把水泥、粘土浆液或化学溶液,通过泵、管路和钻孔,压送到水工建筑物地基缝隙或水工建筑物本身的接缝、裂缝中的工程措施、通过灌浆,可以提高被灌地层或建筑物的整体性和防渗性,达到改善地基的工程地质与水文地质条件,保证水工建筑物安全运行的目的。灌浆分类 按灌浆的作用划分,主要有帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆、接触灌浆、混凝土补强灌浆。按水工建筑物地基的构成分,主要有岩石灌浆,砂层或砂砾石层灌浆。
把水泥、粘土浆液或化学溶液,通过泵、管路和钻孔,压送到水工建筑物地基缝隙或水工建筑物本身的接缝、裂缝中的工程措施、通过灌浆,可以提高被灌地层或建筑物的整体性和防渗性,达到改善地基的工程地质与水文地质条件,保证水工建筑物安全运行的目的。
灌浆分类 按灌浆的作用划分,主要有帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆、接触灌浆、混凝土补强灌浆。按水工建筑物地基的构成分,主要有岩石灌浆,砂层或砂砾石层灌浆。按灌浆的材料分,主要有水泥灌浆、粘土灌浆、水泥粘土灌浆、化学灌浆。
灌浆设计 进行地基灌浆设计之前,必须进行工程地质与水文地质勘探,以便掌握岩性、岩层构造、断层、裂隙、破碎带、软弱夹层、岩溶洞穴填充物,砂或砂卵石层的级配,岩石透水性,地下水埋藏条件、水质及流速等情况。进行混凝土补强灌浆设计之前,必须摸清裂缝、架空洞穴的大小及分布情况。规模较大的灌浆工程,应进行现场灌浆试验,以便确定灌浆的顺序、方法、压力、孔深、孔距、排距、排数、灌浆材料、质量标准及检查方法等。灌浆压力是一项重要参数,选定的原则是,既要保证灌浆质量,又要保证不破坏、不抬动被灌地层或建筑物。一般是先利用公式计算出数值,再通过灌浆试验后确定。
灌浆机具 灌浆施工使用的主要机具有:①灌浆泵,应能满足灌浆压力和被灌地层或建筑物最大吸浆量的要求。中国水利水电工程使用的灌浆泵的最大压力一般为80~100千克/厘米2,输浆量一般为100~150升/分。②浆液搅拌机,应能连续不断地搅拌,以保证机内浆液不沉淀,并保证灌浆施工不间断地进行。中国制造的搅拌机有立式与卧式两种,立式容量为150~500升,卧式容量为1~2立方米。③灌浆塞,由橡胶制成,紧套在灌浆管上,外径略小于钻孔直径,加压后,外径增大,可以严密封堵灌浆段的上部,将灌浆段与上部孔段隔离开来。
灌浆施工 绝大多数情况下,灌浆是通过专门设置的钻孔进行的。岩石中深度小于15米的钻孔,一般采用手持式或自动推进式风动凿岩机钻进,孔径为32~65毫米;深度大于15米的钻孔,一般采用回转式钻机钻进,孔径为56~110毫米。岩石中钻进的方法,根据岩石的硬度(可钻性)和完整性的情况而定,一般可分为硬质合金钻进、钻粒钻进和金刚石钻进。采用钻粒钻进时,研磨造成的岩粉、铁屑较多,常易堵塞孔壁裂隙,对灌浆质量有一定影响。在砂砾石层中采用钻机钻孔时,已很少使用钢质套管固壁,多采用优质泥浆固壁。岩石中帷幕灌浆孔在钻进过程中,应分段测量孔斜,根据测斜成果便于分析灌浆质量。
为了保证岩石灌浆的质量,在灌浆前必须冲洗钻孔。用水流将残存在孔底和粘附在孔壁上的岩粉,铁屑冲出孔外,叫做洗孔。用压力水流将岩石裂隙或空洞中的泥质充填物冲出孔外,或推移到需要灌浆处理的范围以外,叫做冲孔。按一次冲洗的孔数来分,有单孔冲洗和群孔冲洗两种。一般地质条件下,多采用单孔冲洗,复杂地质条件下有时采用群孔冲洗。按冲洗方法来分,有压力水连续冲洗、压力水脉动冲洗和压气抽水冲洗三种。
每一灌浆段,在冲孔后灌浆前,要做简易压水试验,即一个压力阶段的压水试验。目的是:①了解岩层渗透情况,并与地质方面提供的渗透性资料相对照;②预先储备好一个灌浆段用的灌注材料,并确定开灌时的浆液浓度;③查看单位吸水量与灌浆后单位注入量的大致关系,检查有无异常现象;④查看各次序灌浆孔的单位吸水量随灌浆次序的增加而逐渐减少的规律。
单个灌浆孔的灌浆方法有全孔一次灌浆法和全孔分段灌浆法两种。每个灌浆段,按浆液注入方式,可分为:①灌入灌浆段内的浆液,都扩散到岩石裂隙中去,不再返回的,叫做纯压式灌浆。其主要缺点是水泥浆液易沉淀而堵住裂隙进口,影响灌浆质量,在帷幕灌浆中已很少采用这种方式,为保证质量一般仍采用化学灌浆方式。②当浆泵注入孔内的浆量大于岩石裂隙的吸浆量时,多余的浆液经回浆管路返至搅浆机内,叫做循环式灌浆;其主要优点是浆液不易沉淀,有利于灌浆质量,在帷幕灌浆中多采用这种方式。
灌浆过程中易于出现的事故有:①灌浆中断;②地面抬动;③串浆,即浆液从其它灌浆孔中逸出;④冒浆,即浆液沿裂隙或层面向上冒至地面;⑤绕塞返浆。每一个灌浆孔灌浆结束后,均用机械压浆法进行封孔,封孔质量关系到建筑物的稳定和安全。评价灌浆质量的好坏,必须对灌浆施工资料,检查孔压水试验成果,及其它各项试验观测资料进行综合分析后,才能得出正确的结论。检查灌浆效果的方法还有:地球物理勘探检查、从检查孔中采取岩心检查、大口径钻孔直观检查和孔内摄影或电视检查。
中国已能进行各种各样的灌浆施工,并已在细微裂隙、岩溶洞穴等各种复杂的岩基中以及渗透性很大的砂砾卵石地层中建成灌浆帷幕。
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