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摘要:众所周知，在水利工程中，基础防渗灌浆帷幕上游先进行固结灌浆，对基础加固后，再进行防渗帷幕灌浆，固结灌浆和帷幕灌浆共同作用，保证堤坝基础的承载力、稳定性及防渗效果。本文章介绍了堤坝防渗灌浆帷幕上游固结灌浆的施工技术方案，阐述其功能效果、适用范围、施工工艺和技术要点，旨在为堤坝基础加固提供技术参考，规范指导施工过程，提高基础加固灌浆质量。?
关键词:堤坝；固结灌浆；基础加固；施工技术；技术要点
1、固结灌浆施工工艺?
基础防渗灌浆帷幕上游固结灌浆孔上有趾板混凝土，该区域固结灌浆应该在帷幕灌浆施工前完成。固结灌浆按照分序加密原则进行，通过控制孔深、浆液水灰比、灌浆压力等因素，实现基础加固。?
1.1 固结灌浆试验?
在堤坝基础地质情况比较复杂的地区，固结灌浆前一般需要进行固结灌浆试验，以了解地质情况，进而可以科学地确定固结灌浆的相关技术参数，如孔深、孔距、排距、灌浆次序及压力等，为固结灌浆施工方案的编写提供数据支撑，保障堤坝基础加固施工的合理性。?
1.2 灌浆孔布设?
本文讨论在堤坝防渗灌浆帷幕前（上游）趾板混凝土上进行固结灌浆，固结灌浆后还进行防渗帷幕灌浆，灌浆区域相对小，因此工程上灌浆孔孔序一般采用1～2排两序布孔，孔位在帷幕孔外侧，孔间距离一般为2.5～5 m，灌浆孔排距可以选择和孔距一样，或略小于孔距，采用梅花形布设。如果堤坝基础地质条件复杂，工程质量要求高，则灌浆孔采用多排3序布孔。?
1.3 钻孔和冲洗?
固结灌浆孔的孔深是一个重要参数，孔径大小和成孔方式的确定都和孔深相关。目前，灌浆孔的孔深没有统一的标准或者计算公式进行确定，实际工程往往通过固结灌浆试验，综合考虑各种情况来确定。有些工程，参考相类似工程经验对固结灌浆孔深进行确定。?
根据经验，防渗灌浆帷幕上游固结灌浆，灌浆孔深多为6～15 m范围的中深孔，孔径常采用50～65 mm，使用钻孔机械一般为架钻或大型风钻。?
本文讨论固结灌浆是在趾板混凝土范围内进行，因此，在混凝土趾板浇筑时需要先按照设计孔位进行导管预埋，以防止钻孔破坏混凝土内部钢筋、检测等相关结构。钻孔前，应该对灌浆孔进行统一编号和分序，按照先序孔到后序孔的逐序顺序进行施工，记录好现场资料并及时整理资料。?
钻孔结束后，孔中会有岩屑、泥质，如果不清理，将对灌浆效果造成不良影响。因此，在灌浆前，应该进行裂隙冲洗。裂隙冲洗采用有压力水进行，冲洗压力一般控制为灌浆压力的80%，且最大值不大于1 MPa，冲洗直至回水清净。如果地质条件良好，则采用单孔冲洗；地質条件为岩石破碎、裂隙发育、空隙相通，则采用群孔冲洗，但注意不能采用群孔串联的方式进行冲洗。群孔冲洗效率高，但对设备需求量大，施工过程控制也要求较严。?
1.4 浆液配置使用?
灌浆浆液的配置采用分2种情况：如果地质情况相对好，无较大裂缝发展或地下溶洞，则采用纯水泥浆液；否则先采用水泥砂浆进行灌注，等砂浆凝结后并满足灌注纯水泥浆液要求，再换成水泥浆液灌注。?
一般来说，大坝选址偏向于选择地质条件较好的区域，因此坝前防渗灌浆帷幕上游固结灌浆一般采用纯水泥浆液，若遇局部大裂隙，则根据情况采用水泥砂浆灌入填充裂隙，再变换水泥浆液灌注。?
纯水泥灌浆浆液遵循先稀后浓的原则，灌浆过程采用不同的水灰比，根据注浆量变换水灰比，目前工地采用的水灰比多为4个比级，即水灰比分别为2、1、0.8、0.6（或0.5）；如果裂隙较多，可采用1、0.8、0.6（或0.5）3个比级。使用过程一般按照先采用大水灰比灌注，有些工地甚至采用水灰比为5的水泥浆液开始灌注。当灌浆量达到换浆要求，再变换小水灰比的水泥浆液灌注，以提高灌注效果。?
纯水泥浆灌注的施工过程控制，应该注意几点要求：?
{1}灌浆压力应尽快地达到变浆压力规定值。②注意确定灌浆变级的标准，分2种情况：如果灌浆注入量达到300 L以上，则可以进行浆液变级；如果灌浆持续时间20～30 min，则也应该进行浆液变级。③当岩石裂隙发育时，会导致水泥浆液注入率过大。工地一般认为当注入率大于30 L/min时，为提高灌浆效率，则考虑越级变浓。?
1.5 简易压水试验?
固结灌浆不需要是岩石裂隙灌浆，目的是加固基础，形成的帷幕带只是辅助防渗，因此不需要所有孔全压水。为了解灌浆孔的裂隙发育情况，建议在灌浆前，先进行压水试验。压水试验孔数最低限制按照总孔数的5%进行，如果岩石渗水严重和吃浆量大，则压水试验孔应增加数量。简易压水试验严格控制压水压力、压水时间和压水注入量，并做好试验记录，为后续灌浆质量检查提供参考。
1.6 灌浆压力控制?
灌浆压力原则上是越大，则灌浆填充半径越大，裂隙填充越密实，灌浆效果越好。但过大的压力，当超过混凝土盖板重力，将可能导致盖板上台出现裂缝，或者产生串浆、冒浆等灌浆事故。因此，工程要限制灌浆压力。按照经验，灌浆压力的选择一般根据盖板厚度、灌浆方法，结合帷幕灌浆压力进行确定，以提高灌浆效果。?
1.7 灌浆施工方法?
固结灌浆灌浆一般采用循环式灌浆方式，灌浆过程中，水泥浆液在搅拌机—注浆管—回浆管—搅拌机的回路中循环进行灌注，浆液的流动性将避免水泥沉淀，有利于保证灌浆质量，因此目前循环式固结灌浆在工地上大量使用。?
基础防渗灌浆帷幕上游进行固结灌浆，该处的趾板混凝土混凝厚度一般设计为0.5～1 m，灌浆孔深一般为5～10 m的中深孔，因此采用分段式灌浆。?
（1）采用自上而下分段灌浆法。当对灌浆质量要求较高，但工期要求较宽松，可以采用这种方法。此方法采用分段钻孔灌浆的方式进行灌浆，先钻灌上部灌浆段，再进行下部灌浆段的钻灌。灌浆结束后，应该采用“分段压力灌浆封孔法”进行封孔。这种施工方法容易控制灌浆压力，灌浆质量效果容易保障，但进度相对慢。?
（2）采用自下而上分段灌浆法。大多数工地采用这种方法进行灌浆，其好处为有利于把控灌浆进度，但灌浆质量不如自上而下灌浆质量效果好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此方法按照设计深度要求一次性成孔，先进行下部段的灌注，下部段灌浆结束后，将灌浆塞上提灌注上部段，继续进行灌浆。灌浆结束后，应该采用置换和压力灌浆封孔法进行封孔。此方法施工工艺衔接顺畅，施工效率高。?
1.8 灌浆结束标准?
固结灌浆结束标准指标主要是单位水泥浆注入率和时间。灌浆压力作用下，水泥浆液慢慢填充岩石裂隙，水泥注入率会慢慢减小，当孔段的水泥浆液注入率小于0.4 L/min，并且持续30 min，那么该孔段的灌浆达到结束标准。在灌浆过程中，由于灌浆孔段长度不等，岩石裂隙发育不均，注入率大于1 L/min的标准不太科学严谨，不能反映所有岩石裂隙是否已经灌满，将有可能影响灌浆质量，因此有的工程将规定的注入率调小，比如采用不大于0.1或0.2 L /（min·m）的注入率作为灌浆结束标准。?
1.9 灌浆质量效果检查?
灌浆封孔结束后，应该对灌浆质量进行检查，检查的方法有很多种，工地主要采用钻检查孔进行单点法压水试验。如果工地有条件，可以采用测定围岩灌浆前后的弹性波波速或弹性（变形）模量的方式检查质量效果。此外，地质条件复杂且重要工程地段有的会采用声波、地震波或电磁波CT层析成像，但对设备技术要求较高。通过检查，如果发现不合格孔，则可以采用相应措施，如设置加密孔，对该不合格区域进行灌注，以保证灌浆质量。?
本文总结工程常见灌浆质量检查经验，重点讲述操作相對简单、对仪器依赖比较小的常用检查方法。?
（1）整理、分析灌浆资料，验证灌浆效果。如果灌浆质量良好，那么各次序孔的单位注入量和透水率整体上应该是I序孔比Ⅱ序孔小。因此，工地有时候可以通过整理分析灌浆资料中的单位注入量和透水率等灌浆记录数据，按照类似工程经验，评定灌浆效果。?
（2）钻设检查孔检查。通过分析灌浆资料，选择单位注入量大的地段或认为灌浆质量有疑问的地段布设检查孔，然后进行压水试验和灌浆，通过试验数据和灌浆数据判定灌浆质量。?
检查孔的钻设灌浆，考虑到灌注的水泥浆液的强度增长有时间要求，应该在检查孔部位的灌浆孔灌浆结束后不少于3 d后进行，检查孔压水试验采用的是简易压水试验方法，压力选择同部位同高程的灌浆压力的80%，压水试验过程注意如实记录试验数据。压水试验结束后，通过记录分析压水试验数据，判定灌浆质量是否合格。?
目前，有些工地，除了进行检查空压水试验对灌浆质量检查外，还通过分析检查孔灌浆单位注入量，即要求和单位水泥浆液注入量均小于某一规定数值的双重标准判定灌浆质量。该检查方法对固结灌浆质量的检查更为科学严谨，但施工工期长。?
2、灌浆特殊情况处理及其他注意事项?
2.1 特殊情况及处理?
2.1.1 基础岩石表面冒水?
在有大量冒水的情况下，必须采取措施处理，否则将浪费水泥，且严重影响灌浆的质量。如果遇到基础冒水，应该及时处理冒水地点，常采用降压限流处理，待符合灌浆条件后，再恢复正常灌浆。?
2.1.2 冒浆或者串孔?
由于基础地质情况一般难以完全估计，基础之上即使有混凝土趾板，但也经常发生串孔或者趾板边缘冒浆现象，这些现象的发生将会影响灌浆的质量，因此必须采取措施进行处理。冒浆和串孔的处理措施有很多，技术也很成熟，应根据工程条件选择。?
（1）采用低压灌浆法。冒浆或串孔一般由于裂隙贯通，灌浆压力过大产生，因此可以通过降低灌浆压力、采用浓浆液的方法进行处理。冒浆严重的时候，应直接去除压力，依靠浆液自重进行灌浆，甚至加入砂或速凝剂等，加快冒浆封堵速度。冒浆封堵后，再逐步提高灌浆的压力，按正常规定继续进行灌浆。?
（2）采用限制进浆量法。通过上述方法还不能封堵冒浆，那么应该限制进浆量，降低灌浆注入率，增加灌浆时间，让浓浆在裂隙中逐渐沉积凝结封堵住裂隙。之后，再逐渐提高灌浆压力，恢复正常灌浆。?
（3）采用间歇灌浆法。采用浓浆、低压灌浆，发现冒浆处出现浓浆时，则暂停灌注。间歇十几分钟再行灌浆，反复停灌至冒浆停止，且压力可恢复达到规定值后，再进行常规灌浆。?
2.1.3 灌浆中断?
固结灌浆过程中，为保证灌浆水泥浆液凝结的连续性，尽量防止灌浆中断。某些特殊情况导致灌浆中断，则应该尽快恢复灌浆。灌浆的浆液采用开始灌浆时的低浓度浆液，灌浆发现注入率达到中断前水平，直接更换中断前浓度的浆液进行灌注。?
2.2 其他施工注意事项
（1）固结灌浆施工采用一个孔一台灌浆机进行灌注，如果裂隙发育贯通，灌浆发生串孔，灌浆孔吸浆量小，则可以考虑采用并联灌浆，并联孔数最多3个。多孔灌注严禁串联，以防灌浆压力小于设计值，影响灌浆效果。?
（2）固结灌浆容易造成趾板或者盖板出现抬动而出现裂缝，因此在灌浆施工区域内应设置观测抬动装置，实时检测控制灌浆压力。?
（3）爆破的冲击力将影响灌浆的效果，在灌浆浆液强度稳定前，严格禁止爆破。根据规范和经验，爆破作业距离灌浆施工的地段不能小于30 m。如果必须爆破，则应该对爆破作业采取控制爆破质点振动速度等措施，尽量减少对灌浆的影响。?
（4）灌浆施工过程中，要实时记录灌浆资料，对灌浆压力严格控制，按照要求变换浆液配级。?
3、结束语
固结灌浆属于隐蔽关键工程，施工质量的好坏影响大坝的安全性能，一旦堤坝基础出现问题，则有可能造成不可估量的严重后果。因此，作为技术人员，应该通过对施工技术的全面掌握和严谨实施来保障堤坝基础施工质量。本文通过对堤坝防渗灌浆帷幕上游固结灌浆的施工技术进行阐述，明确指出施工的具体工艺及注意事项，旨在指导工程技术人员科学合理组织施工，全方位地保障堤坝基础工程质量，交出精品工程。?
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论文作者:邓华勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
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