帷幕灌浆施工质量过程控制

2017-09-20高燕芳

山西水利 2017年8期

关键词：孔口帷幕分段

高燕芳

（山西省水利水电工程建设监理有限公司，山西太原 030002）

帷幕灌浆施工质量过程控制

高燕芳

（山西省水利水电工程建设监理有限公司，山西太原 030002）

帷幕灌浆是地面以下作业的隐蔽工程，施工效果难以进行直接和完全地检查，各个工序的过程控制是灌浆质量保证的基础。论述了灌浆材料的质量要求、帷幕灌浆钻孔孔深和孔底偏差的控制、裂隙冲洗要求及钻孔底部沉积厚度的量测办法、灌浆段长度的控制、灌浆压力的选择、封孔技术要求等，可为同类工程施工提供借鉴。

帷幕灌浆；钻孔；灌浆压力；灌浆过程

1 灌浆材料质量要求

1.1 水泥

水泥是帷幕灌浆的主要原材料，原材料的质量是工程质量保证的前提。帷幕灌浆施工前，首先要对水泥的标准稠度、用水量、凝结时间、安定性、强度等指标进行检验，检验合格后方能用于工程。除此之外，按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）要求，帷幕灌浆所用水泥的细度，要满足通过80μm的方孔筛的筛余量不大于5%。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度一般能满足帷幕灌浆，而矿渣硅酸盐水泥等其它种类水泥细度通常难以满足通过80μm的方孔筛的筛余量不大于5%的要求。

1.2 灌浆用水

凡符合国家标准的饮用水，均可用于帷幕灌浆施工。但是在施工过程中，很多情况是在河滩挖掘浅井抽水进行帷幕灌浆。对于这种情况，必须检验3项指标：一是水对水泥凝结时间影响的限值；二是水对抗压强度的限值；三是水中有害物质的含量限值。

2 钻孔孔深和孔底偏差的控制

钻孔的质量对帷幕灌浆效果影响很大，钻孔的孔深和孔底偏差是保证帷幕灌浆质量的关键。如果钻孔深度达不到要求、孔底偏差太大（钻孔方向有偏斜），则各钻孔所灌注的浆液就不能连成一体，将形成漏水通道。

钻孔孔深可以根据钻杆钻进的长度进行控制。

钻孔孔底偏差需要通过以下几个环节进行控制：一是钻机安置场地必须坚固、平整，如果地基是软基，需要在钻机下部设置枕木；二是钻机安置完成后，要用水平尺检测基座是否水平；三是钻进过程中经常检查钻机及配套设备，保持天车、立轴中心、孔口中心三点必须在一条直线上；四是最好采用金刚石钻头，因为钻粒钻头和硬质合金钻头会与孔壁形成大的间隙，对控制孔斜不利；同时钢粒钻进也容易堵塞岩石裂隙，影响灌浆质量；五是重点控制孔深20m以内的偏差；六是钻孔要分段进行孔斜测量，按照规范要求，孔底偏差不应大于表1的规定。

表1 钻孔孔底允许偏差单位：m

但是，对于深度比较大的钻孔来说，孔深越深，偏距增加越快，孔斜指标的控制是一个重要的环节。所以对于深孔比较大的钻孔来说，要有针对性地进行钻孔偏斜设计，确保偏距满足规范要求，而不能简单地套用表1中各段孔深对应的偏距，要对钻孔的各个环节进行认真把握，做好过程控制。

3 裂隙冲洗

裂隙冲洗工序，需要把残存在钻孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁屑冲洗出来；更需要将岩层裂隙中的充填物冲洗出孔外，以便浆液能够进入到腾出的空间，使浆液结石与基岩胶结成整体。尤其在断层破碎带和细微裂隙发育等复杂地层中灌浆，冲洗的质量对灌浆效果影响极大。

在施工时，钻孔内会滞留大量岩屑，通过清洗钻孔来清除岩屑。如果采用纯压冲洗，势必将岩石粉末充填进裂隙之中，这就起不到裂隙冲洗的作用。按照规范要求，采用自上而下分段灌浆法和孔口封闭法进行帷幕灌浆时，各灌浆段在灌浆前应进行裂隙冲洗。裂隙冲洗采用循环压力水冲洗，而不能采用纯压水冲洗。裂隙冲洗压力可为灌浆压力的80%，并不大于1MPa，冲洗时间至回水清澈时止或不大于20min；过长时间的冲洗不仅起不到作用，注入大量的水反而有害。

裂隙冲洗质量的控制，可以采用目测或计时的方式，以满足回水清澈的要求；裂隙冲洗质量也应满足相关规范要求，用测绳量测，钻孔底部沉积厚度小于200mm。

4 灌浆过程控制

4.1 灌浆方法的选择

帷幕灌浆分为自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法、孔口封闭灌浆法。

自上而下分段灌浆法尽管有每段灌浆后需要待凝、钻孔和灌浆交替进行浪费时间的缺点。但由于灌浆塞安设在已灌段的底部，易于堵塞严密；随着灌浆段深度的增加，能逐段加大灌浆压力，从而保证灌浆质量。

自下而上分段灌浆法尽管具有钻进和灌浆两个工序各自连续施工、工序简单、无需待凝、节省时间、工效较高的优点。但是往往由于竖向裂隙发育或孔径不均，灌浆塞不容易堵塞严密，浆液绕塞上流，造成沉淀埋塞事故；绕塞返浆严重会影响灌浆质量；沉淀埋塞事故则会影响工期，浪费工程投资。另外，对于裂隙发育、岩体破碎的地层，往往会造成塌孔、卡钻事故。

由于钻孔地层上段一般风化比较严重，容易造成塌孔、卡钻事故，上段采用自上而下分段灌浆法，下段采用自下而上分段灌浆法，所以综合灌浆法是自上而下分段灌浆与自下而上分段灌浆法相结合的灌浆方法。由于施工人员素质一般较差，地质情况不好掌握，同时包含了自下而上分段灌浆法缺点。

孔口封闭灌浆法是把封闭器安装在孔口，自上而下分段钻进，逐段灌浆并不待凝的一种分段灌浆方法。该法工艺简单、不需待凝、节省时间、发生孔内事故的可能性较小，此方法更容易保证灌浆质量，但孔内多次复灌浪费水泥，会增加施工成本。

综合比较，自上而下灌浆法和孔口封闭灌浆法是比较好的灌浆方法。

4.2 灌浆段长度控制

关于灌浆段长度，钻孔中各处的岩石裂隙状态多是不一致的，如裂隙的宽窄、分布的疏密以及其中填充物等情况都是多变化的。如果有一条宽大裂隙，吸浆量会很大，便会较快地变换浆液浓度，缓慢提升灌浆压力。由于压力偏低、浆液较浓，灌浆段内的小裂隙将会过早的被堵塞，小裂隙得不到有效的灌注，必然影响整个孔段的灌浆质量。所以，分段灌浆是非常必要的。另外，在裂隙发育、渗透性大的岩层中，如果采用的灌浆段太长，常会发生浆液供应不及时、灌浆压力升不起来的现象，也易于影响灌浆质量。

按照要求，帷幕灌浆段长宜为5～6m；如果通过先导孔压水试验，岩体相对完整，裂隙不发育、透水性不大时，段长可适当增加，但段长不得大于10m。

按照《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—地基处理与基础工程》（SL633—2012）要求，灌浆段长度的检验可以测绳量测，也可以用钢尺量测钻杆和钻具的进尺。

4.3 灌浆压力

灌浆压力是保证和控制灌浆质量的重要因素。灌浆压力是孔内灌浆段中点处所承受的压强，施工中以孔口安装的压力表测得的压力表示，两者一般存在一定的差异，且压力表离孔口越远，压力损失越大，压力表的测值差异越大。按照要求，压力表与灌浆孔孔口间的管路长度不宜大于5m；坝基抬动的观测，可采用千分表进行量测。

5 质量检查及封孔

按照要求，帷幕灌浆工程质量的评价，不仅要以检查孔压水试验成果为主要依据、结合施工成果资料进行综合分析确定，也必须采取岩芯、绘制钻孔柱状图、拍照岩芯。

通过压水试验，检查帷幕灌浆质量能否满足设计透水率的要求。通过采取岩芯，检查水泥浆液结石芯样是否连续、密实及水泥填充情况；一个灌浆工程会取出大量岩芯，把所有的岩芯进行保存，势必增加管理工作量，只有少量重要的岩芯需要留存，大量的岩芯要有钻孔柱状图和岩芯照片。

灌浆结束后，灌浆孔必须进行封孔工序。封孔不密实，等于增加了新的渗漏通道，给工程留下了隐患。正常情况下，检查孔检查工作结束后，采用水灰比为0.5的浓浆全孔灌浆；待孔内水泥浆液凝固后，及时清除孔口段浮浆和积水。如果孔口上部空余段大于3m，则需采用导管注浆法继续封孔；如果小于3m，则应使用干硬性水泥砂浆人工回填并捣实。