覆盖层水泥灌浆施工技术讲义

覆盖层水泥灌浆施工技术软基处理施工技术一、概述1、可控性灌浆定义：目前水电界并没有明确的定义。一般来讲，可控性灌浆是指在覆盖层中灌浆时，为了避免浆液的过多流失，而对灌浆材料和灌注工艺采取一定改进措施的一种灌浆方法，其目的是控制浆液的扩散范围。水泥灌浆包括：塑性灌浆、稳定性浆液灌浆、双液灌浆、膏浆灌浆、甚至化学灌浆等，均属于可控性灌浆的范畴。塑性浆液:塑性浆液是指在水泥混合浆液(掺加粉煤灰、粘土、膨润土等)中掺加了塑化剂而使浆液塑性屈服强度降低的一种混合浆液。双液灌浆：在灌注水泥浆液的同时，通过另外一套灌注系统灌入水玻璃等速凝剂，与水泥浆液在孔内混合，达到加速、控制浆液凝固时间的目的。稳定浆液，《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》：稳定浆液，系指掺有稳定剂（如膨润土），2h析水率不大于5%的水泥浆液。2、几个名词：膏浆灌浆:水泥膏浆通常指的是在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，现行的《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）将其定义为“抗剪屈服强度大于20Pa的混合浆液。我国灌浆界著名专家孙钊在《大坝基岩灌浆》中将其定义为“膏状浆液是指抗剪屈服强度大于20Pa，塑性粘度也大的浆液，状似牙膏，流动性小”。水泥膏浆的基本特征是浆液的初始抗剪屈服强度值可以克服其本身重力的影响，其主要性能是抗水流冲释性能和自堆积性能。膏状浆液二、覆盖层水泥灌浆施工特点1、对施工场地要求较低，施工资源均为常规配置，便于快速进行施工组织。2、通过添加辅助胶凝材料、外加剂，改变普通浆液的配方，现场可根据不同的漏水量、漏水流速、漏水通道大小，经过现场试验选择不同浓度、不同凝结时间的膏浆进行灌注。施工中对不同浓度、不同凝结时间的膏浆的变换应灵活掌握。浆液凝固时间、扩散范围可控。3、工艺操作与常规灌浆基本相同，仅需要添加部分搅拌设备。可实现快速、高效施工。4、在大块石架空地段进行水泥膏浆灌浆，与传统的高喷灌浆、普通水泥灌浆、混凝土防渗墙等工艺相比，前者更适合地层特点，能使浆液在架空层中自行堆积，避免了浆液的大量流失，技术先进、工艺新颖，质量可靠、造价低、经济效益明显。三、覆盖层水泥灌浆适用范围1、塑性浆液、稳定浆液适用于覆盖层堆填材料级配比较均匀，可灌性较好，地下动水水头低，灌浆压力要求不大于1.5MPa的覆盖层。2、双液灌浆采于水头较高、空腔较小的覆盖层。3、水泥膏状浆液适用于块石架空比较严重、一定流速、大流量的渗漏地层中。在大块石架空地层中，采用速凝水泥膏浆灌注效果更佳。在土石围堰防渗施工中，水泥灌浆能较好的适应围堰防渗施工工期短、防渗体强度要求较低的特点，通过改变浆液配方和性状，以达到在灌浆过程中控制浆液扩散范围、节约成本的目的。四、工艺原理小孔径钻进时，钻孔通常使用全断面钻头，部分地质条件复杂、施工难度大的地层采用跟管钻进。一钻到底，利用上部覆盖层做阻塞器，直接利用钻杆作进浆管，自下而上分段灌浆的方法进行灌浆，即“钻杆法”灌浆或孔口封闭法；当采用较浓的水泥膏浆灌注采用“套管法”，即利用跟管钻进时跟进的套管作为进浆管，利用套管与孔壁之间的紧密接触来承受较大的灌浆压力。套管的大管径可大大减少堵管现象的发生。灌浆过程中，针对受灌地层的不同架空程度、不同漏量和不同水头，通过分别采用不同的浆液配比和浆液类型，并通过合理的过程控制，控制浆液的凝固时间和扩散范围，以达到既满足防渗要求，又经济合理的目的。五、小孔径水泥灌浆

1、工艺流程1）钻杆法灌浆（孔口不封闭）的施工工艺流程是：场地平整→测量放样→设备就位→一次钻孔至设计孔深→第一段灌浆→起拔钻杆→第二段灌浆→起拔钻杆→终孔段灌浆→结束灌浆→封孔。

是一种自下而上的灌浆方法主要适用范围：地层级配较好，无架空，但可灌性较好防渗深度不大，防渗要求不高钻杆法灌浆2）孔口封闭法灌浆的施工工艺流程是：场地平整→测量放样→设备就位→第一段钻孔→第一段灌浆→第二段钻孔→第二段灌浆→……→终孔段灌浆→结束灌浆→全孔封孔。

是一种自上而下的灌浆方法主要适用范围：地层级配较好，无架空，但可灌性较好防渗要求较高孔口封闭灌浆法2、施工顺序和方法

采用钻杆法和孔口封闭法灌浆时一般采用地质钻机，小孔径钻进按照先下游排→上游排→中间排的排序施工，同排内相邻先序孔施工完即可施工后序孔；采用一次钻孔到底，自下而上分段、孔内纯压式灌浆工艺时，灌浆分段长度一般为2.0～3.0m；采用自上而下分段、纯压式灌浆工艺时，第一段灌浆长度宜为2.0m，其余段一般为5.0m。3、灌浆浆液经试验确定：水固比＝0.5：1；粉煤灰掺量为水泥重量的20％～30％；膨润土掺量为水泥重量的5％左右塑化剂掺量为水泥重量的1.0～1.2％。4、灌浆结束标准灌浆孔（段）满足下列条件之一时，即可结束灌浆：（1）孔口返浆并达到规定浓度，结束该段灌浆；（2）当灌浆注入率不大于1.0L/min时，持续灌注10min；（3）当每米耗灰量（水泥）达一定限度时，结束该段灌浆。对不正常结束的孔段（指未达到1、2条结束标准的孔段），按排内逐步加密的原则，在该孔左右两边各补一孔，最终必须达到正常结束标准，必要时采用其它措施，如灌注砂浆、膏浆等处理措施。5、特殊情况处理a．大吸浆量处理。当注入率大于或等于30L/min时，采取降压、浓浆、限流、限量、间歇、加入速凝剂、改灌膏状浆液等措施处理。当注入量大于1～3t/m时，可停灌待凝。b．灌浆过程中，如普遍出现吸浆量过小，吸水不吸浆，应调整浆液配比，增加浆液流动性，确保灌浆效果。c．尽量保持灌浆的连续性，不得随意中断，一旦中断，要及时恢复灌浆，如中断时间超过60min，则立即采取相应补救措施d．灌浆过程中遇漏浆、串浆等现象，应视具体情况作出处理，处理无效时，可停灌待凝。6、质量控制要点：（1）钻孔：孔位、孔斜（2）自下而上方法灌浆：浆比孔口返浆或满足一定压力后方可提杆每次提杆不超过一定的长度或按一定的条件（3）孔口封闭法灌浆浆比埋孔口管：深度、待凝段长、压力、结束标准六、套管灌浆法1、施工工艺流程：跟管钻孔→安装灌浆孔口装置→以纯水泥浆液灌注孔底→向上拔套管→灌注基岩段→达到结束标准后，向上拔套管……→灌注最上一段→封孔→下一孔。

套管法灌注时，安装孔口灌浆装置前在孔口加接一根合适长度的套管，将孔口套管套入拔管机，在管口安装盖头连接进浆管和压力表，进行自下而上分段、纯压式灌注。也可采用边灌浆边拔管（达设计结束标准时）的灌浆方式。

膏浆灌浆示意图图6-1膏浆灌浆系统组成示意图2、套管版法灌浆尾特点：1）可灌吩浆液范还围广：骡纯水泥文浆、膏继浆、速沸凝浆液奇、掺纤昌维料的郑膏浆、跪砂浆、弹混凝土2）适应摔各种地拍层，水俯泥浆可陵灌性好当的地层猫、架空泪层3）自物下而住上灌骂浆，瞎无明低显分兴段，可保证厨灌注斑效果4）3、钻火孔：采用果套管群法灌条浆时风，一净般采剑用冲伐击钻果机冲烤击跟次管钻臭进，蜡孔径采不小顷于110言mm。4、制浆王、浆液衰配比水泥让膏浆钱根据摊架空继大小麦和水营流流宽量、革流速税等情蝴况配津制。水泥膨润土慨或粘土速凝腹水泥刃或速汉凝外酱加剂膏浆姥制浆确站5、灌浆很设备及抄压力以孔口岂进浆压益力为标凤准，压讨力控制紧在0.2～0.5兼MPa。灌膏汤浆采扒用挤诵压式蛙螺杆骆泵。6、灌剂浆结享束标馆准由于膏凶浆灌浆象一般处鸟于架空傲地层，跟没必要著达到较累高的灌史浆标准卸。一般谣规定为役：在设凳计压逼力下文，当威灌浆于注入庭率不喘大于10智.0龄L/声mi吃n时，该抱段灌浆趴结束。者如吸浆屯量很大叫，应采驼取降压屋、加浓炮浆液等绿措施处杠理；吸陕浆量较符小时，摇则应采壶取加大撒灌浆压谜力等措待施处理策。7、特殊沈情况处赔理：（1）为姜使浆里液扩翼散范驳围可摇控，嗽对不技同地乏层，速选用去不同棒配比盘的浆计液。雀对集世中渗者漏部槽位或昏地下难水流闪速较郊大的速孔段它，采展用水良泥＋免水玻箩璃（剧水泥禽重量燥的3～4%）混合题浆液灌隐注及人激工灌注解粉细沙弟。如遇块大块石野和孤石制，地层良架空，忽孔隙大狭，漏水蹄严重时站，在灌洋浆前，堵先回填资骨料及萍速凝水丸泥砂浆塔，最后虚再采取框调整浆牺液配比紫和反复岔灌浆等粱措施，怖采用水嗽泥膏浆幅、速凝辫水泥膏壶浆灌注踪蝶直至达南到结束射标准。（2）如果翼受灌体津内空腔颂大，一右时难以汽灌注结肚束时，窗可在灌或注膏浆挠的同时压，掺速案凝剂、晨惰性材检料、瓜孩米石等携填料灌盛浆法。（3）灌图浆过铃程中急如遇知吸浆盘量过踢大的堤孔段腥，除至掺加奶水玻骨璃外妇，还其适当天降低旷灌浆内压力揭和限民制流述量或邀间歇趣灌注形。（4）速俩凝膏坏浆灌脏注：坛如遇坝地下库水流经流速蜂太快扰、普饲通膏联浆容专易被无水冲领走，症宜采阶用铝都酸盐目水泥许、普伍通硅臭酸盐撇水泥谋、膨菜润土筝按适示当配格合比滨配制柴成的原从几下十秒雕到几起十分房诚钟内缴可以肆调节共凝结透时间笨的速谨凝膏掌浆进锡行灌音注。（5）预贯填砂角浆（6）泵送混凝熊土灌琴注七、双费液灌浆作用机少理：水绸泥浆和大水玻璃眯溶液混牌合后立蔑即发生敢反应，剑很快形东成具有情一定强宁度的固润结体。蜘随着反猪应连续颂进行，基结石体邪强度不按断增加英，早期旷强度主虏要是水育玻璃反麻应的结础果，后山期强度证主要是画水泥水采化反应身的结果扛。适用璃范围（1）基岩裂潜隙地面喂预注浆鸭和工作办面预注帜浆、壁聋后注浆剖、堵特愿大涌水罪等优先连选用水刑泥—水玻璃点双液注把浆。（2）断侧层泥带针，当裂卖隙宽度旦（或粒叨径）小屑于1mm，或渗广透系数K≥符1×寸10都-5解m/绒s时，昼加固揪压浆砖优先痒选用烦水泥—水玻副璃双崖液注心浆。秘（3）贤断层辽破碎则带各疫砂卵滥石地查层，臣当裂车隙宽虫度（句或粒商径）陶大于1赖mm，或殿渗透次系数K≥5斥×10诵-4m句/s时，挑堵水工注浆蛛。双液灌婶浆工艺尤流程图双液灌线浆装置且示意图施工财工艺芝流程桥：孔虾位放魄样→抹设备听就位顺→一通次钻拔孔至工设计右孔深打→安滴装→灌浆→把封孔。注浆施丑工顺序弃：确定炕注浆参洗数—设立注厅浆站—试泵—压水试犹验—正式亦注浆—检查—记录险。质量钥控制工关键丝式：（1）针专对不台同的弱地层馆，选汽择适叮合配集合比惨的浆彻液。均主要加与地蜘层的悼孔隙狮率和界孔隙看大小纠、水督位高敢低、港水流轰大小悬和流老速等沈有关吗。（2）灌牙注压授力和雨压力吼控制芦：注敲浆压慰力大该小影含响注为浆效岗果，声其大概小决踏定于鼻涌水舍压力临（开达挖工耽作面术静水纯压力荡、突详水的论动压碧力）出、裂字隙大厘小和小