浅谈灌浆工程施工中的几点经验和体会

2015-04-05刘召

山西水利科技 2015年2期

刘召

（山西省水利建筑工程局山西太原 030006）

随着水利水电建设事业的发展，对基础处理的方法选用上与工序安排上提出了越来越高的要求。在一个新建水库大坝中，灌浆工程与其他工程或多或少都会相互干扰，那么分析灌浆技术各项指标，优化施工方案，可以缩短工期，做到施工技术方面的扬长避短，使每一道灌浆技术都起到很好的效果。所以灌浆施工遵循合理的程序以及选用适宜的方法，是保证施工质量、增强灌浆效果以及加快主体工程进度的前提条件。

1 钻孔

近些年来，固结和帷幕灌浆以冲击式钻机钻孔已经较多使用，但是因为它是无岩芯钻进，岩粉、岩屑较多，所以在处理岩粉和岩屑问题上就显得尤为重要。

此种钻进方法钻进速度的确很快，平均每小时钻进6 m，但是有一个缺点就是不能给水钻进，尤其是在垫层混凝土或地下水位埋藏较深的地段，钻进过程中通过空压机吹出来的岩粉满天飞舞，在没有自然风吹动的情况下，整个施工作业面能见度很低，而且飘落下来的粉尘覆盖在垫层混凝土表面上，影响了混凝土接触面的施工质量。还有钻进中出来的岩屑聚集在孔口不及时地进行清除，在灌浆过程中出现孔口冒浆或串浆等，流出来的水泥浆液和岩屑混合，全部都凝固在垫层混凝土表面上，影响了后续工序的施工。

以固结灌浆钻孔为例，固结灌浆钻孔深度一般较浅，绝大多数最深的孔深为入岩8 m，施工中采取有效的方法，就能对粉尘进行很好的处理。如：准备好一根只要能通水的水管就行，水管的一头绑扎在与冲击器联接的第一根钻杆上，另一头接在小扬程潜水泵上，供水不能连续进行，否则从孔里返出来的水会流到混凝土表面各处，也不能停歇时间太长，否则钻进速度较快，孔内一旦没有水，粉尘就会从孔里吹出来。所以，判断通水的最好指标就是用肉眼观测孔口吹出来的气体，气体如果略带有白色，就往孔里通水。实践证明，通过潜水泵间断性地往孔内供水这一方法，在钻进过程中使粉尘得到了很好的控制。对于孔口岩屑处理问题，处理方法很简单，就是用人工将岩屑装入袋子，然后用钢丝刷将混凝土表面刷干净就行了。

通过以上简单而有效的施工措施，可以大大减少施工人员的粉尘吸入量，保证了人员的身体健康，同时也为文明施工与环境保护创造了有利的施工环境。

2 试验区域及排序

新建水库大坝中的灌浆工程不管是从工程量上讲还是从造价上来说都只占合同工程极小的一部分，但是它对水库起到相当重要作用。如：坝基固结灌浆是以加固破碎岩石，提高强度和抗变形能力，达到坝基均一性和稳定性为主要目的的灌浆。所以主体灌浆工程开始前都要进行灌前试验，其目的主要是通过试验来摸清地质情况，并且确定合理的技术参数和方法来指导工程的施工。

由于灌浆工程在整个大坝工程中所占比重很小，所以在安排工期时，都以大坝整体填筑工期为主线，将灌浆时间安排得很紧凑。如：固结灌浆试验区域以布置一处的居多，试验参数以点概面；固结灌浆试验孔刚进行完，在等待检查孔检查的期间段内就进行整个坝基固结Ⅰ序孔钻孔工作，等到灌前试验检查合格后，主体工程灌浆全面施工，造成Ⅰ序孔之间孔与孔串浆、孔内浆液或明或暗流失等情况屦屦发生。虽然灌规要求串浆孔最多群孔并联灌注不超过3个，以及当灌浆孔吃浆量特别大时，采取限流、限量等措施进行控制，但是以上施工现象的出现，在很多情况下是由于基岩裂隙发育或混凝土与基岩接触面缺陷的影响而造成的。如果按此方法进行施工，坝基固结灌浆Ⅰ序孔在很多情况下都会出现堵漏、封填、扫孔复灌等不必要的工作发生。

按照目前施工所提供的图纸，固结灌浆灌前试验均为生产性试验，且在整个坝基布置一处试验区域居多。其实，生产性试验孔均包含在主体灌浆孔中，不妨在布置试验区域时，多布置几处来摸清并分析地层的裂隙情况是非常有必要的。在布置试验区域时，根据工程的前期地质勘探资料，同时结合坝基开挖后建基面的完整情况来综合分析，这样布置出来的试验区域才更具有代表性。另外通过灌前压水试验求得透水率来分析岩石的裂隙发育情况，同时试验孔兼做主体孔，在完成试验孔的同时又进行了主体孔的施工，一举两得。另外在试验数据出来以后，根据试验参数来合理安排灌浆工序，会得到事半功倍的效果，这样能更有效地抑制孔与孔串浆现象的出现，减少串浆孔扫孔复灌、不得以在原孔位10 cm附近重新钻孔等诸多不必要工作的发生。

以一个长40 m、宽40 m、高2 m的整体坝段为例说明一下。试验区域宜布置在该坝段上、下游两端以及左、右岸两端垫层混凝土上各一处，坝段中间设一处，每处试验区域以相邻灌浆孔等腰三角形布置3个试验孔最为简单。通过各个试验区域灌浆孔的压水试验吕容值来初步分析地下基岩裂隙发育等情况。第一、如果透水率大于20 Lu，甚至超过了50 Lu，说明基岩破碎、透水率较大，有远距离跑冒浆的可能，此时应先做外围排，然后或按逐排向中间推赶，或按隔排中间插入的顺序进行。在作此种安排时，最好将已灌浆孔的封填时间推迟到全部灌浆结束之后再进行，以利于后序孔灌浆时的排水、排气。第二、如果透水率小于10 Lu，说明岩石的透水性普遍较小，应先做中间排，然后按逐排向外推赶的顺序进行，以利于多余水分的排除。第三、对于透水率处在中间状态的基岩来讲，灌浆孔可全面展开，把灌浆孔分作二至三个次序逐步加密的顺序进行施工就行。

3 灌浆

帷幕灌浆孔深较深，大多数水库的帷幕灌浆均采用孔口封闭法来完成，此种灌浆法无可厚非，不管是在工艺上还是在施工上的确有好多优点，在工艺上：较好地解决了因坍孔造成的施工速度不能太快的问题；避免或减少了孔内无回水、基岩裂隙发育诸多情况所造成的“卡不住栓塞”、“绕浆埋塞”等事故；为实行高压灌浆创造了条件等优点，另外还有一个明显的优点，即：它始终在孔口卡塞，除主要是对新灌浆段灌浆以外，还能对已灌浆段得到若干次的重复灌浆，而且重复灌浆的压力都远远高于已灌浆段的实际灌浆压力，整个灌浆孔最终都要受到该孔最高灌浆压力的“考验”，同时还能保证对已灌注的水泥结石在高压作用下进一步排水固结，更加密实。在施工上：减少了重复钻孔的工程量、减少了起下栓塞的工作量、减少了劳动强度、避免了施工愈来愈感到繁难的心态等优点。

鉴于孔口封闭灌浆法优点的存在，同一个帷幕灌浆工程都选用此种灌浆方法一灌到底的现象普遍存在。其实，单一的灌浆方法应用于工程中是有它的局限性的，如：在满足设计孔深情况下的一个完整的地段，它的基岩透水率相对较小，可以初步判断基岩裂隙发育情况良好，在此情况下选用自下而上灌浆法远比孔口封闭灌浆法更方面与快捷。所以，帷幕灌浆在适用的灌浆方法上有很多种，选用哪种灌浆方法更能代表了工程的实际需要，就显得尤为重要。

首先，帷幕灌浆施工相对简单，但工序要求较多，每一个5～6 m的灌浆段长都要重复同一程序方能结束，使施工工期拉的很长，增加了与大坝填筑相互干扰的不利因素，为不影响大坝的整体填筑，一般都设置灌浆及排水廊道，让其在廊道内进行施工。

其次，灌浆及排水廊道高度以3～3.5 m居多，通风条件不是太好，且阴暗潮湿，人员和机械在其内施展不开，无形之中大大增加了施工难度。

再次，帷幕灌浆以往多数做法都是在每排孔上分成三个次序进行的。以50个帷幕灌浆孔为例，Ⅰ序孔13个占总孔数的26%，Ⅱ序孔12个占总孔数的24%，Ⅲ序孔25个占总孔数的50%，说明Ⅲ序孔的灌浆工程量将占据总工程量的一半。

最后，帷幕灌浆先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔，且相邻两个次序灌浆高程差不少于15 m。这就说明Ⅲ序孔灌浆前，Ⅰ序孔和Ⅱ序孔早以灌浆完成，根据大多数工程完成情况看，在一个区域施工的Ⅲ序孔往往都在该区域Ⅱ序孔灌浆完成4～5 d后进行的。这就说明Ⅰ序孔和Ⅱ序孔所形成的水泥结石早以达到规定的强度。

根据以上所述，一个工程的帷幕灌浆可以采取不同的灌浆方法来进行，对于Ⅰ序孔和Ⅱ序孔来说还是采用孔口封闭灌浆法是最好不过了，它可以将地基内较大裂隙、破碎或有溶洞的基岩先行灌浆并待凝，将基岩形成一个较完整的整体。Ⅲ序孔岩层状况已被大大改善，完全可以采用自下而上的灌浆方法来进行，因为此种灌浆法钻孔与灌浆相互两道工序截然分开，减少了钻灌交替施工烦琐复杂的工作，各灌浆段灌浆前除孔底段以外均不用进行裂隙冲洗和压水试验等操作，而且灌浆段灌浆完成均不待凝可进行下一段灌浆，因而使机械的利用率和施工速度都大大提高，在提前灌浆工期的同时，又为整个工程节省了很多时间。虽然帷幕灌浆与大坝整体填筑相互干拢在所难免，使灌浆进入廊道内进行，但是通过此种灌浆方法的选用，即使在廊道内进行灌浆作业，那也是完成一部分灌浆孔，避免了帷幕灌浆进入廊道内全面施工的被动局面。

其实，Ⅲ序孔选用自下而上分段卡塞方法，也在所难免会遇到岩石破碎或者孔内返浆严重的现象发生，因为地底下的基岩是用肉眼看不到的，即使Ⅰ序孔和Ⅱ序孔灌浆完成，也不能保证所有的岩石都连接起来，或多或少有几条相对独立的裂隙是存在的，这只占到灌浆段为数极少的一部分，所以遇到此类情况，一个灌浆孔可以采用综合灌浆法来完成，即：岩石破碎严重采用孔口封闭或自上而下灌浆，岩石完整采用自下而上灌浆。