水利水電工程基礎灌漿中特殊地層的灌漿方法

廖東權

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516001)

1 水利水電工程中基礎灌漿的作用

1.1 預防滲漏

在水利工程中，滲漏是造成地基發生塌陷以及出現裂縫的主要原因。預防滲漏是目前基礎灌漿技術的首要要求。在水利水電工程中預防滲漏效果較好的基礎灌漿方法主要為純壓式灌漿、循環式灌漿以及高壓旋噴式灌漿。純壓式灌漿是指通過壓力直接將漿液注入地層的裂縫中而達到預防滲漏的效果。這種方式所需要的設備較為簡單，操作方法也較為便利，但漿液的流動速度較慢，會造成管道的堵塞。循環式灌漿是指將漿液通過注漿管進入到所需要孔段中，但由于有回漿管的存在而使得部分漿液回流至拌漿筒內，這種方式下漿液處于一種持續流動的狀態，不容易發生管道的堵塞，其本身的灌漿效果也會發生提升。

在實際的施工過程中，為保證基礎灌漿的順利實施，需要通過截流或者抽水使得現場的水位降低。并結合現場的實際情況以及具體的建設要求與標準確定最合適的施工位置，其次還需要確保孔道壁的平整度并且對灌漿孔道內的異物進行清理。

1.2 填充壓密作用

在水利水電工程施工過程中，有時會出現地層的土質較為疏松或者是土層中的含水量過大的情況，這種土層特點可能會造成地面出現開裂或者沉降。而合適的灌漿方法能夠通過漿液對縫隙進行填充，或者使土層的土質與漿液混合成新的填充物質從而顯著提高地層的緊密度，實現填充壓密的作用。高壓旋噴灌漿是指灌漿管帶有一種特殊的噴頭，噴頭將由高壓脈沖泵帶來的漿液噴射出去，在噴射過程中會使得土層被破壞剝離。而漿液與土層在混合后形成新的固體。

1.3 黏合固化作用

目前我們可以通過不同的灌漿材料與水泥進行混合，混合液會在地層中與黏土物質發生反應，從而形成堅固的“類巖體”材料。該材料可以將地層中的大塊巖石與縫隙進行黏合與填充，從而使得地層的承載能力得到提高。目前主要的化學灌漿材料有水玻璃、甲基丙烯酸酯、改性環氧樹脂等材料。化學灌漿所使用到的灌漿材料都具有黏度可調節、強度可調節以及凝固時間可調節的特點。采用化學灌漿方法還可以對存在密集孔隙的砂漿層進行加固，同時對混凝土內的鋼筋結構起到保護作用。

2 基礎灌漿技術在特殊地層中的灌漿方法

2.1 基于大吸槳量情況的灌注方法

在施工過程中，有時會出現漿液一直沒有辦法將地層填滿的情況。同時也可能出現周圍的地層有漿液在不斷的漏出。或者管道的某一處出現大量的滲漏。針對這種大吸漿量的情況我們通常可以采用降壓、限流、添加速凝劑或者灌注濃漿、灌注水泥砂漿的方法來解決地層大量吸漿問題。而這些方法的基本原理都是使得漿液能夠更加快速的完成沉積與凝固將地層中的縫隙填滿或者填補管道中的滲漏處。降壓處理是指將灌漿泵的壓力降低，從而使得漿液以較低的壓力進入地層，等到地層中的縫隙被漿液填滿并且將漿液液逐漸凝固時再將壓力增加進行后續的灌漿。限流處理是限制漿液的最大注入量，當注入量降低后漿液能夠及時的進行沉積，從而將縫隙填滿防止漿液通過縫隙滲出。添加速凝劑是在漿液中加入氯化鈣、水玻璃等速凝劑使得漿液的凝固速度提升。濃漿灌注是將漿液的稠度增加，稠度增加后漿液也能夠更加快速的沉積凝固。而間歇灌漿是指灌漿一段時間后停止灌漿，待灌入的漿液已經完成部分的沉積與凝固時再進行灌漿[1]。

(a)純壓式 (b)循環灌漿式1-水；2-拌漿筒；3-灌漿泵；4-壓力表；5-灌漿管；6-灌漿塞；7-回漿管圖1 漿液灌漿方式

圖2 高壓旋噴灌漿

2.2 基于特大漏水通道情況的灌注方法

施工過程中有可能會出現地層由于爆破造成了一定的縫隙從而導致出現大量的漏水現象。在這種情況下我們需要根據具體的現場情況采取不同的灌漿方法。對于沒有水流的作用且傾角較為緩和的縫隙可以通過定量灌漿的方式來進行處理。這種方式所采用的穩定性漿液能過夠對地層有很好的適應性。而對于有水流作用并且傾角較大的縫隙我們可以采用模袋灌漿、沖罐級配料以及雙漿液灌漿的方法進行灌漿。模袋灌料能夠降低漿液的水灰比從而及時得凝固，同時能夠填補不規則的缺口。沖罐級配料將含有不同顆粒大小的混合物在孔口處以較高的濃稠度對地基進行沖罐，從而將孔洞堵住。雙漿液灌漿則是將水泥漿液與速凝劑混合，縮短漿液的凝固時間，從而可以使漿液在被沖走前凝固[2]。

2.3 基于冒水情況的灌注方法

在現場的施工過程中有時會出現地基冒水的情況，針對這一問題我們也能夠采用灌注的方式來解決。當冒水點相對集中時，我們可以在集中點埋設管道將冒出的水引流出來，同時在周圍可能出現冒水的地方進行灌漿封堵。當冒水點的分布呈現裂縫走向時，我們首先鋪設管道進行引流，其次是在縫隙處鑿槽，用棉紗進行封堵，然后是用砂漿將溝槽填滿。最后是采用抵押進行淺孔的灌漿、采用高壓進行深孔的灌漿。

2.4 基于有承壓水情況的灌注方法

當灌漿地層在處在含水層內且該地層的水壓處于較高壓力時，在施工過程中為了確保漿液的正常灌注需要保證灌漿的壓力大于涌水壓力，實際的灌漿壓力需要略高于設計的灌漿壓力與穩定涌水壓力之和。具體的灌漿方法主要有壓力屏漿法、閉漿、濃漿結束以及化學灌漿的方法。

3 水利水電工程在巖溶地區的灌漿方法

3.1 水利工程巖溶區基礎灌漿技術要點

巖溶地質勘察分析：在水利工程施工前需要采用物探、鉆探、洞探等勘探方法對巖溶地區的地質結構以及分布發育情況進行全面的了解，然后根據具體的施工條件以及要求選擇合適的灌漿方法。

落實灌漿實驗工作：在大壩基礎固結、帷幕灌漿實施之前，應該選擇一些具有代表性的地段進行灌漿實驗。該實驗需要嚴格按照設計方案進行，并進一步探究該地層的灌漿壓力、流量、水灰比是否適宜，同時查看灌漿后巖體的防滲漏效果、通過分析實驗過程中出現的問題獲得較好的試驗方案，從而提高灌漿效果，減少“串、冒、漏”等問題。

規范落實灌漿工序：水利工程巖溶地區基礎灌漿過程主要可分為鉆孔、灌漿漿液拌制、灌漿、灌漿孔回填等4部分。在施工過程中需要使鉆孔分段與灌漿分段相對應。在鉆孔過程縱根據返渣情況、鉆進速度對地層的具體情況進行判斷，從而選擇適宜的灌漿方法灌漿材料。

特殊情況處理：結合實踐情況、水利工程巖溶地區基礎灌漿異常情況主要可分為大返水、掉鉆、漏漿以及串漿。在這些異常情況發生時必須及時的采用有效的處理措施。當發生返水以及掉鉆時，需要做好記錄，需要對漿液的配比及時做出調整。當發生溶槽、裂隙地區出現亞種漏漿時，需要將速凝膏漿、濃漿應用于實際中，同時做好密度封堵工作。當灌漿灌漿過程中出現較小的串漿量時，可在被串孔通入水流，當串漿量較大時，可以同時與被串孔灌漿，并控制好灌漿壓力[3]。

3.2 實例分析

廣東省嶺澳核電站聯合泵站施工圍堰采用角巖全風化土深水填筑，圍堰區域內礁石林立，縱向圍堰河床覆蓋層較厚，圍堰采用高壓噴射灌漿技術進行基礎灌漿。圍堰體填料味角巖全風化殘基土，基巖大部分為全分化、中風話、微新角巖，少數為石英巖，花崗巖，局部地段存在砂卵石覆蓋層，厚度1-2m，正常海水位±0.000。高噴灌漿施工的工藝流程：定孔位-鉆孔-噴射灌漿-回灌-成墻。首先在防滲軸線上安1.4m孔距定孔位，鉆孔分兩序施工，以防止相鄰孔太近而串孔，孔位偏差≤2cm，孔深入中風化巖1.0m，取出的巖芯驗收保留，由現場監理認可。成孔后高噴臺車就位，下噴射管奧需要深度，啟動高壓泵、空壓機、灌漿機、各項參數均達到要求，由工地質檢員驗證后噴射提升，達到設計高程后體制。噴射結束后灌漿體析水固結，由純水泥漿或水泥含量大的冒漿進行及時補充回填，直達漿面不在下沉為止。 對存在漏漿、吃漿大的部位，根據吃漿大小情況采用停止提升，加稠泥漿、孔內加砂、加水玻璃進行處理解決。

4 結 論

水利水電工程中的特殊地層的灌漿方法有很多種，但針對于每塊地層的特殊性與獨特性，具體的灌漿方法也是有很多種技術融合起來的。為了確保基礎地層的質量，需要充分衡量每一種灌漿的優缺點，從而選擇出最優方法。充分認識到灌漿技術對水利水電工程的質量的決定性作用，才能有效提高水利水電工程的質量，提升水利水電工程對市場的適應能力。