水利水电工程施工手册第1卷地基与基础工程--02灌浆01概述

1、第二章 水泥灌浆第一节 概 述灌浆，亦称注浆，它是将某种浆液，一般是具有流动性、凝固后具有胶结力的浆液， 注入到地层或结构物的裂隙、空隙或孔洞内，以提高其整体性和密实性，改善其力学和 抗渗性能的一种工程手段。由于在各种灌浆材料中，水泥是容易获得、性能优越、价格 较低的材料，所以水泥灌浆是应用最普遍的灌浆技术，在水利水电工程中应用尤多。1 我国水利水电建设水泥灌浆技术的发展灌浆技术起源于 1802 年，由法国人使用木制冲击泵灌入粘土和石灰浆液加固地层。1826 年英国研制发明硅酸盐水泥后，灌浆材料发展为以水泥浆液为主；1838 年英国的汤姆逊隧道首次用水泥灌浆进行堵水。 1886 年英国研制成功

2、了使用压缩空气灌浆泵进行水 泥灌浆。 20 世纪初，灌浆技术在法国和秘鲁煤矿的竖井施工堵水中获得巨大成就，使用 的灌浆泵性能也大大改善，这些都加快了灌浆技术的推广与发展。我国有规模的水工建筑物的灌浆始自 20 世纪五十年代， 当时及其后的一大批水利水 电工程如狮子滩、上犹江、佛子岭、新安江、三门峡、丹江口、刘家峡、潘家口等等， 坝基岩体都进行了妥善的灌浆处理；在覆盖层灌浆方面，则有下马岭、密云、岳城等工 程，这些灌浆都取得了良好的效果。七、八十年代我国首创孔口封闭灌浆法，贵州乌江渡水电站强岩溶地层的帷幕灌浆 取得巨大成功，标志着我国灌浆技术达到国际先进水平。此后孔口封闭法在全国范围推 广成为水

3、利水电建设灌浆工程的最主要的工法。八十年代中期以后国家“六五” 、“七五”、“八五”计划的科技攻关，在水电工程筑 坝技术和高坝技术中安排了多项灌浆技术的课题，在灌浆工艺、灌浆机具和灌浆材料上 取得了大量的成果。九十年代以来，随着二滩、小浪底工程的兴建，国际上高效率的钻孔灌浆方法和设 备引进国内，自动记录仪逐渐普及，计算机在灌浆过程控制和资料整理方面的应用逐渐推广和普及。国际上新提出的灌浆强度值（ GIN ）灌浆方法，我国先后在湖南江垭、河南 小浪底和长江三峡水利枢纽的坝基帷幕灌浆中进行了试验和小规模应用。我国十分重视水泥灌浆技术标准的编制和修订。1963 年，由当时的水利电力部水利水电建设总局

4、主持制定了水工建筑物岩石基础水泥灌浆工程施工技术试行规范 、水 工建筑物砂砾石基础帷幕灌浆工程施工技术试行规范和水工建筑物混凝土坝坝体接 缝水泥灌浆施工技术试行规范 。 1983 年修订为水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 ， 1994 年和 2001 年再次修订为现行的 SL62-1994 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范和 DL/T5148-2001 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 。本手册中凡提到水工建筑物水 泥灌浆施工技术规范 ，即指上述两个规范，否则将注明编号。总之，近半个世纪以来，我国的灌浆技术取得了举世瞩目的成就，达到了很高的水 平。（1）我国已经建成（或即将建成）一批如长江三峡、黄河

5、小浪底、二滩、龙羊峡、 乌江渡等大型或特大型的工程，成功地处理了这些工程的地基，确保了它们的长期安全 运行；（2）首创了高效、简便、施工质量可靠、适合我国国情的孔口封闭灌浆法，并在各 项工程中推广普及。与此同时，国际上各种先进适用的方法也在不同条件下得到应用。 高压灌浆得到广泛应用；（3）首创了采用高压水泥灌浆和化学灌浆相结合，加固软弱破碎岩体，并在多项工 程中取得良好效果；（4）实现了以水泥灌浆为主，各种灌浆材料（包括化学灌浆材料）和浆液的多样化 的格局，可以适应复杂多样的地质条件；（5）计算机及自动记录仪的应用基本普及；（6）有基本健全的技术标准。 我国的灌浆技术总体上达到了国际先进水平，

6、 但也有一些方面还不能满足工程建设的 需要，这表现在灌浆理论方面的研究，包括灌浆机理、灌浆工程的设计方法尚不成熟， 灌浆目前在更大程度上还是一门技艺；我国的钻灌施工机械、钻灌施工工效、灌浆质量 检测技术与发达国家仍有较大差距，这些都是今后努力的方向。2 水泥灌浆的分类对灌浆和水泥灌浆分类的方法和由此划分的灌浆类别很多，水利水电工程中通常采用的分类方法有如下几种。2.1 按灌浆材料分 按灌浆浆液的材料分，主要可以分为粒状材料灌浆和纯溶液灌浆，前者主要有水泥 灌浆、黏土灌浆以及石灰、砂浆等材料的灌浆。后者即化学灌浆，包括水玻璃和树脂等 有机化学材料的灌浆。水泥灌浆指以水泥浆液为灌注材料的灌浆，通常

7、也包括水泥黏土灌浆、水泥粉煤灰 灌浆、水泥水玻璃灌浆等，这些浆液也称为水泥基或水泥系浆液。2.2 按在水工建筑物中所起的作用分 按灌浆在水工建筑物中所起的作用划分有帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接触灌 浆、接缝灌浆等。帷幕灌浆是为在受灌体内建造防渗帷幕的灌浆，受灌体可以是基岩、砂卵砾石层、 土层、围堰填筑体和有缺陷的混凝土等。固结灌浆是为增强受灌体的密实性、整体性，提高其力学性能的灌浆。大坝基岩固 结灌浆通常都在岩石浅层进行，用于断层破碎带岩体的固结灌浆有时深度也较大。前者 通常压力较低，后者压力较高。回填灌浆是为充填地基或水工建筑物结构内的空洞或空隙，增强其密实性和整体性 而进行的灌浆，有时

8、也叫充填灌浆。常用于隧洞围岩与混凝土之间空隙的回填，溶洞的 回填等。预填骨料混凝土的灌浆也是属于这一性质。接触灌浆是指在建筑物与基岩的竖直或高倾角接触面、钢管与混凝土接触面等部位 进行的，为了充填由于混凝土收缩而产生的空隙，加强两种结构或材料之间的结合能力， 改善受力条件的灌浆。接缝灌浆是通过预埋管路对混凝土坝块间的收缩缝进行的灌浆，其目的是增强混凝 土坝块间接合能力，改善传力条件。另外，经常遇到的还有预应力灌浆、堵漏灌浆、补强灌浆等。2.3 按受灌建筑物或结构分 按进行灌浆的建筑物或结构可分为坝基灌浆、隧洞灌浆、压力钢管灌浆、土坝灌浆、 岸坡灌浆、预应力锚固灌浆、锚杆灌浆等。2.4 按灌浆地

9、层分类 按灌浆地层可分为岩石地基灌浆、砂砾石地层灌浆、土层灌浆等。2.5 按灌浆方法分按灌浆方法可分为静压灌浆和高喷灌浆。静压灌浆和高喷灌浆又有多种方式方法，如自上而下灌浆、自下而上灌浆、纯压式灌浆、循环式灌浆、孔口封闭法灌浆、分段阻 塞法灌浆，以及单管法高喷灌浆、双管法高喷灌浆、三管法高喷灌浆等等。特殊的灌浆方法有单液法灌浆、双液法灌浆、膜袋灌浆等等。2.6 按灌浆的机理分按灌浆的作用和机理分有自流灌浆、压力灌浆、渗透灌浆、劈裂灌浆（亦称启缝灌 浆、变位灌浆） 、挤密灌浆（亦称压密灌浆） 、充填灌浆等。2.7 按灌浆时间分在隧洞或地下工程施工中，按灌浆工序与开挖工序的先后次序分有预灌浆（超前

10、灌 浆）、后灌浆等。2.8 按灌浆压力分按灌浆压力的高低分有常压灌浆和高压灌浆。灌浆规范规定 3MPa 以上压力的灌浆 称为高压灌浆。2.9 按灌浆条件分按灌浆条件分有盖重灌浆和无盖重灌浆。以上各种灌浆分类方法及名词，在水利水电工程中通常都可遇到。3 水泥灌浆的作用和适用范围3.1 水泥灌浆的作用水泥灌浆的直接目的是修补地质缺陷，主要起到如下四种作用。（ 1）充填作用，浆液结石将地层空隙充填起来，提高地层的密实性，也可以阻止水 流通过。（ 2）压密作用，在浆液被压入过程中，对地层产生挤压，从而使那些无法进入浆液 的细小裂隙和孔隙受到压缩或挤密，使地层密实性和力学性能都得到提高。（ 3）粘合作用

11、，浆液结石使已经脱开的岩块、建筑物裂缝等充填并粘合在一起，恢 复或加强其整体性。（ 4）固化作用，水泥浆液与地层中的粘土等松软物质发生化学反应，将其凝固成坚 固的“类岩体” 。3.2 水泥灌浆的适用范围水泥灌浆的适用范围很广，在水利水电工程中常用于以下方面：1）各种建筑物的地基处理包括岩石地基的防渗帷幕灌浆、固结灌浆，覆盖层地基的防渗帷幕灌浆，地下洞室和结构物的回填灌浆、围岩固结灌浆等；（ 2）土坝、堤防、围堰的防渗灌浆；（ 3）地下洞室掘进中的防渗、堵漏、加固灌浆，包括预注浆（超前注浆）等；（ 4）混凝土结构物施工的接缝灌浆、接触灌浆，预应力灌浆、预填骨料灌浆和缺陷 修补灌浆等；（ 5）锚索

12、、锚杆灌浆等。本章主要介绍水泥灌浆地基处理方面的应用。4 灌浆工程的特点和一般要求4.1 灌浆工程的特点与一般建筑工程比较起来，灌浆工程有如下特点：（ 1）灌浆工程是隐蔽工程，不仅工程完成以后要被覆盖，即使在施工的过程中，其 工程量和效果都是难以直观的，其质量难以进行直接地和完全的检查的。其工程缺陷要 在运行中或运行相当长时间后才能发现，而且补救起来十分困难，有时甚至无法补救。（ 2）灌浆工程是一种勘探、试验和施工平行进行的作业，对于复杂的工程，事前进 行灌浆试验是很有必要的。但即使如此，设计人员也难以甚至不能够制定出一套保证不 变更的设计方案。因此在施工过程中发现新的问题，调整设计是正常的现象。灌浆工程的复杂性还在于其施工质量与工程效果存在着一定的差别，一般来说，施 工质量好的工程，灌浆效果也会好。但是，二者不一致的情况也存在。（ 3）经验的指导在许多情况下具有决定性的作用。由于灌浆技术在理论上不成熟、 不完善，因此搞好一项灌浆工程在很大程度上要依靠设计和施工技术人员的经验，依靠 施工队伍的经验。4.2 灌浆工程取得成功的基本条件鉴于灌浆工程所具有的一些特点，一项灌浆工程要想取得成功，应当具备以下要素：（ 1）细致的地质勘探工作。灌浆前对灌