中国葛洲坝集团第三工程有限公司
摘要：灌浆工程在水利工程中运用有近百年的历史，在水利工程建设中得到了广泛的运用，但由于灌浆机理的复杂性和目前灌浆理论发展的不完善，很多灌浆工程施工依靠经验数值或类比数值进行设计、施工，客观上还存在着很多类比数值差异性较大的问题，在施工中指导性显得不足。正是由于灌浆工程依赖经验参数和类比参数，造成很多灌浆工程防渗效果差异较大。本文通过灌浆理论、灌浆材料、灌浆工艺的分析研究，对帷幕灌浆技术在砂砾石地层中的应用要点进行了总结和分析。
关键词：砂砾石地层；帷幕灌浆技术；地基防渗处理；应用
引言
帷幕灌浆技术属于实用性非常强的工程技术，应用范围极其广泛，尤其在水利工程项目施工中，施工人员常会选用它来处理基岩底部的防渗问题，以确保整个水利工程可以正常运行。帷幕灌浆技术可以把水泥浆和土层有效融合在一起，这样所形成的帷幕密实，又能在根本上提高土层的抗渗作用，此外还可以很好的预防水流在地层里面出现的内渗透现象。所以说帷幕灌浆技术在确保水利工程的正常运行发挥着极其重要的作用。
1.帷幕灌浆的现场试验
（1）现场灌浆试验的内容
试验内容包括钻孔方法、灌浆方法、试验灌浆材料及浆液配比、试验灌浆效果分析、灌浆后帷幕的渗透系数及允许水力坡降。同时，搜集钻孔地层地质结构，取土样进行室内试验，作分段分层压水试验。
（2）灌浆试验布孔
帷幕灌浆施工依据“分序加密”的原则，分两序施工，即先进行Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔施工。
（3）钻孔
钻孔方法：灌浆孔钻孔一般采用XY-2型地质钻机，金刚石清水循环钻进或风动潜孔锤钻进，全孔套管跟进，钻孔直径75-110mm。
钻孔铅直度保证措施：灌浆孔开孔前，应确保钻机底座水平，钻杆铅直，并固定钻机后方可开钻。钻孔过程中应随时检查，避免发生钻机倾斜、移位等现象，并随时检测、调直每一根钻杆，尽量采用长钻具钻孔，并适当控制钻压及转速，保证钻孔铅直度。
2.帷幕灌浆设计
（1）灌浆方式、方法及灌浆原理
灌浆方法：采用自下而上分段灌浆法。
灌浆方式：采用纯压式灌浆。
在砂砾石地层内进行灌浆，浆液注入量是很大的，当浆液通过注浆机压力注灌时，往往发生浆会通过砂砾石层的空隙渗透很远而空隙仍未堵住的现象，当浆液注入量在小于50L/min，可通过变换浆液的浓度的办法将砂砾石空隙堵住；当浆液注入量在每分钟50L/min，就要采用双浆液灌浆的办法进行解决。水泥浆、速凝剂简称双桨液，灌浆时泥浆泵注入水泥浆液，速凝剂采用清洗机注入，速凝剂的参量为水泥浆量的10%为宜，水泥浆液注入量较大时可适当的增加速凝剂的注入量，速凝剂的注入量通过管路上的阀门进行控制，双浆液在孔口封闭器处混合，混合后的浆液会立即变成很稠的液体，通过压力的作用将双浆液压入砂砾石空隙内，通过这样的方式进行灌浆就会在很短的时间内通过压力控制就会将沙砾层可灌范围的空隙堵住。
（2）灌浆设备
浆液搅拌采用黑旋风YJC-340型双层立式搅拌机，浆液输送采用黑旋风awns型泥浆泵，采用孔口封闭器止浆，灌浆管采用钢丝编制高压管。
（3）灌浆压力及分段
灌浆压力；根据地质资料提供的数据，按15m计算该地层的允许灌浆压力为0.23Mpa，在实际经验中发现，理论计算的允许灌浆压力往往偏小，在灌浆试验中以理论计算压力位起灌压力，然后根据地层吸浆情况以及对地表的考察，视有无冒浆或抬动变形情况再做试验性压力调整，由低逐渐加大，最终根据试验确定灌浆压力。
灌浆长度为1m一段，不足1m按1m进行灌浆。
（4）浆液配制及质量控制
1）浆液配制
灌浆浆液采用42.5R普通硅酸盐水泥拌制（细度通过80um方孔筛的筛余量小于2％），灌浆浆液采用高速搅拌机拌制，浆液浓度采用重量比为1：1、0.8：1、0.5：1共3个比级，通过计算确定各比级的浆液配合比，便于施工，水泥尽量以整袋加入。各比级浆液配合比（340L搅拌机）见下表：
灌浆施工前，委托有资质单位对水泥进行检验，检验结果满足规范要求后才投入使用。在灌浆过程中采用经检验合格的泥浆比重称检测浆液的比重，不符合要求的水泥浆作为废浆弃掉，重新拌制原浆浆液。配置浆液时，发现受潮结块的水泥须弃掉。
（5）灌浆结束及封孔
控制性灌浆的结束标准为：灌浆达到最大压力后，累积灌入的浆液总量达到设计要求总量后，灌浆即可结束，没有进浆率和稳定时间的要求。当某一段灌浆完成后立即用拔管机将套管拔出一段立即进行灌浆，这样可避免浆液将套管凝固或套管内浆液凝固的现象，避免出现孔内事故。
在每个灌浆孔灌浆完成后采用置换法将孔内的稀浆置换出来后灌注0.5：1的浓浆进行灌浆封孔，待孔内水泥浆凝固后，灌浆孔孔口空余部分采用水泥砂浆进行封孔，将混凝土捣实、孔口抹平即可结束。
3.材料与设备
（1）材料
灌浆材料研究：灌浆材料选用水泥浆液，掺入速凝剂，单排帷幕即可达到防渗效果，从而大大节省了工程投资，加快了施工进度。
（2）钻孔设备
灌浆孔钻孔采用重庆探矿机械厂生产的XY-2型地质钻机，金刚石清水循环钻进或风动潜孔锤钻进，全孔套管跟进，钻孔直径75-110mm，以及英格索（ky-2005型）空压机。
（3）灌浆设备
浆液搅拌采用黑旋风YJC-340型双层立式搅拌机，浆液输送采用黑旋风awns型泥浆泵，采用孔口封闭器止浆，灌浆管采用钢丝编制高压管。
4.质量控制
（1）工程质量控制标准
目前砂砾石地层帷幕灌浆没有专门的规范可依据，设计人员遇到此类地层时往往凭经验选择一种施工工艺，施工工艺的设计往往是参考《水工建筑物水泥灌浆技术规范》（SL62-94）的要求，但该规范主要是针对基岩灌浆、水工隧洞灌浆和混凝土坝接缝灌浆，对砂砾石地层并没有明确制订相应的规定。
（2）质量保证措施
1）灌浆长度为1m一段，不足1m按1m进行灌浆。
2）水泥浆、速凝剂简称双桨液，灌浆时泥浆泵注入水泥浆液，速凝剂采用清洗机注入，速凝剂的参量为水泥浆量的10%为宜。
3）灌浆施工前，委托有资质单位对水泥进行检验，检验结果满足规范要求后才投入使用。在灌浆过程中采用经检验合格的泥浆比重称检测浆液的比重，不符合要求的水泥浆作为废浆弃掉，重新拌制原浆浆液。配置浆液时，发现受潮结块的水泥须弃掉。
4）钻孔铅直度保证措施：灌浆孔开孔前，应确保钻机底座水平，钻杆铅直，并固定钻机后方可开钻。钻孔过程中应随时检查，避免发生钻机倾斜、移位等现象，并随时检测、调直每一根钻杆，尽量采用长钻具钻孔，并适当控制钻压及转速，保证钻孔铅直度。
5）可灌比M>或=5～10，分析时还应考虑到地层颗粒<0.1mm的含量及地层的渗透系数。
5.环保措施
（1）严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。
（2）落实环保责任制，与责任人的经济利益挂钩，形成责、权、利相结合的制约奖惩机制。
（3）按环保体系的要求来管理工地的工程材料、设备、施工废水、生活垃圾。并定期进行检查。
（4）采取储夜池等有效措施控制浆液排放，及时清理填埋。
（5）浆液拌合现场实行全封闭式施工管理，防止施工过程中产生的粉尘向外弥散，造成大气污染。施工现场应有专人负责保洁工作，配备相应的洒水设备，及时清扫，减少扬尘。
结语
当前，我国的经济水平持续提高，水利工程的建设项目和数量逐步提高。砂砾石地层帷幕灌浆技术的应用，有效地控制了成墙厚度，一般情况下浆液影响范围在2-3m之间。灌浆前砂砾石地层渗透系数在10-1～10-2cm/s，灌浆后渗透系达到10-4cm/s，完全满足相关规范的要求；通过控制浆液的凝固时间，缩短了灌浆时间及范围，大大降低了工程成本，减少了施工时间；从控制施工成本与加快施工进度的角度出发，改变以往多排帷幕灌浆为单排帷幕灌浆，从而大大的节省了成本，缩短了工期。
参考文献：
[1]黄维，王纳新.帷幕灌浆技术在水利工程中的应用[J].科技传播，2013，（21）：191-192.
[2]郭强.刍议水利工程中帷幕灌浆施工技术[J].黑龙江水利科技，2012，（12）：201-202.
[3]鲁成杰.帷幕灌浆施工技术在水利工程中的应用研究[J].中国水运（下半月），2012，（06）：163-164.
论文作者:黄俊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/23
标签：浆液论文; 钻孔论文; 帷幕论文; 地层论文; 砂砾论文; 水泥浆论文; 钻机论文; 《防护工程》2018年第22期论文;