水利工程中灌浆技术分析

【摘 要】水利工程建设中防渗与加固非常重要，灌浆技术作为水工建筑物地基处理常用和重要的工程措施在大型坝基与水库建设中得到了广范的应用。选择适合的灌浆技术进行施工可以得到较好的加固与防渗效果。本文就以水利建设中常用的灌浆技术作简要介绍，仅供参考。

【关键词】水利工程；防渗；加固；灌浆技术

1.劈裂灌浆技术

坝体劈裂灌浆是根据坝体应力分布的特点，即在坝顶沿坝轴线方向存在一个主应力面，坝顶沿坝轴线（小主应力面）布置灌浆孔。利用一定的灌浆应力劈裂坝体，维持较大的吸浆量，灌入浆液部分充填、穿透灌浆周围的疏松土体，部分沿劈裂裂缝向上充填、扩散，逐步形成防渗帷幕墙，经过多次反复劈裂充填一一间歇，坝体相应出现劈裂一一回弹后，在坝轴线附近形成从下到上纵向连续的防渗墙，堵截渗漏，并使防渗墙附近的坝体得到充填和压密，最终达到防渗加固的目的。

坝体劈裂灌浆的应用范围包括：(1)坝体辗压不实，密实度普遍较差的松堆土坝；(2)坝体内有渗漏通道、软弱层，坝体浸润线过高，坝坡发生湿润区或渗透破坏现象；(3)坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝（不包括滑坡裂缝）；(4)分期施工的土坝其分层和接头有软弱带和透水层；(5)坝体和其它建筑物（如输水涵管等）结合不好，存在空隙和接触冲刷；(6)坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。

劈裂灌浆施工技术及施工工艺：(1)灌浆程序为分序钻灌，水库土坝应先灌河床段，后灌岩坡段；(2)采用孔口封闭，孔底注浆，间歇轮灌，少灌多复的劈裂灌浆施工工艺；(3)为使灌入浆液初步固结，复灌时要间歇一段时间，一般不少于5d，每孔灌浆次数不少于）5次；(4)尽量推迟和限制坝面出现裂缝，纵向劈裂裂缝宽度宜控制在3.00mm以内；(5)终灌标准为达到最终形成从下至上纵向连续的防渗墙的目的，每孔灌浆前期达到“灌饱”坝体，当浆液升至孔口，即坝顶或坝面冒浆，经连续复灌，达到灌浆压力，即可终止灌浆。

2.无塞灌浆技术

无塞灌浆原本叫做“自上而下、循环式、不待凝、孔口封闭灌浆法”，其特点在于无塞灌浆技术的运用。即钻一个比帐幕灌浆孔(56mm)大20mm(76mm)的孔，其孔长为1.5m-2.5m，不下入原来一套复杂的灌浆塞，而只下入一根钻杆或无缝钢管作为射浆管，以钻杆与于壁之间的孔隙作为循环灌浆的回浆管。其他施灌流程同常规帐幕孔口封闭灌浆法一样。每一段灌浆结束，即可提出钻杆，换上钻具进行下一灌浆段的钻孔与灌浆而不需要待凝。由于只钻一个灌浆段即行灌浆，这样就使钻孔中产生的岩粉对裂隙的堵塞影响减少，故勿需进行冲洗而直接进行灌前压水与灌浆。

无塞灌浆技术具有以下优点：(1)因常规帐幕采用灌浆塞而改良为“无塞”，明显地缩短了试验（施工）时间，提高了工效；(2)提高了帐幕灌浆质量。

3.帷幕灌浆技术

在水利水电工程建设中，坝基防渗是至关重要的。因地质因素的作用，坝基岩石均存在不同程度的裂隙现象，而帷幕灌浆又是解决坝基防渗的最有效的途径之一。减少坝基和绕坝渗漏，防止其对坝基及两岸边坡稳定产生不利影响；在帷幕和坝基排水的共同作用下，使帷幕后坝基面渗透压力降至允许值之内。

帷幕灌浆的特点：钻孔较深，呈线型排列，灌浆压力也较大，帷幕多由1~3排灌浆孔组成，一般在水库蓄水前完成主帷幕。在进行帷幕灌浆施工前应先确定帷幕的位置、钻孔深度、帷幕厚度、孔距、排距等。

帷幕的厚度应根据帷幕抗渗稳定的要求决定，保证帷幕在最大水利坡降的渗流作用下，不致因稳定性不够而遭到破坏。

4.钢衬接触灌浆技术

钢衬接触灌浆经过几十年的实践已经形成了其固有的施工程序，即通过灌浆预留孔进行第一次灌浆，然后根据脱空情况重新钻孔灌浆，并重复此施工过程，直到满足设计要求。经多次施工可知，钢衬接触灌浆均要经过3次或3次以上施工才能达到设计要求，不但给施工带来很多困难，造成施工工期较长，而且钢管也会因多次钻孔使其原始结构受到破坏。

钢衬接触灌浆必须采用孔口循环的方式施工，而钢衬及钢衬外混凝土上没有裂隙可作为排气的通道，所以能否将空隙内的气体排出，是钢衬接触灌浆的关键问题。

有资料指出：水泥达到充分的水化时，占用的水量大约为水泥质量的20%，而灌浆施工中使用最浓(水灰比0.5)的水泥浆中，有60%的水是多余的，而这些水因没有析水的通道而储存在水泥浆中，在水泥硬化过程中析出，重新造成裂隙。

水泥加水的系统体积将出现减缩，有资料指出，W/C=0.33的纯水泥浆，其体积减缩情况是：1天为2.8%，7天为4.8%，28天为6%，100天为6.9%。

解决方法：(1)先打排气孔。钢衬接触灌浆的一般施工工艺是先通过预留孔进行第一次灌浆，然后再打孔进行第二次灌浆。但众多的施工实践表明，预留孔中排气孔周围并不一定存在裂隙，或者排气孔的位置并不是该脱空区的最高处，所以第一次灌浆会因排气孔不通而不能施灌，或者在排气孔上部形成气塞，因此有必要在第一次灌浆前，用敲击的方式确定脱空范围，并钻设排气孔，这样可大大提高第一次灌浆的可灌率。(2)加强灌浆过程的排水。随着施工的延续，定时将已经封堵的排气孔打开，排出其中的水及稀浆(>3：1)。当该区灌浆结束后，也应定时地打开排气孔排水，此时的排水动力主要是钢衬的回弹压力，当钢衬回弹已经结束，并且仍存在脱空时，应及时重复施灌一次，以提高钻孔的利用率。

对钢衬的要求：(1)预留孔。如果钢衬不是高碳钢，允许现场开孔，可减少留孔；如只在底拱预留，而排气孔在灌浆前钻设，这样可减少钢衬的开孔数；(2)加力环。如果钢衬有加力环，应在底拱120°范围内的加力环与连接套筒的设计抗拉强度不小于钢筋设计抗拉强度的1.2倍，由于钢筋直径的不同，因而连接套筒的规格、尺寸及形式也各异，有标准型、扩口型、变丝型、正反丝扣型等。

5.特大漏水通道的灌注方法

5.1冲填级配料

在孔口用稠水泥浆冲灌粗砂和砾石（粒径由小到大）。若灌注一段时间后仍无效果，再改用浓浆冲灌级配粒料。配料时可先搅拌成一定稠度的浆液从孔口倒入，等灌满后用常规方法进行灌注。

5.2模袋灌浆

模袋采用尼龙、聚酯或聚丙烯等材料用特殊的纺织工艺织成，织物强度高。在灌浆压力作用下，模袋内水泥浆中的水分可由袋内析出，而水泥颗粒不会外漏。这样可以降低水灰比，提高固结强度，缩短固结时间。

5.3双浆液灌浆

双浆液灌浆是化学灌浆中的一种，也属于控制灌浆的范畴。水泥浆液和速凝剂（一般采用水玻璃）分别从两个灌浆管进入混合器，水泥浆和水玻璃在混合器中充分混合后，在速凝前到达孔底。为了达到预期的防渗效果和满足防渗体的强度要求，需要对浆液的扩散距离进行控制。浆液既不能扩散得太远造成材料的浪费，又不能因浆液的扩散范围太小使防渗体的强度不够。如何有效地控制灌浆，形成有效的截水墙来堵水，对岩溶地区灌浆非常关键。

6.国外灌浆技术

国外混凝土裂缝溜浆方法已有二十来年的历史。据文献介绍，第一个关于环氧树脂压力灌浆的综合报告是1961年间世的修复工程采取了向裂缝缺陷部位灌注环氧树脂的方法，裂缝采取以下处理方法：首先沿裂缝开凿浅榴(6×12mm)，松散的碎块用压缩空气吹净，再沿裂缝钻坤19深19毫米的孔，孔与孔的距离为30厘米。钻孔内插入短管，用触变性环氧胶粘剂固定，裂缝也用这种材料封闭。

【参考文献】

［１］万兆龙．水利水电工程基础施工灌浆技术分析[J].工程技术，2009.28.

［２］孔登锋，孙来波，李光斗.帷幕灌浆施工前应注意的几个技术要点[J].黑龙江水利科技，2007.35.