固结灌浆法介绍

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1.2 固结灌浆的作用
提高岩体的整体性与均质性; 提高岩体的抗压强度与弹性模量;
减少岩体的变形与不均匀沉陷。
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1.3 固结灌浆的设备
成孔设备:钻机及辅助设备; 制浆设备:制浆桶、搅拌机及辅助材料; 灌浆设备:一般包括灌浆机,拌浆筒,输浆管, 灌浆塞,压力表及其他附属设备。
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1.4 固结灌浆法的检查方法
固结灌浆法
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目 录
1、固结灌浆法介绍 2、施工工法 3、施工工艺与质量控制 4、固结灌浆主要技术要求
5、固结灌浆的应用
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1、固结灌浆法介绍
灌浆：是指将一定的材料按照一定的比例配制 成浆液，然后用液压或者气压等压送设备将浆 液灌入到岩土体的孔隙、裂隙等结构体中，从 而使岩土体形成强度高、抗渗性能好、稳定性 高的新的结构体，进而达到改善岩土体物理力 学性质的目的。
3.1.3 浆液起始水灰比
• 浆液的水灰比应该按照不同工程条件相应设计，在 灌浆前可以进行浆液试验： 1.对不同水灰比、不同掺合料的浆液进行下列项目 的试验: 浆液配制程序及拌制时间; 浆液密度或比重测定; 浆液的沉淀稳定性; 浆液的凝结时间, 包括初凝或终凝时间。 2.用于现场灌浆试验的浆液水灰比以及掺合料等的 品种及其掺量应通过浆液试验选择, 并应用于施工 过程中。
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3.3 灌浆过程中特殊情况的预防与处理
• 3.3.2 串浆: 灌浆时浆液从邻近孔流出为串浆。产生串 浆的原因是岩石中裂隙较多,相互串连形成 通道。 处理方法：串浆孔若为待灌孔时,在孔中先 注入适量的清水,灌浆时待清水溢出后,封 闭串浆孔,经12小时后在串浆孔中进行灌浆； 延长相邻两次序孔灌浆间隔时间,防止新灌 入浆液,将前期灌入到裂隙中的浆液从岩体 缝隙中冲出。
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3.1.1 灌浆段长及压力
固结灌浆压力应根据工程和地质情况进行 试验后分析计算并结合工程类比拟定，必 要时还需要进行分组灌浆试验来确定灌浆 的参数值，然后在具体施工过程中根据具 体钻孔情况适当调整确定。 固结灌浆的分段和压力视地质条件孔深及 有无混凝土盖重而不同。 一般情况下：灌浆压力随孔深而逐渐递增。
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2.2 灌浆方式
• 2.2.1 纯压式 纯压式是指浆液注入到孔段内和岩体裂隙 中，不再返回的灌浆方式。 特点：设备简单，操作方便，但浆液流动 速度较慢，容易沉淀，堵塞岩层缝隙和管 路，多用于吸浆量大，并有大裂隙存在的 孔深不超过15m的情况。
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2.2 灌浆方式
• 2.2.2 循环式 循环式是指浆液通过注浆管注入到孔段内，部 分浆液渗入到岩体裂隙中，部分浆液通过回浆 管返回，保持孔段内的浆液呈循环流动状态的 灌浆方式。 特点：1.使浆液保持流动状态，可防止水泥沉 淀，灌浆效果好； 2.可以根据进浆和回浆液相对密度的 差值，判断岩层吸收水泥的情况。
2.1.5 重力灌浆法
重力灌浆法也叫导管灌浆法，常被用于存在着 能够自由吸浆的很大的张开裂隙的场合。先把 孔钻进到全部深度，进浆管插入孔底，在接近 重力的压力下把浆液泵入。当压力开始升高时， 将进浆管缓慢提升，并继续不断灌浆。重复上 述步骤，直到孔全部灌完为止。 优点：操作简单，成本低。 缺点：适用范围小。
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3.3 灌浆过程中特殊情况的预防与处理
• 3.3.3地表冒浆: 灌浆时浆液从裂隙往上冒, 或沿封底与岩 基接触带冒出的现象称为地表冒浆。 处理方法:采用低压、浓浆、间隔灌浆等方 法,必要时灌砂浆,直到冒浆停止,压力达 到规定压力后,再正常进行灌浆。
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3.3 灌浆过程中特殊情况的预防与处理
• 3.3.4岩层大量漏浆: 主要原因是岩层渗透严重。 处理方法: 降低灌浆压力：用低压输送浆液将裂隙充填,流动性降 低后,再逐渐升压,至正常灌浆； 限制进浆量:将进浆量限制在一定的量,使用浓浆,当进 浆量减少时将压力升高,进浆量又达该量时,再用浓浆灌注, 直到符合结束条件； 增大浆液浓度: 用浓度大的浆液或水泥砂浆灌注, 以限 制浆液流动范围,待吸浆量降低到一定程度,再正常灌 浆 至结束条件； 间隙灌浆:每连续灌入一定量的干料后,就暂停灌注,待 凝固一段时间后再灌,直到结束条件。 29
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2.1.1 全孔一次灌浆法
全孔一次灌浆是将孔一次性钻完，以灌浆塞 封闭孔口，有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙 中，全孔一次灌浆。 优点：成本低，周期短。 缺点：仅适用于孔深不大且地质条件比较良 好的情况。
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2.1.2 分段灌浆法
分段灌浆法由上而下分段钻进并灌浆。目前 在水电工程固结灌浆中使用最多的就是分段 灌浆法。 优点：只需要在孔口设置孔口管，免去了止 浆塞，钻进费用较低。 缺点：
4、固结灌浆主要技术要求
固结灌浆在规定的压力下，灌浆孔段注入率不大 于0.4L/min时，延续30min,即可结束。 固结灌浆压力大于3MPa的工程，灌浆孔应分段进 行灌浆。灌浆孔内灌浆段的划分、相应灌浆压力 的使用以及灌浆工艺的选择应通过现场灌浆试验 确定。 固结灌浆质量检查的方法和标准应视工程的具体 情况和灌浆的目的而定。一般情况下应进行压水 试验检查，试验采用单点法。要求测定弹性模量 的地段，应进行岩体波速或静弹性模量测试检查。
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2.3 施工流程
制浆
总体 规划
布孔
钻孔
钻孔 冲洗
压水 试验
灌浆
质量 检查
封孔及 孔位处理
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缅甸瑞丽江水电站灌浆施工工艺流畅框架图
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3、施工工艺与质量控制
3.1 施工工艺 • 固结灌浆的工艺包括灌浆方法、灌浆段长及压力、 灌浆材料、水泥灌浆的浆液起始水灰比等。灌浆工 艺要和岩基条件相适应，合理的灌浆工艺是固结灌 浆成败的关键。 3.2 质量控制 • 岩基固结灌浆质量控制更多的依赖于灌浆参数的选 择：浆液配合比与浓度、灌浆段长及压力、钻孔深 度、孔位布置等。 3.3 灌浆过程中可能出现的特殊情况 • 要尽早预防，出现时务必及时处理。
– 对钻进中发现的地质缺陷可以用膨胀塞隔离，专门进行处理； – 每孔只需支一次钻机； – 灌浆之后无需钻进和清洗孔，从而提高作业效率。
缺点：
– – – – 浆液有时沿陡裂隙或节理绕过止浆塞； 在溶洞或蜂窝状溶蚀的岩石内，止浆塞很难封闭灌浆孔； 孔径受止浆塞限制，不能太小； 12 止浆塞往往会损失。
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灌浆方法的选用
分段灌浆法和止浆塞灌浆法是最常用的两种方法， 两种方法通常都能取得有效的结果，应优先考虑； 如果灌浆工期很紧，应首先考虑止浆塞灌浆法； 如果岩层产状水平，则用止浆塞灌浆法比较合适， 可以避免抬升表层岩石； 如果在钻进中发生钻孔水流失现象，则要采用分段 灌浆法； 为了防止在页岩或类似岩层内钻进时岩屑形成的天 然泥浆堵塞或充填较高地层的裂隙，则可采用分段 灌浆法； 不满足以上条件时，考虑其他灌浆法。
4、固结灌浆主要技术要求
固结灌浆应按环间分序、环内加密的原则进行。环 间宜分为两个次序，地质条件不良地段可分为三个 次序。 固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法，但在注入量较小 地段，同一环上的灌浆孔可并联灌浆，孔数宜为2个， 孔位宜保持对称。 固结灌浆孔基岩段长小于6m时，可全孔一次灌浆。 当地质条件不良或有特殊要求时，可分段灌浆。 固结灌浆浆液的比级和变换应符合规范规定，根据 工程具体情况确定。注入量大的孔段应灌注水泥砂 浆。 31
4、固结灌浆主要技术要求
固结灌浆孔可采用风钻或其它形式钻机钻孔，终孔 直径不宜小于38mm,孔位、孔向和孔深应满足设计要 求。 固结灌浆孔钻孔结束后应进行钻孔冲洗，冲净孔内 岩纷、杂质。 固结灌浆孔在灌浆前应用压力水进行裂隙冲洗，直 到回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80%，若 该值大于1MPa时，采用1MPa。地质条件复杂或有特 殊要求时，是否需要冲洗以及如何冲洗，宜通过现 场试验确定。 固结灌浆孔的压水试验应在裂隙冲洗后进行，试验 孔数不宜少于总孔数的5%。压水试验采用单点法。 30
– 灌浆过程中容易发生抬动； – 每个灌浆段都要冲洗孔； – 如果不待凝时冲洗孔会造成浆液的回流，浪费浆 液。 11
2.1.3 止浆塞灌浆法
止浆塞灌浆法也叫由下而上的分段灌浆法。 灌浆孔一次钻到全部深度，做压水试验，然后由孔底逐 段向上灌浆，利用止浆塞或膨胀塞把灌浆孔内预先选定 的孔段分开，然后进行灌注。 优点：
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3.2 质量控制
• 对于一般的固结灌浆工程，主要有以下质量控 制要点： 孔位：钻孔位置偏差小于规定值 。 钻孔深度：不小于设计孔深。 孔壁保护：对不稳定或易坍塌的孔壁, 应在起 拔套管之前采取保护措施，如在孔内插入PVC 管等,防止钻孔坍塌、淤积堵塞。 孔口管埋设：孔深、垂直度达设计要求后埋设 灌浆管,；用高标号的砂浆对灌浆管多层橡胶 封堵片到基面间进行封堵, 使浆液能顺利进入 岩基与底板的接触面。
固结灌浆：是指为改善节理裂隙发育或有破碎 带的岩石的物理力学性能而进行的灌浆工程。 特点：效果好、适用性广、施工工艺简单、比 较经济，等。
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1.1 固结灌浆法的原理
• 因在基岩中存在有大量的节理和裂隙,在灌浆材 料的压力作用下,岩石将沿原有的节理和裂隙进 一步劈裂开来。固结灌浆是把一定配比的某种具 有流动性和胶凝性的浆液,施加一定的压力通过 钻孔压入岩层裂隙中去,同时水泥浆通过渗入作 用,渗入到非常细小的裂隙或孔隙中,将其充填。 经过胶结硬化以后,水泥浆液就将整个破碎的、 疏松的基岩胶结为完整的、稳定的且具有较高强 度的统一整体,从而提高岩基的强度,改善岩基的 整体性和抗渗性。
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3.2 质量控制
灌浆压力：不小于设计值，并根据现场实际情 况调整。 浆液配合比与浓度控制 ：一般按照先稀后浓 的原则变换浆液浓度，在达到变换要求是及时 变换。
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3.3 灌浆过程中特殊情况的预防与处理
• 3.3.1 灌浆中断: 中断后浆液中的水泥颗粒沉淀和浆液凝结,会堵塞浆 液流动通道, 使受灌部分没有灌足灌饱, 影响灌浆 施工质量。主要是由于灌浆机械设备故障引起的。 预防办法：采取有效的预防措施防止机械、设备出 故障,；对凝结的浆液应舍弃。 处理方法：如果中断超过30min,则应进行钻孔稀浆 冲洗；如冲洗无效,则应扫孔。如恢复灌浆后吸浆量 急剧减少,且在极短时间内停止吸浆,则该段灌浆应 视为不合格。
2.1.4 分期灌浆法
首先，把呈规则间距的各孔先钻进到第一受灌带的 深度，并从岩石顶面开始，用低压予以灌浆，然后 加密灌浆孔，直到最上边的灌浆段结束灌浆为止； 其次，再把另一组灌浆孔钻进到第2灌浆段，并从岩 石顶面开始用较高的压力进行灌浆。根据灌浆孔的 深度，还可再往深处钻进新的一组灌浆孔。 优点：每一次加深的灌浆段都要依靠新钻进的孔来 进行，避免向深处钻进冲孔时从孔内冲洗浆液，造 成浆液损失。 缺点：有抬动危险，花费的时间和费用较多。 13
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4、固结灌浆主要技术要求
固结灌浆质量压水试验检查宜在该部位灌浆结束37d后进行，检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%。 孔段合格率应在80%以上，不合格孔段的透水率值不 超过设计规定值的50%，且不集中，灌浆质量可认为 合格。 岩体波速和静弹性模量测试，应分别在该部位灌浆 结束14d和28d后进行。其孔位的布置、测试仪器的 确定、测试方法、合格指标以及工程合格标准，均 应依照设计规定执行。 灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，应排除钻孔内的 积水和污物，采用压力灌浆法或机械压浆法进行封 孔，并将孔口抹平。 33
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3.1.2 灌浆材料
灌浆施工中所采用的水泥，要根据灌浆的技术要求 和环境中水的侵浊作用等设计确定。在灌浆施工中 有抗侵蚀或其它的技术要求时，应该使用符合要求 的特种水泥。 在灌浆中的灌浆浆液水灰比应该浓于1:1。一般固结 灌浆中所使用水泥的强度等级为32.5或以上，暗挖 隧道注浆一般要求水泥强度等级不低于42.5。 在固结灌浆中一般使用纯水泥净浆浆液进行灌浆施 工。在特殊地质条件下（如透水率过大或者有大的 裂隙和溶洞时）或有特殊要求时，根据需要并通过 现场灌浆试验论证，也可以使用细水泥浆液、稳定 22 浆液、膨润土浆液或黏性土浆液和膏状浆液等。
钻检查孔进行压水试验和岩心检查。 测定弹性波速与弹性模量。 开挖平洞或竖井直观检查（必要时进行）。
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2、施工工法
2.1 灌浆方法 • 常用的灌浆方法包括全孔一次灌浆法、分 段灌浆法、止浆塞灌浆法、分期灌浆法、 重力灌浆法，等。 2.2 灌浆方式 • 灌浆方式有纯压式和循环式两种。 2.3 施工流程