（廣西建工集團(tuán) 第二建筑工程有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530022）

【摘 要】文章介紹了堤壩防滲灌漿帷幕上游固結(jié)灌漿的施工技術(shù)方案，闡述其功能效果、適用范圍、施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)，旨在為堤壩基礎(chǔ)加固提供技術(shù)參考，規(guī)范指導(dǎo)施工過(guò)程，提高基礎(chǔ)加固灌漿質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】堤壩；固結(jié)灌漿；基礎(chǔ)加固；施工技術(shù)；技術(shù)要點(diǎn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TV543 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）05-0098-04

0 引言

固結(jié)灌漿是在巖石節(jié)理裂隙發(fā)育或有破碎帶的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，以提高其物理力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)加固效果的施工技術(shù)。堤壩本身自重較大，且上游面有水壓力及滲透水壓力作用，因此堤壩對(duì)基礎(chǔ)的要求很高。工程中，通過(guò)灌漿工程，采用含水泥的漿液將裂隙和破碎帶進(jìn)行黏結(jié)填充，使巖體均勻性和整體性提高，降低巖石透水性，進(jìn)而使巖體獲得較高物理力學(xué)性能的提升，如抗壓強(qiáng)度和彈性模量提高、變形和不均勻沉降減少等，保證堤壩的基礎(chǔ)安全。

在實(shí)際堤壩工程中，基礎(chǔ)防滲灌漿帷幕上游先進(jìn)行固結(jié)灌漿，對(duì)基礎(chǔ)加固后，再進(jìn)行防滲帷幕灌漿，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿共同作用，保證堤壩基礎(chǔ)的承載力、穩(wěn)定性及防滲效果。本文討論的就是基礎(chǔ)防滲灌漿帷幕上游的固結(jié)灌漿的施工工藝及注意事項(xiàng)。

堤壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿加固區(qū)域的確定，主要考慮基礎(chǔ)的地質(zhì)情況和基礎(chǔ)巖體的物理性能，如巖體的完整情況、應(yīng)力條件、大壩的形狀等因素。本文討論的是基礎(chǔ)防滲灌漿帷幕上游基礎(chǔ)灌漿，其一般在壩址上游趾板范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿。

1 固結(jié)灌漿施工工藝

基礎(chǔ)防滲灌漿帷幕上游固結(jié)灌漿孔上有趾板混凝土，該區(qū)域固結(jié)灌漿應(yīng)該在帷幕灌漿施工前完成。固結(jié)灌漿按照分序加密原則進(jìn)行，通過(guò)控制孔深、漿液水灰比、灌漿壓力等因素，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)加固。

1.1 固結(jié)灌漿試驗(yàn)

在堤壩基礎(chǔ)地質(zhì)情況比較復(fù)雜的地區(qū)，固結(jié)灌漿前一般需要進(jìn)行固結(jié)灌漿試驗(yàn)，以了解地質(zhì)情況，進(jìn)而可以科學(xué)地確定固結(jié)灌漿的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如孔深、孔距、排距、灌漿次序及壓力等，為固結(jié)灌漿施工方案的編寫(xiě)提供數(shù)據(jù)支撐，保障堤壩基礎(chǔ)加固施工的合理性。

1.2 灌漿孔布設(shè)

本文討論在堤壩防滲灌漿帷幕前（上游）趾板混凝土上進(jìn)行固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿后還進(jìn)行防滲帷幕灌漿，灌漿區(qū)域相對(duì)小，因此工程上灌漿孔孔序一般采用1～2排兩序布孔，孔位在帷幕孔外側(cè)，孔間距離一般為2.5～5 m，灌漿孔排距可以選擇和孔距一樣，或略小于孔距，采用梅花形布設(shè)。如果堤壩基礎(chǔ)地質(zhì)條件復(fù)雜，工程質(zhì)量要求高，則灌漿孔采用多排3序布孔。

1.3 鉆孔和沖洗

固結(jié)灌漿孔的孔深是一個(gè)重要參數(shù)，孔徑大小和成孔方式的確定都和孔深相關(guān)。目前，灌漿孔的孔深沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或者計(jì)算公式進(jìn)行確定，實(shí)際工程往往通過(guò)固結(jié)灌漿試驗(yàn)，綜合考慮各種情況來(lái)確定。有些工程，參考相類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)固結(jié)灌漿孔深進(jìn)行確定。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，防滲灌漿帷幕上游固結(jié)灌漿，灌漿孔深多為6～15 m范圍的中深孔，孔徑常采用50～65 mm，使用鉆孔機(jī)械一般為架鉆或大型風(fēng)鉆。

本文討論固結(jié)灌漿是在趾板混凝土范圍內(nèi)進(jìn)行，因此，在混凝土趾板澆筑時(shí)需要先按照設(shè)計(jì)孔位進(jìn)行導(dǎo)管預(yù)埋，以防止鉆孔破壞混凝土內(nèi)部鋼筋、檢測(cè)等相關(guān)結(jié)構(gòu)。鉆孔前，應(yīng)該對(duì)灌漿孔進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)和分序，按照先序孔到后序孔的逐序順序進(jìn)行施工，記錄好現(xiàn)場(chǎng)資料并及時(shí)整理資料。

鉆孔結(jié)束后，孔中會(huì)有巖屑、泥質(zhì)，如果不清理，將對(duì)灌漿效果造成不良影響。因此，在灌漿前，應(yīng)該進(jìn)行裂隙沖洗。裂隙沖洗采用有壓力水進(jìn)行，沖洗壓力一般控制為灌漿壓力的80%，且最大值不大于1 MPa，沖洗直至回水清凈。如果地質(zhì)條件良好，則采用單孔沖洗；地質(zhì)條件為巖石破碎、裂隙發(fā)育、空隙相通，則采用群孔沖洗，但注意不能采用群孔串聯(lián)的方式進(jìn)行沖洗。群孔沖洗效率高，但對(duì)設(shè)備需求量大，施工過(guò)程控制也要求較嚴(yán)。

1.4 漿液配置使用

灌漿漿液的配置采用分2種情況：如果地質(zhì)情況相對(duì)好，無(wú)較大裂縫發(fā)展或地下溶洞，則采用純水泥漿液；否則先采用水泥砂漿進(jìn)行灌注，等砂漿凝結(jié)后并滿(mǎn)足灌注純水泥漿液要求，再換成水泥漿液灌注。

一般來(lái)說(shuō)，大壩選址偏向于選擇地質(zhì)條件較好的區(qū)域，因此壩前防滲灌漿帷幕上游固結(jié)灌漿一般采用純水泥漿液，若遇局部大裂隙，則根據(jù)情況采用水泥砂漿灌入填充裂隙，再變換水泥漿液灌注。

純水泥灌漿漿液遵循先稀后濃的原則，灌漿過(guò)程采用不同的水灰比，根據(jù)注漿量變換水灰比，目前工地采用的水灰比多為4個(gè)比級(jí)，即水灰比分別為2、1、0.8、0.6（或0.5）；如果裂隙較多，可采用1、0.8、0.6（或0.5）3個(gè)比級(jí)。使用過(guò)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為5的水泥漿液開(kāi)始灌注。當(dāng)灌漿量達(dá)到換漿要求，再變換小水灰比的水泥漿液灌注，以提高灌注效果。

純水泥漿灌注的施工過(guò)程控制，應(yīng)該注意幾點(diǎn)要求：

{1}灌漿壓力應(yīng)盡快地達(dá)到變漿壓力規(guī)定值。②注意確定灌漿變級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，分2種情況：如果灌漿注入量達(dá)到300 L以上，則可以進(jìn)行漿液變級(jí)；如果灌漿持續(xù)時(shí)間20～30 min，則也應(yīng)該進(jìn)行漿液變級(jí)。③當(dāng)巖石裂隙發(fā)育時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水泥漿液注入率過(guò)大。工地一般認(rèn)為當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，為提高灌漿效率，則考慮越級(jí)變濃。

1.5 簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)

固結(jié)灌漿不需要是巖石裂隙灌漿，目的是加固基礎(chǔ)，形成的帷幕帶只是輔助防滲，因此不需要所有孔全壓水。為了解灌漿孔的裂隙發(fā)育情況，建議在灌漿前，先進(jìn)行壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)孔數(shù)最低限制按照總孔數(shù)的5%進(jìn)行，如果巖石滲水嚴(yán)重和吃漿量大，則壓水試驗(yàn)孔應(yīng)增加數(shù)量。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)嚴(yán)格控制壓水壓力、壓水時(shí)間和壓水注入量，并做好試驗(yàn)記錄，為后續(xù)灌漿質(zhì)量檢查提供參考。

1.6 灌漿壓力控制

灌漿壓力原則上是越大，則灌漿填充半徑越大，裂隙填充越密實(shí)，灌漿效果越好。但過(guò)大的壓力，當(dāng)超過(guò)混凝土蓋板重力，將可能導(dǎo)致蓋板上臺(tái)出現(xiàn)裂縫，或者產(chǎn)生串漿、冒漿等灌漿事故。因此，工程要限制灌漿壓力。按照經(jīng)驗(yàn)，灌漿壓力的選擇一般根據(jù)蓋板厚度、灌漿方法，結(jié)合帷幕灌漿壓力進(jìn)行確定，以提高灌漿效果。

1.7 灌漿施工方法

固結(jié)灌漿灌漿一般采用循環(huán)式灌漿方式，灌漿過(guò)程中，水泥漿液在攪拌機(jī)—注漿管—回漿管—攪拌機(jī)的回路中循環(huán)進(jìn)行灌注，漿液的流動(dòng)性將避免水泥沉淀，有利于保證灌漿質(zhì)量，因此目前循環(huán)式固結(jié)灌漿在工地上大量使用。

基礎(chǔ)防滲灌漿帷幕上游進(jìn)行固結(jié)灌漿，該處的趾板混凝土混凝厚度一般設(shè)計(jì)為0.5～1 m，灌漿孔深一般為5～10 m的中深孔，因此采用分段式灌漿。

（1）采用自上而下分段灌漿法。當(dāng)對(duì)灌漿質(zhì)量要求較高，但工期要求較寬松，可以采用這種方法。此方法采用分段鉆孔灌漿的方式進(jìn)行灌漿，先鉆灌上部灌漿段，再進(jìn)行下部灌漿段的鉆灌。灌漿結(jié)束后，應(yīng)該采用“分段壓力灌漿封孔法”進(jìn)行封孔。這種施工方法容易控制灌漿壓力，灌漿質(zhì)量效果容易保障，但進(jìn)度相對(duì)慢。

（2）采用自下而上分段灌漿法。大多數(shù)工地采用這種方法進(jìn)行灌漿，其好處為有利于把控灌漿進(jìn)度，但灌漿質(zhì)量不如自上而下灌漿質(zhì)量效果好。此方法按照設(shè)計(jì)深度要求一次性成孔，先進(jìn)行下部段的灌注，下部段灌漿結(jié)束后，將灌漿塞上提灌注上部段，繼續(xù)進(jìn)行灌漿。灌漿結(jié)束后，應(yīng)該采用置換和壓力灌漿封孔法進(jìn)行封孔。此方法施工工藝銜接順暢，施工效率高。

1.8 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

固結(jié)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)主要是單位水泥漿注入率和時(shí)間。灌漿壓力作用下，水泥漿液慢慢填充巖石裂隙，水泥注入率會(huì)慢慢減小，當(dāng)孔段的水泥漿液注入率小于0.4 L/min，并且持續(xù)30 min，那么該孔段的灌漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在灌漿過(guò)程中，由于灌漿孔段長(zhǎng)度不等，巖石裂隙發(fā)育不均，注入率大于1 L/min的標(biāo)準(zhǔn)不太科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，不能反映所有巖石裂隙是否已經(jīng)灌滿(mǎn)，將有可能影響灌漿質(zhì)量，因此有的工程將規(guī)定的注入率調(diào)小，比如采用不大于0.1或0.2 L /（min·m）的注入率作為灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

1.9 灌漿質(zhì)量效果檢查

灌漿封孔結(jié)束后，應(yīng)該對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查的方法有很多種，工地主要采用鉆檢查孔進(jìn)行單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)。如果工地有條件，可以采用測(cè)定圍巖灌漿前后的彈性波波速或彈性（變形）模量的方式檢查質(zhì)量效果。此外，地質(zhì)條件復(fù)雜且重要工程地段有的會(huì)采用聲波、地震波或電磁波CT層析成像，但對(duì)設(shè)備技術(shù)要求較高。通過(guò)檢查，如果發(fā)現(xiàn)不合格孔，則可以采用相應(yīng)措施，如設(shè)置加密孔，對(duì)該不合格區(qū)域進(jìn)行灌注，以保證灌漿質(zhì)量。

本文總結(jié)工程常見(jiàn)灌漿質(zhì)量檢查經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)講述操作相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)儀器依賴(lài)比較小的常用檢查方法。

（1）整理、分析灌漿資料，驗(yàn)證灌漿效果。如果灌漿質(zhì)量良好，那么各次序孔的單位注入量和透水率整體上應(yīng)該是I序孔比Ⅱ序孔小。因此，工地有時(shí)候可以通過(guò)整理分析灌漿資料中的單位注入量和透水率等灌漿記錄數(shù)據(jù)，按照類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，評(píng)定灌漿效果。

（2）鉆設(shè)檢查孔檢查。通過(guò)分析灌漿資料，選擇單位注入量大的地段或認(rèn)為灌漿質(zhì)量有疑問(wèn)的地段布設(shè)檢查孔，然后進(jìn)行壓水試驗(yàn)和灌漿，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和灌漿數(shù)據(jù)判定灌漿質(zhì)量。

檢查孔的鉆設(shè)灌漿，考慮到灌注的水泥漿液的強(qiáng)度增長(zhǎng)有時(shí)間要求，應(yīng)該在檢查孔部位的灌漿孔灌漿結(jié)束后不少于3 d后進(jìn)行，檢查孔壓水試驗(yàn)采用的是簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)方法，壓力選擇同部位同高程的灌漿壓力的80%，壓水試驗(yàn)過(guò)程注意如實(shí)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。壓水試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)記錄分析壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，判定灌漿質(zhì)量是否合格。

目前，有些工地，除了進(jìn)行檢查空壓水試驗(yàn)對(duì)灌漿質(zhì)量檢查外，還通過(guò)分析檢查孔灌漿單位注入量，即要求和單位水泥漿液注入量均小于某一規(guī)定數(shù)值的雙重標(biāo)準(zhǔn)判定灌漿質(zhì)量。該檢查方法對(duì)固結(jié)灌漿質(zhì)量的檢查更為科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，但施工工期長(zhǎng)。

2 灌漿特殊情況處理及其他注意事項(xiàng)

2.1 特殊情況及處理

2.1.1 基礎(chǔ)巖石表面冒水

在有大量冒水的情況下，必須采取措施處理，否則將浪費(fèi)水泥，且嚴(yán)重影響灌漿的質(zhì)量。如果遇到基礎(chǔ)冒水，應(yīng)該及時(shí)處理冒水地點(diǎn)，常采用降壓限流處理，待符合灌漿條件后，再恢復(fù)正常灌漿。

2.1.2 冒漿或者串孔

由于基礎(chǔ)地質(zhì)情況一般難以完全估計(jì)，基礎(chǔ)之上即使有混凝土趾板，但也經(jīng)常發(fā)生串孔或者趾板邊緣冒漿現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的發(fā)生將會(huì)影響灌漿的質(zhì)量，因此必須采取措施進(jìn)行處理。冒漿和串孔的處理措施有很多，技術(shù)也很成熟，應(yīng)根據(jù)工程條件選擇。

（1）采用低壓灌漿法。冒漿或串孔一般由于裂隙貫通，灌漿壓力過(guò)大產(chǎn)生，因此可以通過(guò)降低灌漿壓力、采用濃漿液的方法進(jìn)行處理。冒漿嚴(yán)重的時(shí)候，應(yīng)直接去除壓力，依靠漿液自重進(jìn)行灌漿，甚至加入砂或速凝劑等，加快冒漿封堵速度。冒漿封堵后，再逐步提高灌漿的壓力，按正常規(guī)定繼續(xù)進(jìn)行灌漿。

（2）采用限制進(jìn)漿量法。通過(guò)上述方法還不能封堵冒漿，那么應(yīng)該限制進(jìn)漿量，降低灌漿注入率，增加灌漿時(shí)間，讓濃漿在裂隙中逐漸沉積凝結(jié)封堵住裂隙。之后，再逐漸提高灌漿壓力，恢復(fù)正常灌漿。

（3）采用間歇灌漿法。采用濃漿、低壓灌漿，發(fā)現(xiàn)冒漿處出現(xiàn)濃漿時(shí)，則暫停灌注。間歇十幾分鐘再行灌漿，反復(fù)停灌至冒漿停止，且壓力可恢復(fù)達(dá)到規(guī)定值后，再進(jìn)行常規(guī)灌漿。

2.1.3 灌漿中斷

固結(jié)灌漿過(guò)程中，為保證灌漿水泥漿液凝結(jié)的連續(xù)性，盡量防止灌漿中斷。某些特殊情況導(dǎo)致灌漿中斷，則應(yīng)該盡快恢復(fù)灌漿。灌漿的漿液采用開(kāi)始灌漿時(shí)的低濃度漿液，灌漿發(fā)現(xiàn)注入率達(dá)到中斷前水平，直接更換中斷前濃度的漿液進(jìn)行灌注。

2.2 其他施工注意事項(xiàng)

（1）固結(jié)灌漿施工采用一個(gè)孔一臺(tái)灌漿機(jī)進(jìn)行灌注，如果裂隙發(fā)育貫通，灌漿發(fā)生串孔，灌漿孔吸漿量小，則可以考慮采用并聯(lián)灌漿，并聯(lián)孔數(shù)最多3個(gè)。多孔灌注嚴(yán)禁串聯(lián)，以防灌漿壓力小于設(shè)計(jì)值，影響灌漿效果。

（2）固結(jié)灌漿容易造成趾板或者蓋板出現(xiàn)抬動(dòng)而出現(xiàn)裂縫，因此在灌漿施工區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置觀(guān)測(cè)抬動(dòng)裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)控制灌漿壓力。

（3）爆破的沖擊力將影響灌漿的效果，在灌漿漿液強(qiáng)度穩(wěn)定前，嚴(yán)格禁止爆破。根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，爆破作業(yè)距離灌漿施工的地段不能小于30 m。如果必須爆破，則應(yīng)該對(duì)爆破作業(yè)采取控制爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度等措施，盡量減少對(duì)灌漿的影響。

（4）灌漿施工過(guò)程中，要實(shí)時(shí)記錄灌漿資料，對(duì)灌漿壓力嚴(yán)格控制，按照要求變換漿液配級(jí)。

3 結(jié)語(yǔ)

固結(jié)灌漿屬于隱蔽關(guān)鍵工程，施工質(zhì)量的好壞影響大壩的安全性能，一旦堤壩基礎(chǔ)出現(xiàn)問(wèn)題，則有可能造成不可估量的嚴(yán)重后果。因此，作為技術(shù)人員，應(yīng)該通過(guò)對(duì)施工技術(shù)的全面掌握和嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)施來(lái)保障堤壩基礎(chǔ)施工質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)堤壩防滲灌漿帷幕上游固結(jié)灌漿的施工技術(shù)進(jìn)行闡述，明確指出施工的具體工藝及注意事項(xiàng)，旨在指導(dǎo)工程技術(shù)人員科學(xué)合理組織施工，全方位地保障堤壩基礎(chǔ)工程質(zhì)量，交出精品工程。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]徐周，謝玉林，張懷忠.水利水電工程灌漿技術(shù)研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2011（12）.

[2]梁建柏.水利水電工程灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施分析[J].China's Foreign Trade，2011（14）.

[3]劉世興.水利水電施工技術(shù)和灌漿施工的應(yīng)用方法研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（6）.

[4]鄭星東，武晶.淺談水利工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2012（4）：15-16.

[5]楊位本，莫世友，梁偉毅.水利水電工程灌漿施工質(zhì)量問(wèn)題分析[J].建材與裝飾（下旬刊），2007（10）.

[6]DL/T 5148—2001，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

[7]李曉磊.觀(guān)音巖水電站特殊地質(zhì)條件下的固結(jié)灌漿方法分析[J].四川水利，2012（Z1）：42-44.

[8]胡龍.固結(jié)灌漿在水利工程中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2014（18）：356-358.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡(jiǎn)介】林家富，男，廣西玉林人，本科，廣西建工集團(tuán)第二建筑工程有限責(zé)任公司高級(jí)工程師，從事建筑工程技術(shù)管理工作。