灌浆工艺的控制与特殊条件下的灌浆施工技术::中国灌浆料网--碳纤维加固网

何朝霞，张华，韩治国，刘定民，王小燕

(陕西省渭南市石堡川水库管理局，陕西澄城 715200)

　　摘要：灌浆技术在水库大坝防渗处理工程中普遍应用。本文分析了强透水条件下和弱透水条件下灌浆工艺的控制，并结合陕西省石头河水库大坝灌浆施工，介绍了水上作业跨汛灌浆施工和直坡面灌浆施工两种特殊条件下的灌浆施工方法。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　关键词：灌浆工艺；跨汛灌浆；直坡面灌浆；灌浆施工来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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　　中图分类号：TV543.7 文献标识码：A 文章编号：1672—643X(2007)02—0086—03 来自中国灌浆料网--碳纤维加固网

Grouting procedure control and grouting under special circumstances

HE Zhao-xia，ZHANG Hua，HAN Zhi-guo，LIU Ding-min，WANG Xiao-yan

(Shibuchuan Reservoir Administration Bureau in Weinan City，Shaanxi Province，Chengcheng，Shaanxi 715200，China)

Abstract：Grouting technology was widely applied to reservoir and dam anti-seepage treatment engineerings．Grouting procedure control was analyzed under both strong and weak permeable circumstances．Besides，according to dam grouting construction of Shitouhe Reservoir，grouting methods under two special circumstances，operating on water and across flood periods and on ver- tical slope surface，were also introduced． www.cgkingdom.com$]W G(H,n,P来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
Key words：grouting procedure；grouting for across flood periods；grouting for vertical slop surface；grouting executing来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　陕西省大中型水库多数建于20世纪80年代以前，由于历史原因和多年运行，相当一部分坝体存在裂缝、渗漏等隐患，严重影响了水库效益的发挥，有的甚至已危及大坝和下游人民群众生命财产安全。如何对水库大坝进行灌浆处理是水利技术人员十分关心的问题。灌浆工艺的掌握，在一定程度上，决定着灌浆的施工质量，而特殊条件下的灌浆施工，又是决定灌浆工程能否顺利完成的重要方面，两者互为补充，都是从事灌浆作业必须及时解决的问题[1]。因此，总结和探讨大坝裂缝、渗漏灌浆施工技术十分必要。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
1 灌浆工艺的控制来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　灌浆工艺，一般泛指灌浆作业的全过程。其主要方面，一是指灌注程序上的掌握，二是指灌浆操作上的实施技术。在自然条件下，由于地质地形上的千变万化，表现在灌浆手段上，也是因地而异的，就基本情况而论，灌浆操作中较为困难的主要有两种表现形式：一是强透水条件下的大漏量孔段；二是微裂隙、微透水条件下的小耗量孔段，介于两者之间的一般岩石，大体都是比较好处理的[2]。yT来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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1.1 强透水条件下的灌浆工艺 www.cgkingdom.com#YY#M5F/A#}!D&^#H来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　强透水大耗量孔段的灌浆，分为空洞性的和贯穿性节理裂隙性的两种，在灌浆程序上宜“由上而下分段灌浆”，按三个次序来完成。段长不超过 3～5m，特殊孔段单独处理，灌注浆液水灰比，宜用5：1，3 ：1，1：1，0.7：1，0.5：1各级，换级进浆量控制在0.8～1.2 立方米，灌注过程可采取浓浆、低压、间歇，掺加惰性骨料，速凝等工艺措施。间歇期可根据孔内有无负压而控制在5～30min。间歇前，孔内如无负压，应预先向孔内注水0.1～0.15 立方米，以防堵塞。遇有大的空洞，可采取开挖回填的方法处理，骨料的规格和掺入量、控制水灰比等，应通过试验确定。发生串浆时，采取数泵同时灌注。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　当地下水的实际流速大于30～50 m/d时，应先做下游排孔的灌注，当地下水的实际流速大于80 m/d时，水泥浆中应加入3～5的速凝剂。在此条件下的多排孔灌浆，应先做边排孔的处理，后作中间排的压密灌注，以利提高阻水帷幕的防渗效果[3]。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
1.2 微透水条件下的灌浆工艺 9v4a_*b7rY;|来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　弱透水微裂隙的灌浆，是地基防渗处理中的另一个难题。如果防渗要求的标准不高，这类裂隙的微量渗水，可以不去处理；但那些对扬压力十分敏感的重力坝，要求坝基岩石的防渗条件很高，就是微裂隙，也希望能予以灌注，以便把扬压力系数减到最小限度。 H_"_3Q@ Z`来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　对微裂隙的处理，多从灌注材料上下功夫，对纯水泥浆来说，无非是设法提高水泥的细度，提高水泥浆的可灌性的另一个途径，还要在水泥浆中加入10% ～50% 的精细粘土，这种水泥粘土浆稳定性好，韧性大，细度较高，能灌入细小的裂缝，在渗透梯度允许的情况下，可用于帷幕体的内部和上游排孔的灌浆。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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　　水泥粘土浆有很多优越性，首先它的结石抗渗性能好，据室内试验，普通水泥浆的结石，28天龄期，水下养护，渗透系数 Kcp=1×10 -6cm/s，而在同样条件下，1：1的水泥粘土浆结石，渗透系数Kcp=1×10 -8cm/s，用时水泥粘土浆不沉淀，不分离，用料方便，价格低廉，分散性好，无毒、不淤塞孔壁，很少发生堵管事故，这些都是纯水泥浆所不能比拟的[4]。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　影响水泥粘土浆使用的主要因素：有人认为这类材料灌入地下后，可能有分离现象，同时认为粘土水泥浆的结石强度低，抗渗稳定性差，怀疑在水头作用下会失效。但从陕西省的实际施工和室内试验来看，灌入裂隙中的粘土水泥浆结石，并无分离现象，并具有足够的强度，所不足者，仅粘结性能较差，同时室内试验表明，使用425水泥，粘土掺入量为20%时，龄期28天的抗压强度为25～30 MPa，这样的结石强度，对各种水利水电工程的防渗来说，应当是没有什么问题的。国外亦有用水泥粘土浆，作为水电工程的坝肩和水库周边的防渗帷幕灌浆。 n6[H+U,G| N} LP来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　混合浆的配料用料计算，可由(1)式求得：来自中国灌浆料网--碳纤维加固网

　　式中：P为一定浆体内混合料总量，kg；M 为水与总干料比(水灰比)；V为一次配浆的总体积，m 3；γcp为水泥与粘土的平均容重，kg／m 3。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　水泥为出厂干料，粘土以湿法加工，先将粘土制成某一比重的泥浆，然后按某一比重泥浆的所需体积，经混合均匀后即可使用。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　单位泥浆体内的土重，以(2)式计算：来自中国灌浆料网--碳纤维加固网

　　式中：P为单位浆体内的土重，kg／m 3；γ1为土的容重，kg／m 3；γ2 为水的容重，kg/m 3；γ3 为泥浆的容重，kg/m 3。 A来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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　　近40年来，对细微裂隙和复杂地基的灌浆处理，世界各国先后研制出多种高分子有机化学灌浆材料，这种材料的最大优点是浆液呈分子分散状态，粘度小，流动性好，胶凝期可以按需要作任意调节，能灌入0.1～0.15 mm 以上的细缝，凝胶体抗渗性能好，渗透系数可达1×10  -8～1×10 -10 cm/s左右，化学浆的注浆方式，以其性质的不同，分“单液法”和“双液法”两种，注入方式以“纯压”完成。为了节省浆材，确定灌浆参数，压浆前应作压水试验。灌注时，最好以“定量为主，定时为辅”的办法进行，同时注意灌浆压力和孔内吸浆率的变化，以决定压浆是否可以终止闭浆[5]。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　单纯的以“定时法”或“定量法”指导施工，往往容易造成操作上的被动局面，其结果，不是注浆不足，便是压浆过剩而造成清洗困难，堵塞管道，以计时为主的配浆量，可按(3)式计算： #},o.f ?6AN+u来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
               　　　　　　　　　　　　　 Q=V+gt             　　　　　 (3) v来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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　　式中：Q为计划配浆总量，m 3；V为管道和孔内的占浆量，m 3；g为压水试验之孔内吸水量，m 3/min；t为浆液胶凝时间，min。 ?8Yh8DM8`来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　以定量灌注时，配浆量以(4)式计算:来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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　　中国灌浆网 - 化灌第一门户 H0uF$@'V+D来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　式中：Q为配浆总量，m 3；h为岩土的孔隙度或裂隙率；R为限制浆液的扩散半径，m；L为灌浆段长，m。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　化学浆的缺点是，价格昂贵，某些单体有毒，凝胶对环境有一定污染。目前化学浆多用于工程上难以处理的重要部位。施工中，应按照各类化学浆的物理化学特性，采取正确的操作工艺，才能获得好的灌浆效果。 www.cgkingdom.com7T&|rNa7z(?/Qq来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
2 特殊条件下的灌浆施工 F LW'J]D!z来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　在水利水电建设施工中，由于工期和地形条件的限制，往往给灌浆作业带来了不少困难问题，为了满足工程上的需要，就必须采取相应的辅助措施，这里，结合工程实际，介绍水上作业跨汛施工和直坡面灌浆施工两种条件下的灌浆施工方法。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
2.1 水上作业跨汛施工 www.cgkingdom.com}%x@:qg!E1y来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　陕西省石头河工程，东坝基60 m宽龙口段的帷幕灌浆，因工期紧迫，不得不进行水上作业和跨汛施工。为保证钻孔灌浆的顺利进行，在石头河这样的具体条件下，沿主帷幕线架设了5孔栈桥。桥面宽8 m～12 m，桥面距河床高7.2 m。最大允许承受集中载荷70 t。可施行常规条件下的一切钻灌作业。2～3排帷幕孔相问连续施工，栈桥上工作，因系悬空作业，所以要特别注意三个方面的实施措施：一是开孔定向问题，二是多排孔施工的施工程序配合问题，三是施工人员机械的调配问题。为了满足工作需要，在保证基本灌浆程序的前提下，采取允许不同的排和不同序的灌浆孔段，在纵向错开20 m后维持平行施工。这样即可做到密集作业，加速进度，又不违背总的施工原则。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　为解决开孔定向，减少孔斜，开孔前按照实际条件，先在河床高程处的帷幕线范围之内利用冬季整平河床，就地浇灌混凝土0.5 m～1 m，以提供较好的开孔工作面。开孔时，保持钻具长度不小于7.5m，并由桥面向下，按重垂方向定孔后，配下钻具，同时将钻具下部在平面上以60度角三点滑动固定，以大压力，低转速开孔，这样可以有效的保证开孔位置不漂移。待打穿浅层混凝土0.2～0.3 m后，反过来以河床处的钻孔、孔口为准，反向校正桥面开孔位置，如有不正，即采取纠偏措施，以最终保证定向管的铅垂度。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　钻孔的开孔经过这样重复校核后，才能进行正常钻进施工。实践证明，只要认真操作灌浆孔的终孔，偏差值一般不大，经96孔275点的分段测斜表明，钻孔合格率达96% 以上，满足质量要求。中国灌浆网 - 化灌第一门户,M6t%w5|9\3le'a来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
2.2 直坡面灌浆施工来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　石头河大坝的东坝肩，为一近45度的直坡，大坝载流后，要抢工期施工主帷幕的灌浆孔，为了满足施工需要，在结合槽浇混凝土时，于坡面预埋两条顺坡重型钢轨，轨距8 m，架设沿轨道上下滑行的钢结构灌浆台车。台车为一固定角度的三角形桁架结构，现场组装焊接，台面尺寸为l2×4.5 m，以5 t低速卷扬机牵引，允许最大静载荷25 t，除不许使用千斤顶外，可作常规条件下的一切钻灌操作。这一辅助设施，保证了坡面灌浆的顺利施工。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
3 结论来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
　　灌浆技术在水库大坝防渗处理中普遍应用，自然条件下，由于地质地形上的差异，灌浆工艺也因地而异。对于强透水条件下的大漏量孔段和弱透水条件下的小耗量孔段灌浆工艺的控制是较为困难的，需据实际情况采取相应措施。特殊条件下的灌浆施工是指由于工期和地形条件的限制，往往给灌浆带来了不少困难问题，为了满足工程上的需要，必须要有相应的辅助措施。陕西省石头河水库大坝除险加固工程灌浆施工是水上作业跨汛灌浆施工和直坡面灌浆施工两种特殊条件下的灌浆施工的典型实例，结果表明，该施工方法既可以提高工程进度，又能满足质量要求。来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
参考文献： ,?v#uD-p来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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[3]王新斌，李世维．组合灌浆技术在水库大坝防渗中的应用[J]．中国农村水利水电，2004，(12)：80一81．来自中国灌浆料网--碳纤维加固网
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