一級建造師水利工程講義之灌漿施工
更新時間：2009-10-19 15:27:29
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1F413020 灌漿與防滲墻施工
1F413021 掌握灌漿施工要求
一、灌漿分類
（一）按灌漿材料分類
按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學灌漿等。
（二）按灌漿目的分類
按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿和回填灌漿等。
1．帷幕灌漿。帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。
2．固結灌漿。用漿液灌入巖體裂隙或破碎帶，以提高巖體的整體性和抗變形能力的灌漿。
3．接觸灌漿。通過漿液灌入混凝土與基巖或混凝土與鋼板之間的縫隙，以增加接觸面結合能力的灌漿。
4．接縫灌漿。通過埋設管路或其他方式將漿液灌入混凝土壩體的接縫，以改善傳力條件增強壩體整體性的灌漿。
5．回填灌漿。用漿液填充混凝土與圍巖或混凝土與鋼板之間的空隙和孔洞，以增強圍巖或結構的密實性的灌漿。
二、鉆孔灌漿用的機械設備
（一）鉆孔機械
鉆孔灌漿機械主要有回轉式、回轉沖擊式、沖擊式三大類。目前用得最多的是回轉式鉆機，其次是回轉沖擊式鉆機，純沖擊式鉆機用得很少。
（二）灌漿機械
灌漿機械主要有灌漿泵、漿液攪拌機及灌漿記錄儀等。
1．灌漿泵
灌漿泵是灌漿用的主要設備。灌漿泵性能應與漿液類型、濃度相適應，容許工作壓力應大于最大灌漿壓力的1．5倍，并應有足夠的排漿量和穩(wěn)定的工作性能。灌注純水泥漿液應采用多缸柱塞式灌漿泵。
2．漿液攪拌機
用于制作水泥漿的漿液攪拌機，目前用得最多的是傳統(tǒng)雙層立式慢速攪拌機和雙桶平行攪拌機。國外已廣泛使用渦流或旋流式高速攪拌機，其轉數為1500～3000r／min。用高速攪拌機制漿，不僅速度快、效率高，而且制出的漿液分散性和穩(wěn)定性高，質量好，能更好地注入巖石裂隙。
攪拌機的轉速和拌合能力應分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應，并應能保證均勻、連續(xù)地拌制漿液。
3．灌漿記錄儀
用來記錄每個孔段灌漿過程中每一時刻的灌漿壓力、注漿率、漿液相對密度（或水灰比）等重要數據。
三、灌漿方式和灌漿方法
（一）灌漿方式
灌漿方式有純壓式（圖1F413021－1rt）和循環(huán)式（圖lF413021－16）兩種。
l．純壓式
純壓式灌漿是指漿液注入到孔段內和巖體裂隙中，不再返回的灌漿方式。這種方式設備簡單，操作方便；但漿液流動速度較慢，容易沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，多用于吸漿量大，并有大裂隙存在和孔深不超過15m的情況。
2．循環(huán)式
循環(huán)式灌漿是指漿液通過射漿管注入到孔段內，部分漿液滲入到巖體裂隙中，部分漿液通過回漿管返回，保持孔段內的漿液呈循環(huán)流動狀態(tài)的灌漿方式。這種方式一方面使?jié){液保持流動狀態(tài)，可防止水泥沉淀，灌漿效果好；另一方面可以根據進漿和回漿液相對密度的差值，判斷巖層吸收水泥的情況。
（二）灌漿方法
灌漿方法可分為全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合
灌漿法和孔口封閉灌漿法等。
1．全孔一次灌漿
全孔一次灌漿是將孔一次鉆完，全孔段一次灌漿。這種方法施工簡便，多用于孔深不地質條件比較良好，基巖比較完整的情況。
2．自下而上分段灌漿
自下而上分段灌漿法是將灌漿孔一次鉆進到底，然后從鉆孔的底部往上，逐段安裝灌漿塞進行灌漿，直至孔口的灌漿方法。如圖1F413021－2。
3．自上而下分段灌漿法
自上而下分段灌漿法是從上向下逐段進行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進行灌漿，直至孔底的灌漿方法。如圖1F413021－3。
4．綜合灌漿法
綜合灌漿法是在鉆孔的某些段采用自上而下分段灌漿，另一些段采用自下而上分段灌漿的方法。
5．孔口封閉灌漿法
孔口封閉灌漿法是在鉆孔的孔口安裝孔口管，自上而下分段鉆孔和灌漿，各段灌漿時都在孔口安裝孔口封閉器進行灌漿的方法。
灌漿孔的基巖段長小于6m時，可采用全孔一次灌漿法；大于6m時，可采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。
四、帷幕灌漿
帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質量檢查等。
（一）鉆孔
帷幕灌漿宜采用回轉式鉆機和金剛石鉆頭或硬質合金鉆頭鉆進。
鉆孔質量要求有：
1．鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于10cm。
2．孔深應符合設計規(guī)定。
3．灌漿孔宜選用較小的孔徑，鉆孔孔壁應平直完整。
4．鉆孔必須保證孔向準確。鉆機安裝必須平正穩(wěn)固；鉆孔宜埋設孔口管；鉆機立軸和孔口管的方向必須與設計孔向一致；鉆進應采用較長的粗徑鉆具并適當地控制鉆進壓力。
（二）鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗
灌漿孔（段）在灌漿前應進行鉆孔沖洗，孔內沉積厚度不得超過20cm。同時在灌漿前宜采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。沖洗壓力可為灌漿壓力的80％，該值若大于1MPa時，采用1MPa。
沖洗時，可將沖洗管插入孔內，用阻塞器將孔口堵緊，用壓力水沖洗，壓力水和壓縮空氣輪換沖洗或壓力水和壓縮空氣混合沖洗。
帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時，先導孔應自上而下分段進行壓水試驗，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進行簡易壓水；采用自下而上分段灌漿法時，先導孔仍應自上而下分段進行壓水試驗。各次序灌漿孔在灌漿前全孔應進行一次鉆孔沖洗和裂隙沖洗。除孔底段外，各灌漿段在灌漿前可不進行裂隙沖洗和簡易壓水。壓水試驗應在裂隙沖洗后進行，采用五點法或單點法。
（三）灌漿方式和灌漿方法
1．灌漿方式
帷幕灌漿應優(yōu)先采用循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm。
2．灌漿方法
帷幕灌漿必須按分序加密的原則進行。
由三排孔組成的帷幕，應先進行邊排孔的灌漿，然后進行中排孔的灌漿。邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工；由兩排孔組成的帷幕，宜先進行下游排孔的灌漿，然后進行上游排孔的灌漿。每排孔宜分為三序施工；單排帷幕灌漿孔應分為三序施工，如圖1F13O21－4所示。
帷幕灌漿段長度宜采用5～6m，特殊情況下可適當縮減或加長，但不得大于10m。采用自上而下分段灌漿法時，灌漿塞應塞在已灌段段底以上0．5m處，以防漏灌；孔口無涌水的孔段，灌漿結束后可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質條仵復雜地區(qū)則宜待凝。采用自下而上分段灌漿法時，灌漿段的長度因故超過10m，對該段宜采取補救措施。
（四）灌漿壓力和漿液變換
1．灌漿壓力
灌漿壓力宜通過灌漿試驗確定，也可通過公式計算或根據經驗先行擬定，而后在灌漿施工過程中調整確定。采用循環(huán)式灌漿，壓力表應安裝在孔口回漿管路上；采用純壓式灌漿，壓力表應安裝在孔口進漿管路上。灌漿應盡快達到設計壓力，但注入率大時應分級升壓。
灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。漿液水灰比可采用5：1、3：1、2 ：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1七個比級。開灌水灰比可采用5：1。
2．灌漿漿液變換
當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級；當注入率大于30L／min時，可根據具體情況越級變濃。
灌注細水泥漿液，可采用水灰比為2：1、1：1、0．6：1，或1：1、0．8 ：1、0．6：1三個比級。
（五）灌漿結束標準和封孔方法
1．灌漿結束標準
采用自上而下分段灌漿法時，在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于0．4L／min時，繼續(xù)灌注60min；或不大于IL／min時，繼續(xù)灌注90min，灌漿可以結束。采用自下而上分段灌漿法時，繼續(xù)灌注的時間可相應地減少為30min和60min，灌漿可以結束。
2．封孔方法
采用自上而下分段灌漿法時，灌漿孔封孔應采用分段壓力灌漿封孔法；采用自下而上分段灌漿時，應采用置換和壓力灌漿封孔法。
1F413021 掌握灌漿施工要求
一、灌漿分類
（一）按灌漿材料分類
按漿液材料主要分為水泥灌漿、黏土灌漿和化學灌漿等。
（二）按灌漿目的分類
按灌漿目的分為帷幕灌漿、固結灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿和回填灌漿等。
1．帷幕灌漿。帷幕灌漿是用漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成防水幕，以減小滲流量或降低揚壓力的灌漿。
2．固結灌漿。用漿液灌入巖體裂隙或破碎帶，以提高巖體的整體性和抗變形能力的灌漿。
3．接觸灌漿。通過漿液灌入混凝土與基巖或混凝土與鋼板之間的縫隙，以增加接觸面結合能力的灌漿。
4．接縫灌漿。通過埋設管路或其他方式將漿液灌入混凝土壩體的接縫，以改善傳力條件增強壩體整體性的灌漿。
5．回填灌漿。用漿液填充混凝土與圍巖或混凝土與鋼板之間的空隙和孔洞，以增強圍巖或結構的密實性的灌漿。
二、鉆孔灌漿用的機械設備
（一）鉆孔機械
鉆孔灌漿機械主要有回轉式、回轉沖擊式、沖擊式三大類。目前用得最多的是回轉式鉆機，其次是回轉沖擊式鉆機，純沖擊式鉆機用得很少。
（二）灌漿機械
灌漿機械主要有灌漿泵、漿液攪拌機及灌漿記錄儀等。
1．灌漿泵
灌漿泵是灌漿用的主要設備。灌漿泵性能應與漿液類型、濃度相適應，容許工作壓力應大于最大灌漿壓力的1．5倍，并應有足夠的排漿量和穩(wěn)定的工作性能。灌注純水泥漿液應采用多缸柱塞式灌漿泵。
2．漿液攪拌機
用于制作水泥漿的漿液攪拌機，目前用得最多的是傳統(tǒng)雙層立式慢速攪拌機和雙桶平行攪拌機。國外已廣泛使用渦流或旋流式高速攪拌機，其轉數為1500～3000r／min。用高速攪拌機制漿，不僅速度快、效率高，而且制出的漿液分散性和穩(wěn)定性高，質量好，能更好地注入巖石裂隙。
攪拌機的轉速和拌合能力應分別與所攪拌漿液類型和灌漿泵的排漿量相適應，并應能保證均勻、連續(xù)地拌制漿液。
3．灌漿記錄儀
用來記錄每個孔段灌漿過程中每一時刻的灌漿壓力、注漿率、漿液相對密度（或水灰比）等重要數據。
三、灌漿方式和灌漿方法
（一）灌漿方式
灌漿方式有純壓式（圖1F413021－1rt）和循環(huán)式（圖lF413021－16）兩種。
l．純壓式
純壓式灌漿是指漿液注入到孔段內和巖體裂隙中，不再返回的灌漿方式。這種方式設備簡單，操作方便；但漿液流動速度較慢，容易沉淀，堵塞巖層縫隙和管路，多用于吸漿量大，并有大裂隙存在和孔深不超過15m的情況。
2．循環(huán)式
循環(huán)式灌漿是指漿液通過射漿管注入到孔段內，部分漿液滲入到巖體裂隙中，部分漿液通過回漿管返回，保持孔段內的漿液呈循環(huán)流動狀態(tài)的灌漿方式。這種方式一方面使?jié){液保持流動狀態(tài)，可防止水泥沉淀，灌漿效果好；另一方面可以根據進漿和回漿液相對密度的差值，判斷巖層吸收水泥的情況。
（二）灌漿方法
灌漿方法可分為全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合
灌漿法和孔口封閉灌漿法等。
1．全孔一次灌漿
全孔一次灌漿是將孔一次鉆完，全孔段一次灌漿。這種方法施工簡便，多用于孔深不地質條件比較良好，基巖比較完整的情況。
2．自下而上分段灌漿
自下而上分段灌漿法是將灌漿孔一次鉆進到底，然后從鉆孔的底部往上，逐段安裝灌漿塞進行灌漿，直至孔口的灌漿方法。如圖1F413021－2。
3．自上而下分段灌漿法
自上而下分段灌漿法是從上向下逐段進行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進行灌漿，直至孔底的灌漿方法。如圖1F413021－3。
4．綜合灌漿法
綜合灌漿法是在鉆孔的某些段采用自上而下分段灌漿，另一些段采用自下而上分段灌漿的方法。
5．孔口封閉灌漿法
孔口封閉灌漿法是在鉆孔的孔口安裝孔口管，自上而下分段鉆孔和灌漿，各段灌漿時都在孔口安裝孔口封閉器進行灌漿的方法。
灌漿孔的基巖段長小于6m時，可采用全孔一次灌漿法；大于6m時，可采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。
四、帷幕灌漿
帷幕灌漿施工工藝主要包括：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿和灌漿的質量檢查等。
（一）鉆孔
帷幕灌漿宜采用回轉式鉆機和金剛石鉆頭或硬質合金鉆頭鉆進。
鉆孔質量要求有：
1．鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于10cm。
2．孔深應符合設計規(guī)定。
3．灌漿孔宜選用較小的孔徑，鉆孔孔壁應平直完整。
4．鉆孔必須保證孔向準確。鉆機安裝必須平正穩(wěn)固；鉆孔宜埋設孔口管；鉆機立軸和孔口管的方向必須與設計孔向一致；鉆進應采用較長的粗徑鉆具并適當地控制鉆進壓力。
（二）鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗
灌漿孔（段）在灌漿前應進行鉆孔沖洗，孔內沉積厚度不得超過20cm。同時在灌漿前宜采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回水清凈時止。沖洗壓力可為灌漿壓力的80％，該值若大于1MPa時，采用1MPa。
沖洗時，可將沖洗管插入孔內，用阻塞器將孔口堵緊，用壓力水沖洗，壓力水和壓縮空氣輪換沖洗或壓力水和壓縮空氣混合沖洗。
帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時，先導孔應自上而下分段進行壓水試驗，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進行簡易壓水；采用自下而上分段灌漿法時，先導孔仍應自上而下分段進行壓水試驗。各次序灌漿孔在灌漿前全孔應進行一次鉆孔沖洗和裂隙沖洗。除孔底段外，各灌漿段在灌漿前可不進行裂隙沖洗和簡易壓水。壓水試驗應在裂隙沖洗后進行，采用五點法或單點法。
（三）灌漿方式和灌漿方法
1．灌漿方式
帷幕灌漿應優(yōu)先采用循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm。
2．灌漿方法
帷幕灌漿必須按分序加密的原則進行。
由三排孔組成的帷幕，應先進行邊排孔的灌漿，然后進行中排孔的灌漿。邊排孔宜分為三序施工，中排孔可分為二序或三序施工；由兩排孔組成的帷幕，宜先進行下游排孔的灌漿，然后進行上游排孔的灌漿。每排孔宜分為三序施工；單排帷幕灌漿孔應分為三序施工，如圖1F13O21－4所示。
帷幕灌漿段長度宜采用5～6m，特殊情況下可適當縮減或加長，但不得大于10m。采用自上而下分段灌漿法時，灌漿塞應塞在已灌段段底以上0．5m處，以防漏灌；孔口無涌水的孔段，灌漿結束后可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質條仵復雜地區(qū)則宜待凝。采用自下而上分段灌漿法時，灌漿段的長度因故超過10m，對該段宜采取補救措施。
（四）灌漿壓力和漿液變換
1．灌漿壓力
灌漿壓力宜通過灌漿試驗確定，也可通過公式計算或根據經驗先行擬定，而后在灌漿施工過程中調整確定。采用循環(huán)式灌漿，壓力表應安裝在孔口回漿管路上；采用純壓式灌漿，壓力表應安裝在孔口進漿管路上。灌漿應盡快達到設計壓力，但注入率大時應分級升壓。
灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。漿液水灰比可采用5：1、3：1、2 ：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1七個比級。開灌水灰比可采用5：1。
2．灌漿漿液變換
當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級；當注入率大于30L／min時，可根據具體情況越級變濃。
灌注細水泥漿液，可采用水灰比為2：1、1：1、0．6：1，或1：1、0．8 ：1、0．6：1三個比級。
（五）灌漿結束標準和封孔方法
1．灌漿結束標準
采用自上而下分段灌漿法時，在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于0．4L／min時，繼續(xù)灌注60min；或不大于IL／min時，繼續(xù)灌注90min，灌漿可以結束。采用自下而上分段灌漿法時，繼續(xù)灌注的時間可相應地減少為30min和60min，灌漿可以結束。
2．封孔方法
采用自上而下分段灌漿法時，灌漿孔封孔應采用分段壓力灌漿封孔法；采用自下而上分段灌漿時，應采用置換和壓力灌漿封孔法。
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