第八章 灌浆工程

第八章灌浆施工

概述

１.通过地层或建筑物的钻孔（或预埋管）将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定配比要求压入地层或建筑物缝隙中，使密实胶结硬化成整体达到防渗加固目的。

２.分类

（１）按作用：帷幕、固结、回填、接触、接缝、裂缝灌浆。

（２）按材料：水泥、粘土、沥青、化学灌浆。

第一节灌浆材料

一、水泥灌浆

１.优点：胶凝性好，凝结强度高，水工方便，成本较低，广泛采用。

２.作用：增加基岩、混凝土建筑物的强度、整体性、抗渗性。

３.适用条件（符合下列条件时灌浆效果较好）

（１）缝宽大于0.15-0.2mm。

（２）单位吸水率大于0.01L/min.m.m。

单位吸水率：在每米水柱压力下，每米试验孔段长度，每分钟内压入的水量。即单位压力、单位孔长和单位时间

内岩层的吸水量。用S

L Q ⋅=ω表示。Ｑ压入水量，Ｓ试验压力，Ｌ试验孔段长度。 （３）地下水流速低于80-200m/d 。

（４）侵蚀性不严重，否则加入一定外加剂。

４.影响灌浆效果的因素

（１）水泥细度：要求通过标准筛孔（4900孔/cm 2）的筛余量不大于5%，一般水泥颗粒粒径小于裂缝宽度的1/3~1/5，灌浆效果较好。

（２）禁用过期、结块、细度不合要求的水泥。

二、粘土灌浆

１.优点：就地取材，成本低。

２.适用：土坝体裂缝处理，砂砾石地基防渗处理。

３.对粘土的要求：遇水迅速崩解，吸水膨胀，有一定的稳定性和粘结力。砂砾石地基和土坝对土料要求如下： （１）砂砾石地基：塑性指数为10-20，粘粒（d<0.005mm ）含量为40-50%，粉粒（d=0.005-0.05mm ）含量为45-50%，砂粒（d=0.05-2mm ）含量不超5%的土料。

（２）土坝：一般采用与土坝体相同的土料，或采用粘粒含量20-40%、粉粒含量30-70%、砂粒含量5-10%、塑性指数10-20重壤土或粉质壤土。

４.帷幕灌浆：很少采用纯粘土灌浆，水泥、粘土比为1:1~1:4。

三、沥青灌浆

１.适用：半岩性粘土及胶结较差的砂岩，或岩性不坚、有集中渗漏裂隙、渗流速度很大、其他灌浆方法难于解决的情况。

２.灌浆品种

（１）热沥青灌浆：凝固与冷却速度快，适于岩层破碎及裂缝为0.2-0.3mm的岩层。沥青与缝壁黏结不牢，设备复杂，施工不易。

（２）冷沥青灌浆：将沥青溶于二硫化滩、三氯乙烯等有机溶剂中，但价格较高，很少采用。现多以水为稀释剂，用专门的“分散器”将沥青捣成细粒（1-6um）分散在含有乳化剂的水溶液中，成为乳胶型的稳定的乳化沥青。适于砂质土壤或裂缝较细的工程。

四、化学灌浆

１.优点

（１）流动性好，可灌性高，小于0.1mm的缝也可灌入。

（２）可准确控制凝固时间。

（３）防渗能力强，一般胶结强度高，稳定性和耐久性好。

２.缺点

成本高，工艺复杂，有些材料有毒，污染环境。

３.灌浆材料

（１）环氧树脂：强度高，粘结力强，收缩率小，可常温固化。

（２）水玻璃、丙凝、甲凝等

第二节岩基灌浆

一、分类

１.固结灌浆：将坝基裂隙岩石胶结起来，提高其整体性、均匀性和承载能力。平面范围大，孔深一般5-10m。

２.帷幕灌浆：充填和胶结裂隙，构成一道不透水的帷幕，以减少坝基渗漏和坝体的扬压力。坝基偏上游1-3排深孔灌浆。

３.接触灌浆：在坝体和岩基的结合面上进行灌浆，以加强结合，提高坝体的抗滑稳定性，防止岩面集中渗漏，增加岩基表面的固结强度。

二、灌浆时间安排

原则：减少与混凝土浇筑之间的干扰，保证灌浆质量。

１.帷幕灌浆一般安排在基础灌浆廊道内进行，既不影响混凝土的浇筑，又可利用混凝土盖重提高灌浆压力。

２.固结灌浆可在混凝土浇筑前进行也可在混凝土浇筑之后（先浇几层混凝土）进行，各有优缺点。

３.接触灌浆一般在坝体下部混凝土冷却到稳定温度以后进行，防冷缩拉裂接触面。

三、灌浆施工

分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。

（一）钻孔

１.放样

一般先放出建筑物的边线或中轴线，再据此定出灌浆孔位，孔位偏差不超10cm。帷幕灌浆还应测出各孔高程。

２.钻孔

（１）钻孔机械：目前多为液压回转式钻机，靠回转、挤压破碎研磨岩体，钻取岩心。有合金砖头、金刚石钻头。

（２）钻孔分类：直孔和斜孔。钻孔应尽量穿过岩层节理和裂隙，一般尽量打直孔，可提高工效30-50%。

（３）钻孔要求

１）孔深、孔向符合设计要求。如帷幕孔：孔深20m，最大偏差0.25m；孔深40m，最大偏差0.8m；孔深60m，最大偏差1.5m。

２）孔径上下均一，孔壁平整。

（４）钻孔顺序：逐步加密。其优点是后序灌浆孔可作为前序孔的检查孔。

（二）冲洗

１.分类

（１）钻孔冲洗：钻孔后须将残留在孔底、孔壁的岩粉和铁屑冲出孔外。

（２）裂隙冲洗：将岩层裂隙和孔洞中的充填物冲出孔外或灌浆区域以外。

２.冲洗方法

（１）单孔冲洗：用于岩石较完整、裂隙较少的岩层。方法有三种。

１）高压水冲洗：用不大于同孔段灌浆压力的80%的压力进行冲洗，当回水清洁，流量稳定（20min）即可停止。总冲洗时间不宜少于30min。

２）高压脉冲冲洗：先用该孔段灌浆压力的80%作为冲洗压力，约5min左右，将孔口压力在几秒钟内突然降到零，形成反向脉冲流，将裂隙内杂物带出，如此反复，直至回水清洁，持续10-20min。

３）扬水冲洗：在地下水丰富的钻孔中，将铁管下入孔底，通入压缩空气（一般为5个大气压），水气混合携带杂物一起喷出孔外。特别适用于穿过断层破碎带的钻孔。

（２）群孔冲洗

１）方法：以一孔或数孔为进水孔，向其中压水或压气，或水中掺气，以另一孔或多孔为排污水孔，直至出水清洁为止。为提高冲洗质量，可改变进出水口方向。