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帷幕灌浆工程施工简介




 
      一、灌浆：灌浆是帷幕施工中的关键性环节。按浆液的灌注方式，可分为纯压式和循环式，前者浆液全扩散到岩石的裂隙中去，不再返回灌浆桶，适用于裂缝发育渗透性大的孔段；后者浆液在压力作用下进入孔段，一部分进入裂隙扩散，余下的浆液经回浆管路流回到浆液搅拌机中去。国内外大坝灌浆工程大都采用后一种（循环式）方法，此法的特点是浆液在孔段中始终持流动状态，减少浆液中颗粒沉淀现象，灌浆质量高。
1、 灌浆设备
水泥浆液灌注所用的主要设备有水泥浆搅拌桶、灌浆机（泵）、管路、灌浆塞等。有的灌浆机附有水泥搅拌桶，有的搅拌桶由工程单位自行制造。搅拌桶由上下两个筒体及拌灰装置、传动装置组成，容量一般在100 ~ 200L之间。对搅拌筒的要求是连续地进行高速搅拌，保证灌浆泵不间断地工作，桶内水泥浆不会分离和沉淀。
灌浆管路有内外管、返浆管及高压输浆管，要求管子有足够的耐压强度，便于拆装。
灌浆塞是水泥灌浆孔的一种装置，装在灌浆管的头部，其作用在于能分隔密封灌浆孔，进行分段灌浆。主要包括灌浆头、扩张器（橡皮塞）和一些管、阀。也有称之为带有橡皮上浆塞的射浆管。纯压式和循环式的灌浆塞不一样，一般为工地自制。
灌浆机（泵），常用的有C-232型灰浆泵，单缸隔膜式，较大压力为15个大气压，输浆量100L/min，机体总重750Kg，浆液输送距离水平125m，垂直40m，生产率为6m3/时。能连续压送掺有细砂的较浓的水泥浆，但压力低、噪音大。适用于吸浆量特大，需要灌注砂浆以及低压灌浆的孔段。用水泥砂浆封孔时，也多采用这种类型的泵。
常用于钻探的BW-250/50型泥浆泵，也可用来代替灌浆泵。
2．灌浆压力的控制
在灌浆过程中，应根据灌浆试验的成果（或者同类灌浆工程的经验），选定灌浆的压力，整个灌浆过程应在规定的压力下有控制地进行。
在透水性不大，裂隙不甚发育的较坚硬、完整的岩石中灌浆，采用一次升压法。灌浆开始后，即尽快地将压力升到规定的压力，不管其单位吸浆量的大小，在规定的压力下，浆液的累计吸浆量达到一事实上限度后，调换浆液配合比，改变浆液浓度,逐级加浓,单位吸浆量将逐渐减少,直至达到灌浆结束标准为止。
在遇到基础岩石透水性严重、吸浆量大时，采用分级升压法灌浆，在灌浆过程中，将压力分为几个阶段，逐渐升高到规定的压力值。灌浆开始时使用较低的压力灌注，当单位吸浆量减少到一定限度（称为下限），如30L/min，则将压力升高一级；当单位吸浆量再减少到30L/min时，再升高一级压力；如此进行下去，直到规定压力之下，单位吸浆量减少到结束标准时结束灌浆。灌浆过程中、在某一级压力下，单位吸浆量**过一定限度（称为上限），如100L/min,则应降低一级压力灌注，待单位吸浆量达下**，再提高到原一级压力，继续灌注。压力的级数不宜过多，可分为二个或三个阶段。采用三段时，压力可选0.4P1,0.7 P1, P1（P1为规定压力）或0.5 P1，0.8 P1，P1至于单位吸浆量的上限和下限可根据岩石的透水性，视帷幕中不同的部位及灌浆次序而定，一般上限可事实上为80 ~ 100L/min，下限可定为30 ~ 40L/min。
3.浆液浓度的控制
在灌浆的过程中，要控制浆液的浓度，使在一定压力下灌入孔中。从稀浆开始灌注，逐渐改变浆液浓度，直至单位吸浆量达到一定数值为止。
浆液的浓度用重量比表示，常用水灰比的标准分级为10: 1、5: 1、3: 1、2: 1、1.5: 1、1: 1、0.8: 1、0.6:1 、0.5:1等九级（可简写为10、5、3、2、1.5、1、0.8、0.6、0.5）。水灰比在0.6以下的浆液很少使用，因为浆液浓，流动性不好；易堵塞输浆管路；制备，运输和灌注都有困难，仅在回填封孔时使用。以水泥为主体并掺有其他材料如粘土、砂等的浆液，其配合比根据受灌岩石情况和对灌浆的要求，经试验室浆液配比性能试验而定，目前尚无统一的标准浓度比例。
在灌浆过程中，要掌握浆液浓度的变换，较常用的是**法。开始时，用较稀一级浆液灌浆，在灌入一定的浆液量V后，单位吸浆量没有减少或显着减少时，即将浆液变浓一级灌注，如此下去，逐渐变浓直至结束。此法每级灌入的浆液体积均为V。
在灌入浆量V后，单位吸浆量显着减少，此时不且改变浆液浓度，应继续以原浓度浆液再灌一个V量，观察其单位吸浆量有否减少，以决定是否可以改变浓度。因为单位吸浆量显着减少，表明裂隙或空洞已逐渐被浆液所填弃压实，浆液流失的可能性很小，此时如果仍将浆液变浓一级，常常会造成岩石突然不吸浆的现象，不利于灌浆质量。
灌浆的结束条件，国内多数工程规定：在规定的灌浆压下，灌浆段单位吸浆量小于0.2~0.4L/min，延续30分钟结束。有的规定小于0.6L/min，延续30分钟。也有少数工程规定直灌至不再吸浆为止。在规定较终单位吸浆量的标准时，应根据地质条件和坝工要求等实际情况而定。同时，还应将灌浆段长度和灌浆压等因素考虑在内。有的为了不使灌浆结束时间拖延过长，附加有灌注时间限制。
二、回填封孔：回填封孔在帷幕灌浆施工中，基础岩石中钻孔多且深，因此，在各孔灌完后，均应很好地回填封孔，将钻孔严密填实。回填材料多采用水泥或水泥加砂。砂粒需洁净，粒度不大于1~2mm。砂的掺量一般为水泥的0.75~2倍，水灰比为0.5:1或0.6:1,使砂浆具有适当的流动性，以及砂粒不易很快沉淀为原则。在施工时，要求保证使回填料和钻孔岩壁紧密胶结且不漏水，并要求在封孔后，钻孔内的回填料填密压实，孔内不应留有孔洞。
回填封孔可采用机械压浆法，将胶管或铁管下到钻孔底部（不用灌浆塞），用灌浆泵或砂泵经胶管向钻孔内压入水灰比为0.6以下的浓水泥浆或水泥: 砂: 水=1: 0.75: 1的水泥砂浆，浓浆由孔底向上逐渐上升，将孔内积水**出，直到孔口冒出浓水泥浆为止。胶管拔出后的孔洞可再压浆一次。还可在全灌浆完毕后，将全孔分为几个长段，自下而上分段灌浆，或是将灌浆塞卡在孔门，采田一次灌浆进行复灌。对于钻孔上部残余部分，再用机械压浆法。予以填实。如没**械，也可以采用人工填入封孔的方法，但难以保证封孔质量。从大坝基础的安全出发，尽可能不采用人工封孔法。
三、灌浆过程中特殊情况的处理
1.冬季灌浆施工
当日平均温度在5℃以下，或日平均温度虽在5℃以上，但日较低温度在－3℃以下时，要采取防寒、防冻、保温措施。如将灌浆泵及桨液搅拌设备安置在能防寒的工作室内、室温保持在10℃以上；孔口处的浆温不低于5℃；一切管路都要有保温措施．用热水搅拌浆液；灌浆结束后，灌浆机械和管路中的积水或浆液要全部冲洗放净等。此外，还要及时掌握浆液温度的变化。
2.高温下灌浆施工
高温季节施工注意防热降温措施，如控制水温不要**30℃；避免灌浆材料及管路受到曝晒；工作室要有良好的通风散热措施等。
3.有涌水情况下灌浆施工
遇到有承压水时，钻孔内将出现有扬压刀的涌水现象，这种情况对灌浆很不利。由于承压水的作用，常将岩石裂隙中一些未凝固的水泥浆冲出，灌浆质量难以保证，同时施工也很困难，因此必须在施工工艺上采取特殊措施。通常采用压力并浆法、浓浆结束法、或者化学灌浆（如丙凝）处理。
压力并装法是按一般正常的情况进行灌浆，达到结束标准时，改用10:l ~ 8:l的稀浆或清水进行并浆，以相同的压力继续循环灌注4~8小时，即行结束，防止已灌入裂隙的浆液回流，有时在并浆结束时，还要采取闭浆措施，即在停灌后，立刻关闭回浆管和进浆管的阀门，使灌入的浆液仍暂时处于受压状态．待凝一定时间后，打开阀门，检查无往外涌水即可。
浓浆结束法与上法不同点在于灌浆到达结束标准时，改用0.5:1的浓浆灌注，此时浆液中要加促凝剂。当回浆浓度也达0.5:1时，续灌30分钟后闭浆，待孔口回浆管路上压力表的压力逐渐降到零时，打开回浆管和进浆管上的阀门检查，如不向外返浆返水，则闭浆工作即行结束。闭浆时间是根据灌浆前的涌水压力而定一般为6~12小时。为了防止射浆管被水泥浆凝结于孔内，可采用内管活动式灌浆塞。
当用上述两法处理效果不显着时，则可改用化学灌浆（如丙凝）处理。
4．在渗透性报的岩层中越浆施工，常采用以下几种措施：
(1)降低灌注压力用低压甚至用自流式灌浆；待裂隙中逐渐充满浆液，降低流动性后，再逐渐升高压力，按正常的施工要求进行灌浆。
(2)限制进装量用浓浆灌注，待进浆量明显减少后，将压力升高，使进浆量又达原来进浆量时，再次升高压力，增大进浆量，反复进行灌注，达最后灌浆结束标准时泥浆为止。
 (3）增大浆液浓度使用掺加砂料的浆液,降低浆液的流动性,同时适当地降低压力,限制共流动范围,不使流失过远,待单位吸浆量降到一定程度,再灌不掺砂料的水泥浆,并逐渐升高压力,灌至条例结束条件时为止。
(4)间歇灌浆每连续灌注一定时间，暂停灌浆，待凝一定时间再灌。此法只有在比较长时间内，岩层一直大量吸浆且基本增大压力的情况下适用。
上述几种方法可单独或综合使用，视具体情况而定。
5.地表冒浆与串浆的处理
(1）地表冒浆 在灌浆过程中，浆液沿裂隙或层面往上串流冒出地面，称为地表冒浆。这种现象往往发生在灌浆孔段与地表有垂直向的连通裂隙、灌浆压力较大而灌浆段位置距地表又接近时。地表冒浆对灌浆质量不利，如灌浆压力上不去、浆液扩散范围小、孔壁四周需要灌浆的裂隙难以灌好，结合的密实性也差。
对冒浆的处理需耐心细致，有时可能要反复多次处理。一般先是在冒浆处用碎麻、棉花、水泥袋纸或速凝水泥封堵。如果冒浆孔成片，则可考虑在其上加盖板压住。若无效，则降压、改变浆液浓度，增加水泥含量，加人适量粗料和促凝剂以及间歇灌浆等办法处理。
(2)串浆 灌浆过程中浆液从其他钻孔内流出，这种现象叫串浆。发生的原因是：在岩层中裂隙多，相互串连造成串浆通咱；压力较高、裂隙发育、孔距较小等。发生串浆不仅影响灌浆质量，且浪费水泥。
处理的办法是．1）若预计到可能会串浆，则加大*I次序孔的间距，并适当地延长相邻二个次序孔灌浆的间隔时间，采用自上而下分段灌浆方法；（2）串浆孔和灌浆孔同时灌浆。
四、帷幕灌浆质量和效果的检查：检查的内容：（1）对整个帷幕灌浆孔的单位吸水量进行分析。孔的排位及灌浆次序对单位吸水量是有影响的，要找出单位吸水量和灌注次序的关系曲线，一般来说**排孔及**序孔的单位吸水量较大。以后的将会减少。（2）整理各排各序孔的单位注水量及其变化情况，找出单位注水量和灌注次序的关系曲线，并与单位吸水量和灌注次序的关系曲线对比，以判断帷幕的灌浆质量。（3）钻设检查孔，作渗透试验和取岩样作检查。（4）埋设测压管，以观测孔内的水头，检查帷幕灌浆后的扬压力。

三、主要技术参数：

封孔直径           30-200mm（可按用户需求加工）

工作压力           1-8MPa（可按用户需求加工）

工作流量           每小时可注浆3-4.5吨

封孔深度           1-8000m