地基固结与帷幕灌浆质量监控

地基固结与帷幕灌浆质量监控在水利水电、工民建、交通等基础设施建设领域，地基的稳定性与防渗性能直接关系到整个工程的安全运营与使用寿命。地基固结灌浆与帷幕灌浆是两种常用的地基处理技术，前者旨在改善地基土的物理力学性质，提高其承载力和均匀性；后者则侧重于形成连续的防渗帷幕，阻止或减少地下水的渗透。两项工程的质量控制贯穿于设计、施工、检测的全过程，其监控的有效性是确保工程达到预期目标的核心环节。一、地基固结灌浆质量监控地基固结灌浆主要通过向地基岩体或松散土层中注入具有胶结性能的浆液，填充其裂隙、孔隙，经凝结硬化后，使地基形成一个强度较高、整体性较好的结合体。其质量监控应围绕以下几个关键环节展开：（一）施工前准备阶段的监控“凡事预则立，不预则废”，固结灌浆施工前的准备工作是质量控制的第一道关口。此阶段监控的重点在于：1.设计文件与施工方案审查：详细审查设计图纸、地质勘察报告、灌浆技术要求以及施工单位编制的施工组织设计和专项灌浆方案。特别关注灌浆范围、孔位布置、孔深、灌浆压力、浆液配比、灌浆顺序等参数是否合理，是否结合了现场实际地质条件。2.原材料检验：对拟使用的水泥、水、掺合料及外加剂等原材料进行严格检验。水泥的强度等级、细度、安定性等指标必须符合设计及规范要求；水质应清洁，不含对水泥凝结硬化有有害影响的杂质；掺合料和外加剂的种类与掺量需通过试验确定，并验证其对浆液性能的影响。3.施工设备检查：检查灌浆泵、搅拌机、注浆管、压力表、流量计等设备的性能是否完好，计量仪表是否经过校验并在有效期内，确保其能满足灌浆施工精度和连续作业的要求。4.现场地质复核与孔位放样：施工前应对灌浆区域进行地质复核，若发现实际地质情况与勘察报告有较大出入，应及时与设计单位沟通。孔位放样必须准确，其偏差应控制在规范允许范围内，并做好标记。（二）施工过程中的质量监控施工过程是质量形成的关键阶段，此阶段的监控需细致入微，动态调整。1.钻孔施工监控：*孔位、孔深与孔径：严格控制钻孔位置、深度和孔径，确保与设计一致。钻孔过程中应做好详细记录，包括进尺、岩芯采取率（对岩体灌浆而言）、孔内地质情况变化等。*钻孔倾斜度：对于深度较大或有特殊要求的孔，需控制钻孔倾斜度，避免因孔斜过大影响灌浆效果或造成相邻孔串浆。*洗孔与压水试验：钻孔完成后，必须进行彻底洗孔，清除孔内岩粉、泥渣。对于重要工程或设计有要求时，应进行压水试验，以确定地层的渗透特性，为确定灌浆压力、浆液浓度等参数提供依据。压水试验的方法、稳定标准应符合规范规定。2.浆液制备与输送监控：*浆液配比：严格按照试验确定的配合比进行浆液制备，确保各种材料计量准确。应定期检查浆液的密度、黏度、凝结时间等性能指标。*浆液搅拌：浆液应搅拌均匀，搅拌时间应足够。对于掺有外加剂的浆液，应注意其加入顺序和搅拌方式。*浆液输送：确保输浆管路畅通，避免浆液在管内沉淀、离析。灌浆过程中应防止空气进入浆体形成气堵。3.灌浆作业监控：*灌浆方式与顺序：根据地质条件和设计要求，选择合适的灌浆方式（如纯压式、循环式）。灌浆顺序通常采用“先稀后浓、逐级加密”的原则，或按设计规定的分序方式进行，以确保灌浆效果和均匀性。*灌浆压力控制：这是灌浆施工中最重要的参数之一。应严格控制灌浆压力，使其在设计允许范围内。升压过程应缓慢、平稳，防止因压力骤升造成抬动变形或岩层劈裂过度。必要时应设置抬动观测装置，监测地基或结构物的抬动值。*浆液浓度变换：根据灌浆压力、注入率的变化情况，按照设计要求或监理指示及时调整浆液浓度。一般当注入率逐渐减小或压力逐渐升高时，应逐级增加浆液浓度。*灌浆结束标准：严格控制灌浆结束条件，通常以达到设计压力下的注入率持续稳定一段时间，或总注入量达到设计要求为标准。结束前应采用最大设计压力进行纯压灌注一段时间，以确保灌浆饱满。4.特殊情况处理与记录：*灌浆过程中可能出现串浆、冒浆、漏浆、孔口压力骤升或骤降等异常情况，施工单位应及时分析原因，并采取有效措施（如间歇灌浆、限流、降压、加浓浆液、嵌缝、表面封堵等）进行处理，并详细记录处理过程和结果。*每一个孔的灌浆过程都应有完整、准确的施工记录，包括灌浆时间、孔段、压力、注入率、浆液浓度及变换情况、特殊情况处理等。（三）施工完成后的质量检查与评估固结灌浆施工完成后，需通过一系列检测手段对其质量进行综合评估。1.外观检查：检查灌浆孔口封堵情况，有无明显的渗漏痕迹等。2.钻孔取芯检查：在灌浆区域选取一定数量的检查孔进行钻孔取芯，观察岩芯（或土体）的胶结情况、浆液充填情况，并对芯样进行物理力学性能试验（如抗压强度、弹性模量等）。3.压水试验：在检查孔中进行压水试验，测定其透水率，与灌浆前的压水试验成果或设计允许值进行比较，评估灌浆后的防渗效果和岩体（土体）改良效果。4.物探方法：可采用声波测试、地震波CT等物探手段，对灌浆区域的整体性、均匀性进行无损检测，作为对钻孔取芯和压水试验的补充。5.变形观测：对于重要建筑物地基，还应结合沉降观测、位移观测等长期监测数据，综合评价地基加固效果。质量检查的孔位布置、数量、试验方法应符合设计和规范要求。只有各项检测指标均满足设计要求，方可判定固结灌浆质量合格。二、帷幕灌浆质量监控帷幕灌浆是在地基中形成一道连续的、低透水性的防渗幕墙，常用于水利水电工程的坝基、隧洞围岩等，以截断渗流通道，降低渗透压力。其质量监控与固结灌浆有相似之处，但因其防渗的核心功能，在监控要点上又有其特殊性。（一）概述与特点帷幕灌浆通常布置在建筑物基础的上游侧，形成一道垂直或倾斜的防渗帷幕。其孔深一般较大，灌浆孔多按行列式或梅花形布置，分序施工，逐步加密。对浆液结石体的连续性、耐久性和低渗透性要求极高。（二）质量监控要点帷幕灌浆的质量监控同样涵盖施工前、施工中和施工后三个阶段，其施工前准备阶段的监控（如设计审查、材料检验、设备检查等）与固结灌浆基本类似，但在施工过程和质量检查阶段，有其特殊侧重点：1.钻孔施工监控：*孔序与孔位精度：帷幕灌浆对孔序（通常分一、二、三序孔）和孔位精度要求更为严格，以保证最终形成连续的帷幕。*孔深与终孔标准：帷幕孔的深度应确保帷幕底部嵌入相对不透水层一定深度，或达到设计要求的深度。终孔时应对孔底地层进行确认。*孔斜控制：由于帷幕的连续性要求，钻孔倾斜度控制至关重要，尤其是在深孔和高水头压力作用下的帷幕，孔斜超标可能导致帷幕搭接不良，形成渗漏通道。应采用测斜仪定期进行孔斜测量和纠偏。2.灌浆过程监控：*灌浆段划分：根据孔深、地层情况和设计要求划分灌浆段，自上而下或自下而上分段进行灌浆。段长划分应合理，以利于控制灌浆压力和保证灌浆质量。*灌浆压力与注入率：帷幕灌浆压力通常较高，需精确控制。压力选择应考虑地层条件、浆液特性及防止抬动等因素。注入率的变化是判断地层吸浆特性和灌浆进程的重要依据。*浆液材料选择：除水泥浆外，对于特殊地质条件（如大裂隙、高流速地下水），可能采用水泥黏土浆、水泥水玻璃双液浆，甚至化学浆液。浆液类型的选择及其配比需通过试验确定，并监控其在复杂地质条件下的适应性。*结束标准：帷幕灌浆的结束标准通常更为严格，一般要求在设计压力下，注入率小于某一规定值（如1-2L/min）并持续一定时间（如30-60分钟）。*特殊问题处理：对于帷幕灌浆中可能遇到的大漏量、高水头涌水等复杂情况，其处理措施的及时性和有效性直接影响帷幕的防渗效果，需高度重视并详细记录。3.施工后质量检查与评估：*检查孔布置：检查孔应布置在帷幕中心线、地质条件复杂部位、灌浆过程中出现异常情况的部位以及末序孔中。*压水试验：这是评价帷幕灌浆质量最主要的手段。检查孔的压水试验成果（透水率q值）是判断帷幕是否达标的核心指标，必须严格控制在设计允许值之内。通常要求在帷幕全深度范围内分段进行压水试验。*钻孔取芯与孔内电视：检查孔取芯不仅要观察结石体的胶结情况，更要关注其连续性。孔内电视可直观观察孔壁岩体及灌浆结石的分布情况。*连通试验：在有条件时，可进行帷幕上下游的连通试验，检验帷幕的截渗效果。帷幕灌浆的质量评估，更强调其整体的连续性和防渗性能的可靠性。任何一个薄弱环节都可能导致整个帷幕的失效。三、通用质量监控措施与管理无论是地基固结灌浆还是帷幕灌浆，除上述针对性监控要点外，还应强调以下通用措施：1.人员资质与培训：施工管理人员、技术人员和操作人员必须具备相应资质，熟悉设计图纸和技术要求，并经过专业培训和技术交底。2.施工方案的动态调整：地质条件往往复杂多变，施工过程中应根据实际揭露的地质情况和灌浆反馈信息，及时与设计单位沟通，必要时对施工参数和方案进行动态调整和优化。3.严格执行监理制度：监理工程师应全过程旁站监理，对关键工序进行严格把关，对每道工序进行检查验收，上道工序不合格不得进入下道工序。4.质量记录与资料管理：施工过程中的各项原始记录必须真实、准确、完整、规范。这些资料不仅是质量追溯的依据，也是工程验收和后续评估的重要基础。5.信息化技术应用：积极推广应用灌浆自动记录仪，实现灌浆压力、流量、浆液密度等参数的实时采集和监控，提高数据的准确性和可靠性，便于及时发现问题。6.问题的及时处理与反馈：建立健全质量问题报告、分析、处理和反馈机制，对出现的质量缺陷或隐患，应及时组织处理，确保工程质量。结论与展望地基固结与帷幕灌浆工程的质量监控是一项系统工程，具有高度的专业性和实践性。它要求工程技术人员不仅要掌握扎实的理论知识，还要有丰富的现场经验和严谨细致的工作作风。从施工前的精心准备，到施