钻机能够以高性能运行。做好钻孔过程当中的水以及电源的供应工作。第三，在钻孔开始之前对钻机的各个部件进行检查，要重点检查钻杆是否存在弯曲。在进行钻进的过程当中应该时刻的关注钻机的运行状态，保证钻头的冷却。 
　　2.2.4 缝隙冲洗和压水试验 
　　当钻孔作业完成之后，需要对钻孔进行冲洗，应该确保冲洗的水压以及流量，冲洗的顺序应该从下往上，冲洗的程度应该一直确保钻孔回水变清为止，为了保证冲洗的效果，可以再冲洗十几分钟，从而把钻孔中的沉渣完全的冲洗出来，最终确保孔低的沉渣不超过相应的标准。对于冲洗所使用的水压应该不小于灌浆压力的五分之四。等到缝隙冲洗工作完成之后需要进行相应的压水试验。 
　　2.2.5 灌浆结束标准 
　　在灌浆规定压力下注入率小于 0.4L/min 时， 持续灌注 60min 或注入率小于1L/min，继续灌注1.0h，灌浆可以结束。 
　　2.2.6 封孔 
　　灌浆结束后，采用分段压力灌浆封孔法封孔， 用灌浆泵压入水灰比0.5：1的浓水泥浆，浓封完毕后，待凝 3d，孔口上部空余部分采用粘土球扎实封孔。 
　　3、孔口封闭器在帷幕灌浆中的应用 
　　3.3.1 工作原理 
　　改进型孔口封闭器是利用橡胶圈的弹性和韧性在压盖压力作用下膨胀抱紧灌浆管，封闭孔内浆液形成孔内循环，并在钻机动力作用下使灌浆管在孔口封闭器中心灵活转动和升降、且不漏浆。从而使灌浆管像搅拌棒一样搅扰孔内流动浆液，改变浆液流态，缓解浆液凝结速度，达到克服固管的目的。 
　　3.3.2 孔口封闭器灌浆工艺 
　　（1）采用孔口封闭灌浆法时，由于各工程的地质条件和目的、要求不同，故先导孔和灌浆孔内各灌浆段钻孔冲洗、裂隙冲洗、压水试验或简易压水的做法可能有所不同，对此不宜进行统一规定。 
　　（2）帷幕灌浆采用孔口封闭灌浆法施工，其浆液的比级和变换与常规压力灌浆法所用相同。在灌浆过程中当较长时间灌注浓浆时，灌浆管在孔内容易被水泥浆凝住。防止的主要办法，一是灌浆泵一定要保持良好的工作状态，有足够的排浆量，回浆管回浆量宜在15L/min以上，以保证孔内浆液很好地循环流动。另一是在灌浆过程中要经常转动和上下活动灌浆管，特别是在灌注浓浆期间，应加多转动的次数。 
　　4、施工中常见的问题处理措施 
　　4.1灌浆中断 
　　在灌浆施工过程中，因为停电、浆液堵塞、输浆管破裂及机械故障等原因均会导致灌浆的中断。因此，在灌浆施工之前及其过程之中做好预防措施是非常必要的。其预防措施主要包括：应采用的性能符合要求的输浆管材，且在施工时应经常检查并确保其连接牢固、无破损和堵塞现象；应确保灌浆泵的性能能够满足施工的需要，在最大的灌浆压力下能够持续地进行长时间的工作，并在施工中注意做好保养工作，在每次灌浆完成以后都要对灌浆泵进行认真地清洗；应对压力表进行及时校正，确保符合要求；高压灌浆阀门、隔浆塞等部件同样应及时清洗；水电系统方面应做到定期检查和保养。而一旦发生灌浆的中断，应立即采取措施尽量缩短中断的时间，争取尽早复灌。 
　　4.2 串浆 
　　在灌浆施工过程中，有时会发生浆液从其他钻孔或者地下裂隙中流到帷幕的设计范围之外，从而造成浆液流失的现象，即为串浆。串浆产生的主要原因是在灌浆孔间的岩层中由于缝隙较多并相互串连，使得灌浆孔之间产生连通，并导致了串浆通路。对于串浆现象的治理措施主要包括：对串浆孔和灌浆孔进行同时灌浆，并且每个孔都设置一台灌浆泵进行灌注；在串浆孔漏浆部位的上方安装灌浆塞来进行严密堵塞。 
　　4.3 漏浆 
　　在灌浆施工过程中，由于缝隙较多、灌浆压力较大，通常会出现浆液注入率过大的现象，其实往往是发生了大量的漏浆。对于大量漏浆的治理措施主要包括：通过低压甚至自流式的灌浆方式来降低灌浆压力，直到缝隙逐渐充满浆液、并降低流动性之后再慢慢提高灌浆的压力；将进浆量限制在30-40L/min 以下，并采用浓浆进行灌注，直到进浆量明显减少之后再慢慢提高灌浆的压力；采用浓浆甚至可以在浆液中掺加砂料来进行灌注，通过降低浆液的流动性，再加上同时适当地降低灌浆的压力，以此来限制浆液流动的范围，保证浆液不至于流失过远，直到单位吸浆量已经降低到了一定的程度之后，再采用不掺粗料的正常浆液继续灌注并逐渐提高灌浆的压力；当出现岩层在长时间内一直大量进浆的现象，还可以采用间歇灌浆的方式，即每连续灌注一段时间就停止灌浆，等浆液凝结一段时间再继续灌注。 　　4.4 固管 
　　在灌浆施工过程中，当射浆管和孔壁由于浆液达到了凝结条件而胶结到一起的时候，就会产生固管现象。固管产生的主要原因包括：浆液由于在压力的作用下损失了一部分水分，并在循环过程中由于水泥水化放热和压力作用等原因导致其温度逐渐升高，从而大大缩短了其凝结的时间；在孔内的环状间隙处或灌浆管、阀门等部位发生了水泥颗粒的沉积现象；由于射浆管下端过于贴近孔壁而导致浆液在循环过程中在射浆管口受阻并逐渐沉淀。对于固管现象的防治措施主要包括：采用回旋式孔口封闭器，并在灌浆施工的过程中经常上下活动和转动灌浆管；经常观察回浆浓度和回浆量，保持回浆管内一直有超过15L/min的回浆量，并在回浆失水过多的时候立即将浆液稀释。 
　　4.5 操作方法不当 
　　钻进时过大的加压，使钻杆产生多段处的严重弯曲，特别是在不利的地质条件下，对产生钻孔偏斜的影响会更大；使用磨损过钝的金刚石或硬质合金钻头钻进，会因在金刚石颗粒或合金粒向岩石内切入不稳定的情况下，容易改变钻头的钻进方向；在松散易坍塌的岩层中钻进，冲洗液的排量过大，压力过高，特别是使用粘度很小的泥浆或清水作冲洗液时，会较严重地破坏孔壁，造成孔内某一局部的坍塌，使孔径扩大。 
　　5、质量检验 
　　5.1 检查原始记录， 分析灌浆资料。 
　　钻设检查孔，帷幕和固结灌浆要钻取岩芯，观察胶结情况，所有检查孔均作压水试验，帷幕灌浆检查孔数，要求按灌浆孔总数10%布置。固结灌浆按 5%布置，其位置应该在可能出现问题的位置，帷幕灌浆检查孔径不宜<110mm，固结灌浆检查孔不宜<140mm。 
　　检查孔的压水试验，应按照单孔压水试验操作规程，并分三个压力阶段进行（50.6、101.3 和 151.9）kPa。但是在试验前要用相当于 1.5 倍左右设计水头的压力进行压水冲洗，获得稳定流量以后，再进行三个阶段的正式压水试验工作。所得结果凡≤设计规定的吸水率数值，即可认为灌浆符合要求。 
　　6、小结 
　　总之，因此在进行水利工程施工的过程当中一定要做好相应的防渗措施，减少渗漏给水利工程带来的损失。广大技术人员要不断的提高自身的专业素质，在施工中自觉的积累相关的经验，不断的促进我国的水利工程的向前发展。 
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