水利水电工程基础灌浆中特殊地层的灌浆方法

廖东权

(惠州市水电建筑工程有限公司，广东 惠州 516001)

1 水利水电工程中基础灌浆的作用

1.1 预防渗漏

在水利工程中，渗漏是造成地基发生塌陷以及出现裂缝的主要原因。预防渗漏是目前基础灌浆技术的首要要求。在水利水电工程中预防渗漏效果较好的基础灌浆方法主要为纯压式灌浆、循环式灌浆以及高压旋喷式灌浆。纯压式灌浆是指通过压力直接将浆液注入地层的裂缝中而达到预防渗漏的效果。这种方式所需要的设备较为简单，操作方法也较为便利，但浆液的流动速度较慢，会造成管道的堵塞。循环式灌浆是指将浆液通过注浆管进入到所需要孔段中，但由于有回浆管的存在而使得部分浆液回流至拌浆筒内，这种方式下浆液处于一种持续流动的状态，不容易发生管道的堵塞，其本身的灌浆效果也会发生提升。

在实际的施工过程中，为保证基础灌浆的顺利实施，需要通过截流或者抽水使得现场的水位降低。并结合现场的实际情况以及具体的建设要求与标准确定最合适的施工位置，其次还需要确保孔道壁的平整度并且对灌浆孔道内的异物进行清理。

1.2 填充压密作用

在水利水电工程施工过程中，有时会出现地层的土质较为疏松或者是土层中的含水量过大的情况，这种土层特点可能会造成地面出现开裂或者沉降。而合适的灌浆方法能够通过浆液对缝隙进行填充，或者使土层的土质与浆液混合成新的填充物质从而显著提高地层的紧密度，实现填充压密的作用。高压旋喷灌浆是指灌浆管带有一种特殊的喷头，喷头将由高压脉冲泵带来的浆液喷射出去，在喷射过程中会使得土层被破坏剥离。而浆液与土层在混合后形成新的固体。

1.3 黏合固化作用

目前我们可以通过不同的灌浆材料与水泥进行混合，混合液会在地层中与黏土物质发生反应，从而形成坚固的“类岩体”材料。该材料可以将地层中的大块岩石与缝隙进行黏合与填充，从而使得地层的承载能力得到提高。目前主要的化学灌浆材料有水玻璃、甲基丙烯酸酯、改性环氧树脂等材料。化学灌浆所使用到的灌浆材料都具有黏度可调节、强度可调节以及凝固时间可调节的特点。采用化学灌浆方法还可以对存在密集孔隙的砂浆层进行加固，同时对混凝土内的钢筋结构起到保护作用。

2 基础灌浆技术在特殊地层中的灌浆方法

2.1 基于大吸桨量情况的灌注方法

在施工过程中，有时会出现浆液一直没有办法将地层填满的情况。同时也可能出现周围的地层有浆液在不断的漏出。或者管道的某一处出现大量的渗漏。针对这种大吸浆量的情况我们通常可以采用降压、限流、添加速凝剂或者灌注浓浆、灌注水泥砂浆的方法来解决地层大量吸浆问题。而这些方法的基本原理都是使得浆液能够更加快速的完成沉积与凝固将地层中的缝隙填满或者填补管道中的渗漏处。降压处理是指将灌浆泵的压力降低，从而使得浆液以较低的压力进入地层，等到地层中的缝隙被浆液填满并且将浆液液逐渐凝固时再将压力增加进行后续的灌浆。限流处理是限制浆液的最大注入量，当注入量降低后浆液能够及时的进行沉积，从而将缝隙填满防止浆液通过缝隙渗出。添加速凝剂是在浆液中加入氯化钙、水玻璃等速凝剂使得浆液的凝固速度提升。浓浆灌注是将浆液的稠度增加，稠度增加后浆液也能够更加快速的沉积凝固。而间歇灌浆是指灌浆一段时间后停止灌浆，待灌入的浆液已经完成部分的沉积与凝固时再进行灌浆[1]。

(a)纯压式 (b)循环灌浆式1-水；2-拌浆筒；3-灌浆泵；4-压力表；5-灌浆管；6-灌浆塞；7-回浆管图1 浆液灌浆方式

图2 高压旋喷灌浆

2.2 基于特大漏水通道情况的灌注方法

施工过程中有可能会出现地层由于爆破造成了一定的缝隙从而导致出现大量的漏水现象。在这种情况下我们需要根据具体的现场情况采取不同的灌浆方法。对于没有水流的作用且倾角较为缓和的缝隙可以通过定量灌浆的方式来进行处理。这种方式所采用的稳定性浆液能过够对地层有很好的适应性。而对于有水流作用并且倾角较大的缝隙我们可以采用模袋灌浆、冲罐级配料以及双浆液灌浆的方法进行灌浆。模袋灌料能够降低浆液的水灰比从而及时得凝固，同时能够填补不规则的缺口。冲罐级配料将含有不同颗粒大小的混合物在孔口处以较高的浓稠度对地基进行冲罐，从而将孔洞堵住。双浆液灌浆则是将水泥浆液与速凝剂混合，缩短浆液的凝固时间，从而可以使浆液在被冲走前凝固[2]。

2.3 基于冒水情况的灌注方法

在现场的施工过程中有时会出现地基冒水的情况，针对这一问题我们也能够采用灌注的方式来解决。当冒水点相对集中时，我们可以在集中点埋设管道将冒出的水引流出来，同时在周围可能出现冒水的地方进行灌浆封堵。当冒水点的分布呈现裂缝走向时，我们首先铺设管道进行引流，其次是在缝隙处凿槽，用棉纱进行封堵，然后是用砂浆将沟槽填满。最后是采用抵押进行浅孔的灌浆、采用高压进行深孔的灌浆。

2.4 基于有承压水情况的灌注方法

当灌浆地层在处在含水层内且该地层的水压处于较高压力时，在施工过程中为了确保浆液的正常灌注需要保证灌浆的压力大于涌水压力，实际的灌浆压力需要略高于设计的灌浆压力与稳定涌水压力之和。具体的灌浆方法主要有压力屏浆法、闭浆、浓浆结束以及化学灌浆的方法。

3 水利水电工程在岩溶地区的灌浆方法

3.1 水利工程岩溶区基础灌浆技术要点

岩溶地质勘察分析：在水利工程施工前需要采用物探、钻探、洞探等勘探方法对岩溶地区的地质结构以及分布发育情况进行全面的了解，然后根据具体的施工条件以及要求选择合适的灌浆方法。

落实灌浆实验工作：在大坝基础固结、帷幕灌浆实施之前，应该选择一些具有代表性的地段进行灌浆实验。该实验需要严格按照设计方案进行，并进一步探究该地层的灌浆压力、流量、水灰比是否适宜，同时查看灌浆后岩体的防渗漏效果、通过分析实验过程中出现的问题获得较好的试验方案，从而提高灌浆效果，减少“串、冒、漏”等问题。

规范落实灌浆工序：水利工程岩溶地区基础灌浆过程主要可分为钻孔、灌浆浆液拌制、灌浆、灌浆孔回填等4部分。在施工过程中需要使钻孔分段与灌浆分段相对应。在钻孔过程纵根据返渣情况、钻进速度对地层的具体情况进行判断，从而选择适宜的灌浆方法灌浆材料。

特殊情况处理：结合实践情况、水利工程岩溶地区基础灌浆异常情况主要可分为大返水、掉钻、漏浆以及串浆。在这些异常情况发生时必须及时的采用有效的处理措施。当发生返水以及掉钻时，需要做好记录，需要对浆液的配比及时做出调整。当发生溶槽、裂隙地区出现亚种漏浆时，需要将速凝膏浆、浓浆应用于实际中，同时做好密度封堵工作。当灌浆灌浆过程中出现较小的串浆量时，可在被串孔通入水流，当串浆量较大时，可以同时与被串孔灌浆，并控制好灌浆压力[3]。

3.2 实例分析

广东省岭澳核电站联合泵站施工围堰采用角岩全风化土深水填筑，围堰区域内礁石林立，纵向围堰河床覆盖层较厚，围堰采用高压喷射灌浆技术进行基础灌浆。围堰体填料味角岩全风化残基土，基岩大部分为全分化、中风话、微新角岩，少数为石英岩，花岗岩，局部地段存在砂卵石覆盖层，厚度1-2m，正常海水位±0.000。高喷灌浆施工的工艺流程：定孔位-钻孔-喷射灌浆-回灌-成墙。首先在防渗轴线上安1.4m孔距定孔位，钻孔分两序施工，以防止相邻孔太近而串孔，孔位偏差≤2cm，孔深入中风化岩1.0m，取出的岩芯验收保留，由现场监理认可。成孔后高喷台车就位，下喷射管奥需要深度，启动高压泵、空压机、灌浆机、各项参数均达到要求，由工地质检员验证后喷射提升，达到设计高程后体制。喷射结束后灌浆体析水固结，由纯水泥浆或水泥含量大的冒浆进行及时补充回填，直达浆面不在下沉为止。 对存在漏浆、吃浆大的部位，根据吃浆大小情况采用停止提升，加稠泥浆、孔内加砂、加水玻璃进行处理解决。

4 结 论

水利水电工程中的特殊地层的灌浆方法有很多种，但针对于每块地层的特殊性与独特性，具体的灌浆方法也是有很多种技术融合起来的。为了确保基础地层的质量，需要充分衡量每一种灌浆的优缺点，从而选择出最优方法。充分认识到灌浆技术对水利水电工程的质量的决定性作用，才能有效提高水利水电工程的质量，提升水利水电工程对市场的适应能力。