灌浆施工中的抬动控制

灌浆施工中的抬动控制摘要：灌浆施工中由于各种原因产生的抬动对灌浆施工作业面及灌浆区域的水工建筑物（或其他建筑物）造成程度不同危害及破坏，因此，如何有针对性地控制好抬动是灌浆施工中避免造成破坏的关键所在。一.灌浆施工简介1. 灌浆机理及目的灌浆就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用机械（或灌浆自重）对之施加压力，通过钻孔或其他设施，沿岩石裂隙或地基孔隙、围岩裂隙或隧洞衬砌与围岩之间的空隙、混凝土坝体接缝、水工建筑物混凝土缺陷中的孔洞或裂缝压送到需要灌浆的部位。从而充填这些节理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。2. 灌浆环境灌浆一般在有混凝土盖重的情况下进行，近年来也有在无盖重下进行的；对于面板堆石坝的水工建筑物基础灌浆在已浇筑好的趾板上进行，而坝肩的灌浆一般为了减少施工难度和灌浆工程量则在专门的灌浆廊道内进行；坝肩边坡较缓时，也直接在边坡上进行灌浆作业而无需进行廊道开挖。对于混凝土大坝的水工建筑物基础灌浆则在混凝土浇筑过程中形成的廊道中进行，坝肩的灌浆也大都是在开挖好的灌浆平洞（也叫灌浆廊道）中进行。3. 灌浆形式（1） 按灌浆目的和作用可分为回填灌浆、固结灌浆和帷幕灌浆三大类。（2） 按浆液压入方式可分为循环式灌浆和纯压式灌浆两类。（3） 按采用灌浆栓塞的不同可分为孔内卡塞灌浆和孔口封闭灌浆两类。二.抬动的形式1. 地表抬动灌浆施工过程中施灌部位或附近部位的表面发生的抬动，这种抬动一般在混凝土盖重与基础接触部位（或地表以下10m）表现比较严重，而且通过常规抬动变形装置的千（百）分表很容易观测出来。2. 深层抬动灌浆施工过程中施灌孔所处地层较深处发生的抬动，这种抬动会造成施灌区域附近部分出现大面积整体抬动变形，而且通过常规抬动变形装置（千（百）分表难以观测。3. 纵向抬动 灌浆施工过程中所发生的与灌浆孔（主要是固结和帷幕灌浆）方向一致的抬动。这种抬动包含有地表抬动和深层抬动，其表现形式可能是局部发生变形，也可能是大面积发生变形。4. 横向抬动 灌浆施工过程中所发生的与灌浆孔（主要是固结和帷幕灌浆）方向垂直的抬动。这种抬动对施灌部位及附近造成表面拉裂而通过垂直向抬动观测孔埋设的抬动观测装置几乎无法观测。三.引起抬动的原因1. 地质条件施灌区域地层存在纵横交错、无以记数的裂隙与裂缝，浆液在充填这些裂隙与裂缝（尤其是缓倾角裂隙）的过程中，使这些裂隙与裂缝发生变形而加大原有的张开度，张开度增加后由于已充填了的浆液形成结石而使这些裂隙与裂缝无法回复原有的状态。随着浆液的充填量与结石形成的增加，变形量也越来越大，最终形成我们所说的抬动。施灌区域地层存在层次的软硬不均，对于软弱、破碎的层次，首先在钻孔过程中遭到破坏而随钻孔冲洗介质带出钻孔，在浆液充填过程中再次被置换，随着充填时间的增长及灌浆压力的增长而使其变形形成抬动。2. 灌浆压力原因 灌浆是在压力作用下进行，地层受到的灌浆压力需要释放而对地层原有结构产生破坏，形成施灌区域的地层抬动。3. 其他原因 地下水（尤其是承压水）及不良地层所含有的各种气体也是造成抬动的因素，地下水（尤其是承压水）及气体通过灌浆孔排往地表的过程中，受到地表施以的灌浆压力而产生向上的浮力使诗施灌区域地层产生抬动。 由于施灌区域及附近地层在灌浆施工前均受到不同程度的开挖，且有新的建筑物的兴建，开挖后应力释放后的重新分配及新的建筑物对灌浆区域所产生破坏力，导致抬动的发生。 其他外力（如强烈震动、爆破等）距离施灌区域较近，也可能诱发抬动的产生。四.抬动造成的危害抬动发生后会对上覆建筑物造成不同程度的破坏。2003年7月至2004年5月，紫坪铺水利枢纽工程大坝趾板固结与帷幕灌浆施工，由于地质条件较差（煤系地层），灌浆孔较深（最深超过100m），灌浆压力较大，施工工期紧，设备投入较多，多台设备同时灌浆情况普遍。造成紫坪铺大坝趾板最终抬升0.83m，且出现下游趾板面高出上游趾板面，同时将所有河床段趾板不同程度的拉裂，产生许多大小、宽窄、长短不一的裂缝与裂纹。于此情况，业主、监理及施工单位多次停工召开有关裂缝（纹）成因及控制措施的专题会，甚至还请来灌浆专家、混凝土专家及有关专业的院士进行咨询。为了这些裂缝与裂纹不会在蓄水后发生渗漏，在趾板所有灌浆作业全部结束后对宽度大于0.2mm的裂缝进行了刻槽后化学嵌堵及加盖止水胶板。并在河床段趾板覆盖回填料时预先在趾板表面铺设0.5m厚的粉煤灰以进一步防止渗漏。五.抬动的控制1. 施工组织设计方面（1）严格按规程规范、设计要求及监理工程师批复的施工组织设计进行施工。（2）灌浆施工前对所有施工人员进行全面的有关灌浆与抬动控制方面技术培训及技术交底。（3）施灌过程中派专人24h不间断进行抬动变形观测，做到一孔（抬动孔）一表，一表一人，同时配备备用表一支。2.灌浆工艺方面（1）施工过程中孔深、分段、段长、灌浆压力严格按设计要求进行。（2）灌浆时栓塞、射浆管必须下置到设计位置。（3）当灌浆过程中出现吸浆量突然增大或压力突然降低等情况时应该及时分析原因，查看管路是否通畅，观察施灌区域及其周边地区是否有冒（串）浆现象，同时观察是否出现裂缝或已经存在的裂缝是否扩大。 3.灌浆压力的控制（1）灌浆段地层裂隙发育岩体及断层、破碎带等透水率较大时，在灌浆过程中，将压力分为多个阶段，逐级升高到设计规定的压力值。（2）当灌浆施工过程中发生抬动且抬动值达到或接近设计规定允许值时，立刻降低灌浆压力或停止灌浆，待抬动值回复至零位后再行灌浆。4. 灌浆注入率的控制 严格控制升压速度与吸浆率之间的协调关系，压力越高，吸浆量越小。5. 同一时间近距离的灌浆孔数控制（1） 同一时间近距离有孔在洗孔、压水、灌浆时，均应连续进行抬动观测。观测记录中分别注明该孔段压水和灌浆过程中抬动变形的最大值和最终值，对超过允许限值的部分应注明最大值所对应的时间和压力。（2）严格控制多台（两台以上）设备同时灌浆，出现多台设备同时灌浆时应严格对抬动观测装置进行详细观测。6. 抬动变形观测方面（1） 在洗孔、压水及灌浆全过程中，指定专人对抬动观测表进行准确、详细的观测与记录，同时在灌浆结束后继续观测其回弹情况并作好记录。（2）有条件的情况下，采用多点位移计或自动监测设备（装置）进行更详细、准确的观测与记录。7. 其他对于地层条件较好、岩层较完整的地层来说，抬动观测孔可以以固结灌浆孔的深度加深12米来控制；对于地层条件较差、岩层破碎、断层、软弱互层较多的地层来说，抬动观测孔的深度应达到最深灌浆孔的深度。六. 结束语灌浆施工过程中，如何有效的控制好抬动是十分重要的一个环节，同时也是为工程减少投资的一项有效措施。但是目前所采用的钻孔后埋设抬动观测表而依靠人工来观测记数的方式已显落后，因为抬动观测孔时间过长后会发生堵塞、失效以及表面观测装置会遭到各种外力的破坏而无法发挥正常效应；人工观测时会发生已抬动而观测到再进行通知时抬动继续加大而超过允许值，或观测人员精力稍一不集中而未发现抬动（尤其是夜间作业）等。因此，如果在灌浆施工中采用多点位移计或开发一套自动监测装置是很必要的。陈锡庆（1976年12月），男（汉族），青海化隆人，大专学历，青海省水文地质工程地质勘察院施工处主任，助理工程师，钻探工程专业，从事钻探施工及技术管理工作，青海省西宁市城西区苏家河湾4号，（097