水利水電工程基礎(chǔ)灌漿中特殊地層的灌漿方法

廖東權(quán)

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516001)

1 水利水電工程中基礎(chǔ)灌漿的作用

1.1 預(yù)防滲漏

在水利工程中，滲漏是造成地基發(fā)生塌陷以及出現(xiàn)裂縫的主要原因。預(yù)防滲漏是目前基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的首要要求。在水利水電工程中預(yù)防滲漏效果較好的基礎(chǔ)灌漿方法主要為純壓式灌漿、循環(huán)式灌漿以及高壓旋噴式灌漿。純壓式灌漿是指通過壓力直接將漿液注入地層的裂縫中而達(dá)到預(yù)防滲漏的效果。這種方式所需要的設(shè)備較為簡(jiǎn)單，操作方法也較為便利，但漿液的流動(dòng)速度較慢，會(huì)造成管道的堵塞。循環(huán)式灌漿是指將漿液通過注漿管進(jìn)入到所需要孔段中，但由于有回漿管的存在而使得部分漿液回流至拌漿筒內(nèi)，這種方式下漿液處于一種持續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)，不容易發(fā)生管道的堵塞，其本身的灌漿效果也會(huì)發(fā)生提升。

在實(shí)際的施工過程中，為保證基礎(chǔ)灌漿的順利實(shí)施，需要通過截流或者抽水使得現(xiàn)場(chǎng)的水位降低。并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及具體的建設(shè)要求與標(biāo)準(zhǔn)確定最合適的施工位置，其次還需要確保孔道壁的平整度并且對(duì)灌漿孔道內(nèi)的異物進(jìn)行清理。

1.2 填充壓密作用

在水利水電工程施工過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)地層的土質(zhì)較為疏松或者是土層中的含水量過大的情況，這種土層特點(diǎn)可能會(huì)造成地面出現(xiàn)開裂或者沉降。而合適的灌漿方法能夠通過漿液對(duì)縫隙進(jìn)行填充，或者使土層的土質(zhì)與漿液混合成新的填充物質(zhì)從而顯著提高地層的緊密度，實(shí)現(xiàn)填充壓密的作用。高壓旋噴灌漿是指灌漿管帶有一種特殊的噴頭，噴頭將由高壓脈沖泵帶來(lái)的漿液噴射出去，在噴射過程中會(huì)使得土層被破壞剝離。而漿液與土層在混合后形成新的固體。

1.3 黏合固化作用

目前我們可以通過不同的灌漿材料與水泥進(jìn)行混合，混合液會(huì)在地層中與黏土物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而形成堅(jiān)固的“類巖體”材料。該材料可以將地層中的大塊巖石與縫隙進(jìn)行黏合與填充，從而使得地層的承載能力得到提高。目前主要的化學(xué)灌漿材料有水玻璃、甲基丙烯酸酯、改性環(huán)氧樹脂等材料。化學(xué)灌漿所使用到的灌漿材料都具有黏度可調(diào)節(jié)、強(qiáng)度可調(diào)節(jié)以及凝固時(shí)間可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。采用化學(xué)灌漿方法還可以對(duì)存在密集孔隙的砂漿層進(jìn)行加固，同時(shí)對(duì)混凝土內(nèi)的鋼筋結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用。

2 基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在特殊地層中的灌漿方法

2.1 基于大吸槳量情況的灌注方法

在施工過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)漿液一直沒有辦法將地層填滿的情況。同時(shí)也可能出現(xiàn)周圍的地層有漿液在不斷的漏出?；蛘吖艿赖哪骋惶幊霈F(xiàn)大量的滲漏。針對(duì)這種大吸漿量的情況我們通?？梢圆捎媒祲?、限流、添加速凝劑或者灌注濃漿、灌注水泥砂漿的方法來(lái)解決地層大量吸漿問題。而這些方法的基本原理都是使得漿液能夠更加快速的完成沉積與凝固將地層中的縫隙填滿或者填補(bǔ)管道中的滲漏處。降壓處理是指將灌漿泵的壓力降低，從而使得漿液以較低的壓力進(jìn)入地層，等到地層中的縫隙被漿液填滿并且將漿液液逐漸凝固時(shí)再將壓力增加進(jìn)行后續(xù)的灌漿。限流處理是限制漿液的最大注入量，當(dāng)注入量降低后漿液能夠及時(shí)的進(jìn)行沉積，從而將縫隙填滿防止?jié){液通過縫隙滲出。添加速凝劑是在漿液中加入氯化鈣、水玻璃等速凝劑使得漿液的凝固速度提升。濃漿灌注是將漿液的稠度增加，稠度增加后漿液也能夠更加快速的沉積凝固。而間歇灌漿是指灌漿一段時(shí)間后停止灌漿，待灌入的漿液已經(jīng)完成部分的沉積與凝固時(shí)再進(jìn)行灌漿[1]。

(a)純壓式 (b)循環(huán)灌漿式1-水；2-拌漿筒；3-灌漿泵；4-壓力表；5-灌漿管；6-灌漿塞；7-回漿管圖1 漿液灌漿方式

圖2 高壓旋噴灌漿

2.2 基于特大漏水通道情況的灌注方法

施工過程中有可能會(huì)出現(xiàn)地層由于爆破造成了一定的縫隙從而導(dǎo)致出現(xiàn)大量的漏水現(xiàn)象。在這種情況下我們需要根據(jù)具體的現(xiàn)場(chǎng)情況采取不同的灌漿方法。對(duì)于沒有水流的作用且傾角較為緩和的縫隙可以通過定量灌漿的方式來(lái)進(jìn)行處理。這種方式所采用的穩(wěn)定性漿液能過夠?qū)Φ貙佑泻芎玫倪m應(yīng)性。而對(duì)于有水流作用并且傾角較大的縫隙我們可以采用模袋灌漿、沖罐級(jí)配料以及雙漿液灌漿的方法進(jìn)行灌漿。模袋灌料能夠降低漿液的水灰比從而及時(shí)得凝固，同時(shí)能夠填補(bǔ)不規(guī)則的缺口。沖罐級(jí)配料將含有不同顆粒大小的混合物在孔口處以較高的濃稠度對(duì)地基進(jìn)行沖罐，從而將孔洞堵住。雙漿液灌漿則是將水泥漿液與速凝劑混合，縮短漿液的凝固時(shí)間，從而可以使?jié){液在被沖走前凝固[2]。

2.3 基于冒水情況的灌注方法

在現(xiàn)場(chǎng)的施工過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)地基冒水的情況，針對(duì)這一問題我們也能夠采用灌注的方式來(lái)解決。當(dāng)冒水點(diǎn)相對(duì)集中時(shí)，我們可以在集中點(diǎn)埋設(shè)管道將冒出的水引流出來(lái)，同時(shí)在周圍可能出現(xiàn)冒水的地方進(jìn)行灌漿封堵。當(dāng)冒水點(diǎn)的分布呈現(xiàn)裂縫走向時(shí)，我們首先鋪設(shè)管道進(jìn)行引流，其次是在縫隙處鑿槽，用棉紗進(jìn)行封堵，然后是用砂漿將溝槽填滿。最后是采用抵押進(jìn)行淺孔的灌漿、采用高壓進(jìn)行深孔的灌漿。

2.4 基于有承壓水情況的灌注方法

當(dāng)灌漿地層在處在含水層內(nèi)且該地層的水壓處于較高壓力時(shí)，在施工過程中為了確保漿液的正常灌注需要保證灌漿的壓力大于涌水壓力，實(shí)際的灌漿壓力需要略高于設(shè)計(jì)的灌漿壓力與穩(wěn)定涌水壓力之和。具體的灌漿方法主要有壓力屏漿法、閉漿、濃漿結(jié)束以及化學(xué)灌漿的方法。

3 水利水電工程在巖溶地區(qū)的灌漿方法

3.1 水利工程巖溶區(qū)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)要點(diǎn)

巖溶地質(zhì)勘察分析：在水利工程施工前需要采用物探、鉆探、洞探等勘探方法對(duì)巖溶地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及分布發(fā)育情況進(jìn)行全面的了解，然后根據(jù)具體的施工條件以及要求選擇合適的灌漿方法。

落實(shí)灌漿實(shí)驗(yàn)工作：在大壩基礎(chǔ)固結(jié)、帷幕灌漿實(shí)施之前，應(yīng)該選擇一些具有代表性的地段進(jìn)行灌漿實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，并進(jìn)一步探究該地層的灌漿壓力、流量、水灰比是否適宜，同時(shí)查看灌漿后巖體的防滲漏效果、通過分析實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題獲得較好的試驗(yàn)方案，從而提高灌漿效果，減少“串、冒、漏”等問題。

規(guī)范落實(shí)灌漿工序：水利工程巖溶地區(qū)基礎(chǔ)灌漿過程主要可分為鉆孔、灌漿漿液拌制、灌漿、灌漿孔回填等4部分。在施工過程中需要使鉆孔分段與灌漿分段相對(duì)應(yīng)。在鉆孔過程縱根據(jù)返渣情況、鉆進(jìn)速度對(duì)地層的具體情況進(jìn)行判斷，從而選擇適宜的灌漿方法灌漿材料。

特殊情況處理：結(jié)合實(shí)踐情況、水利工程巖溶地區(qū)基礎(chǔ)灌漿異常情況主要可分為大返水、掉鉆、漏漿以及串漿。在這些異常情況發(fā)生時(shí)必須及時(shí)的采用有效的處理措施。當(dāng)發(fā)生返水以及掉鉆時(shí)，需要做好記錄，需要對(duì)漿液的配比及時(shí)做出調(diào)整。當(dāng)發(fā)生溶槽、裂隙地區(qū)出現(xiàn)亞種漏漿時(shí)，需要將速凝膏漿、濃漿應(yīng)用于實(shí)際中，同時(shí)做好密度封堵工作。當(dāng)灌漿灌漿過程中出現(xiàn)較小的串漿量時(shí)，可在被串孔通入水流，當(dāng)串漿量較大時(shí)，可以同時(shí)與被串孔灌漿，并控制好灌漿壓力[3]。

3.2 實(shí)例分析

廣東省嶺澳核電站聯(lián)合泵站施工圍堰采用角巖全風(fēng)化土深水填筑，圍堰區(qū)域內(nèi)礁石林立，縱向圍堰河床覆蓋層較厚，圍堰采用高壓噴射灌漿技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)灌漿。圍堰體填料味角巖全風(fēng)化殘基土，基巖大部分為全分化、中風(fēng)話、微新角巖，少數(shù)為石英巖，花崗巖，局部地段存在砂卵石覆蓋層，厚度1-2m，正常海水位±0.000。高噴灌漿施工的工藝流程：定孔位-鉆孔-噴射灌漿-回灌-成墻。首先在防滲軸線上安1.4m孔距定孔位，鉆孔分兩序施工，以防止相鄰孔太近而串孔，孔位偏差≤2cm，孔深入中風(fēng)化巖1.0m，取出的巖芯驗(yàn)收保留，由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理認(rèn)可。成孔后高噴臺(tái)車就位，下噴射管奧需要深度，啟動(dòng)高壓泵、空壓機(jī)、灌漿機(jī)、各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到要求，由工地質(zhì)檢員驗(yàn)證后噴射提升，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后體制。噴射結(jié)束后灌漿體析水固結(jié)，由純水泥漿或水泥含量大的冒漿進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充回填，直達(dá)漿面不在下沉為止。 對(duì)存在漏漿、吃漿大的部位，根據(jù)吃漿大小情況采用停止提升，加稠泥漿、孔內(nèi)加砂、加水玻璃進(jìn)行處理解決。

4 結(jié) 論

水利水電工程中的特殊地層的灌漿方法有很多種，但針對(duì)于每塊地層的特殊性與獨(dú)特性，具體的灌漿方法也是有很多種技術(shù)融合起來(lái)的。為了確?；A(chǔ)地層的質(zhì)量，需要充分衡量每一種灌漿的優(yōu)缺點(diǎn)，從而選擇出最優(yōu)方法。充分認(rèn)識(shí)到灌漿技術(shù)對(duì)水利水電工程的質(zhì)量的決定性作用，才能有效提高水利水電工程的質(zhì)量，提升水利水電工程對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力。