固结灌浆施工技术：施工方法、次序与控制

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：固结灌浆，工程量通常较大，是筑坝施工中一个必要的工序。固结灌浆施工最好是在基础岩石表面浇筑有混凝土盖板或有一定厚度混凝土，且已达到其设计强度的50%后进行。固结灌浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。固结灌浆施工方法。固结灌浆施工以一台灌浆机灌一个孔为宜，必要时可以考虑将几个吸浆量小的灌浆孔并联灌浆，严禁串联灌浆。固结灌浆过程中，要严格控制灌浆压力。

固结灌浆是对水工建筑物基础浅层的破碎、多裂隙的岩石进行灌浆处理，改善其力学性能，提高岩石弹性模量和抗压强度。它是一种比较常用的基础处理方法，在水利水电工程施工中得到广泛应用。

固结灌浆的范围主要根据大坝基础的地质条件、岩石破碎情况、坝型和基础岩石应力条件而定。对于重力坝，基础岩石比较良好时，一般仅在坝基内的上游和下游应力大的地区进行固结灌浆；坝基岩石普遍较差而坝又较高的情况下，则多进行坝基全面的固结灌浆，有的工程甚至在坝基以外的一定范围内也进行固结灌浆。

（一）主要技术要求

（1）固结灌浆孔可采用风钻或其他型钻机造孔，孔位、孔向和孔深均应满足设计要求。

（2）固结灌浆应按分序、加密的原则进行。一般分为2个次序，地质条件不良地段可分为3 个次序。

（3）固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法，但在注入量较小地段，可并联灌浆，孔数宜为2个，孔位宜保持对称。

（4）固结灌浆孔基岩段长小于6m时，可全孔一次灌浆。当地质条件不良或有特殊要求时，可分段灌浆。

（5）钻孔相互串浆时，可采用群孔并联灌注，孔数不宜多于3 个。应控制压力，防止混凝土面或岩石面抬动。

（6）压水试验检查宜在该部位灌浆结束3～7d后进行。检查孔的数量不宜少于灌浆总孔数的5%，孔段合格率应在80%以上。

（7）岩体弹性波速和静弹性模量测试，应分别在该部位灌浆结束14d和28d后进行。其孔位的布置、测试仪器的确定、测试方法、合格批标以及工程合格标准，均应按照设计规定执行。

（8）灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，应排除孔内积水和污物，采用压力灌浆法或机械压浆法进行封孔，并将孔口抹平。

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图10-8　方格形布孔图

（a）两个次序灌浆；（b）三个次序灌浆
a—孔距；b—排距
1—第Ⅰ次序孔；2—第Ⅱ次序孔；3—第Ⅲ次序孔

（二）灌浆施工工艺

1.钻孔的布置

（1）无混凝土盖重固结灌浆，钻孔的布置有规则布孔和随机布孔两组。规则布孔形式有方格形布孔和梅花形布孔两种，如图10-8、图10-9 所示。

（2）有盖重固结灌浆，钻孔布置按方格形和六角形布置，如图10-8、图10-10所示。一般在断层地区采用梅花形布孔。

2.固结灌浆钻孔

钻孔方法要考虑孔深情况。固结灌浆孔的深度一般是根据地质条件、大坝的情况以及基础应力的分布等多种条件综合考虑而定的。固结灌浆孔依据深度的不同可分为以下3 类：

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图10-9　梅花形布孔图(www.chuimin.cn)

a—孔距；b—排距
1—第Ⅰ次序孔；2—第Ⅱ次序孔

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图10-10　六角形布孔图

（a）两个次序灌浆；（b）三个次序灌浆
a—孔距；b—排距
1—第Ⅰ次序孔；2—第Ⅱ次序孔；3—第Ⅲ次序孔

（1）浅孔固结灌浆。浅孔固结灌浆是为了普遍加固表层岩石，固结灌浆面积大、范围广。孔深多为5m左右。可采用风钻钻孔，全孔一次灌浆法灌浆。

（2）中深孔固结灌浆。中深孔固结灌浆是为了加固基础较深处的软弱破碎带以及基础岩石承受荷载较大的部位。孔深5～15m，可采用大型风钻或其他钻孔方法，孔径多为50～65mm。灌浆方法可视具体地质条件采用全孔一次灌浆或分段灌浆。

（3）深孔固结灌浆。在基础岩石深处有破碎带或软弱夹层、裂隙密集且深、而坝又比较高、基础应力也较大的情况下，常需要进行深孔固结灌浆。孔深15m以上。常用钻机进行钻孔，孔径多为75～91mm，采用分段灌浆法灌浆。

3.钻孔冲洗及压水试验

（1）钻孔冲洗。固结灌浆施工，钻孔冲洗十分重要，特别是在地质条件较差、岩石破碎、含有泥质充填物的地带，更应重视这一工作。冲洗的方法有单孔冲洗和群孔冲洗两种。固结灌浆孔应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止，冲洗压力可为灌浆压力的80%。地质条件复杂，多孔串通以及设计对裂隙冲洗有特殊要求时，冲洗方法宜通过现场灌浆试验或由设计确定。

（2）压水试验。固结灌浆孔灌浆前的压水试验应在裂隙冲洗后进行，试验孔数不宜少于总孔数的5%，选用一个压力阶段，压力值可采用该灌浆段灌浆压力的80% （或100%）。压水的同时，要注意观测岩石的抬动和岩面集中漏水情况，以便在灌浆时调整灌浆压力和浆液浓度。

4.灌浆施工

（1）固结灌浆施工时间及次序。固结灌浆，工程量通常较大，是筑坝施工中一个必要的工序。固结灌浆施工最好是在基础岩石表面浇筑有混凝土盖板或有一定厚度混凝土，且已达到其设计强度的50%后进行。固结灌浆施工的特点是“围、挤、压”，就是先将灌浆区圈围住，再在中间插孔灌浆挤密，最后逐序压实。这样易于保证灌浆质量。固结灌浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。先钻灌第一次序孔，再钻灌第二次序孔，依次类推。这样可以随着各次序孔的施工，及时地检查灌浆效果。

（2）固结灌浆施工方法。固结灌浆施工以一台灌浆机灌一个孔为宜，必要时可以考虑将几个吸浆量小的灌浆孔并联灌浆，严禁串联灌浆。并联灌浆的孔数不宜多于4个。固结灌浆宜采用循环灌浆法，可根据孔深及岩石完整情况采用一次灌浆法或分段灌浆法。

（3）灌浆压力。灌浆压力直接影响着灌浆的效果，在可能的情况下，以采用较大的压力为好。但浅孔固结灌浆受地层条件及混凝土盖板强度的限制，往往灌浆压力较低。一般情况下，在坝体混凝土浇筑前灌浆时，浅孔固结灌浆压力可采用0.2～0.5MPa；浇筑1.5～3m厚的混凝土后再行灌浆时，可采用0.3～0.7MPa；在地质条件差或软弱岩石地区，根据具体情况还可适当降低灌浆压力。深孔固结灌浆，各孔段的灌浆压力值，可参考帷幕灌浆孔选定压力的方法来确定。固结灌浆过程中，要严格控制灌浆压力。循环式灌浆法是通过调节回浆流量来控制灌浆压力的；纯压式灌浆法则是直接调节压入流量。固结灌浆当吸浆量较小时，可采用一次升压法，尽快达到规定的灌浆压力；而在吸浆量较大时，可采用分级升压法，缓慢地升到规定的灌浆压力。在调节压力时，要注意岩石的抬动，特别是基础岩石的上面已浇筑有混凝土时，更要严格控制抬动，以防止混凝土产生裂缝，破坏大坝的整体性。

（4）浆液浓度变换。灌浆开始时，一般采用稀浆开始灌注，根据单位吸浆量的变化，逐渐加浓。固结灌浆液浓度的变换比帷幕灌浆可简单一些。灌浆开始后，尽快地将压力升高到规定值，灌注500～600L，单位吸浆量减少不明显时，即可将浓度加大一级。在单位吸浆量很大、压力升不上去的情况下，也应采用限制进浆量的办法。

（5）固结灌浆结束标准与封孔。在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，灌浆可以结束。固结灌浆孔封孔应采用机械压浆封孔法或压力灌浆封孔法。

（6）固结灌浆效果检查。固结灌浆完成后，应当进行灌浆质量和固结效果的检查，检查的方法和标准应视工程的具体情况和灌浆的目的而定。经检查不符合要求的地段，根据实地情况，认为有必要时，需加密钻孔，进行补灌。以下分别简单介绍压水试验检查、测试孔检查、抽样检查及钻孔取岩芯观察。

1）灌浆结束3～7d后，钻进检查孔，进行压水试验检查。采用单点法进行简易压水。当灌浆压力为1～3MPa时，压水试验压力采用1MPa；当灌浆压力小于或等于1MPa时，压水试验压力为灌浆压力的80%。压水检查后，应按规定进行封孔。

2）弹性波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆结束后14d、28d 后进行测试孔检查。

3）对灌浆孔与检查孔的封孔质量宜进行抽样检查。

4）钻孔取岩芯，观察水泥结石充填及胶结情况。根据需要，对岩芯也可进行必要的物理力学性能试验。

固结灌浆施工技术：施工方法、次序与控制

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