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、套三管法三灌浆三特点三：1）可三灌浆三液范三围广三：纯三水泥三浆、三膏浆三、速三凝浆三液、三掺纤三维料三的膏三浆、三砂浆三、混三凝土2）适三应各三种地三层，三水泥三浆可三灌性三好的三地层三、架三空层3）自三下而三上灌三浆，三无明三显分三段，三保证三灌注三效果4）3、钻三孔：采用三套管三法灌三浆时三，一三般采三用冲三击钻三机冲三击跟三管钻三进，三孔径三不小三于11三0m三m。4、制三浆、三浆液三配比水泥三膏浆三根据三架空三大小三和水三流流三量、三流速三等情三况配三制。水泥膨润三土或三粘土速凝三水泥三或速三凝外三加剂膏浆三制浆三站5、灌三浆设三备及三压力以孔三口进三浆压三力为三标准三，压三力控三制在0.三2～0.三5M三Pa。灌膏三浆采三用挤三压式三螺杆三泵。6、灌三浆结三束标三准由于三膏浆三灌浆三一般三处于三架空三地层三，没三必要三达到三较高三的灌三浆标三准。三一般三规定三为：在设三计压三力下三，当三灌浆三注入三率不三大于10三.0三L/三mi三n时，三该段三灌浆三结束三。如三吸浆三量很三大，三应采三取降三压、三加浓三浆液三等措三施处三理；三吸浆三量较三小时三，则三应采三取加三大灌三浆压三力等三措施三处理三。7、特三殊情三况处三理：（1）为三使浆三液扩三散范三围可三控，三对不三同地三层，三选用三不同三配比三的浆三液。三对集三中渗三漏部三位或三地下三水流三速较三大的三孔段三，采三用水三泥＋三水玻三璃（三水泥三重量三的3～4%）混三合浆三液灌三注及三人工三灌注三粉细三沙。三如遇三大块三石和三孤石三，地三层架三空，三孔隙三大，三漏水三严重三时，三在灌三浆前三，先三回填三骨料三及速三凝水三泥砂三浆，三最后三再采三取调三整浆三液配三比和三反复三灌浆三等措三施，三采用三水泥三膏浆三、速三凝水三泥膏三浆灌三注直三至达三到结三束标三准。（2）如三果受三灌体三内空三腔大三，一三时难三以灌三注结三束时三，可三在灌三注膏三浆的三同时三，掺三速凝三剂、三惰性三材料三、瓜三米石三等填三料灌三浆法三。（3）灌三浆过三程中三如遇三吸浆三量过三大的三孔段三，除三掺加三水玻三璃外三，还三适当三降低三灌浆三压力三和限三制流三量或三间歇三灌注三。（4）速三凝膏三浆灌三注：三如遇三地下三水流三流速三太快三、普三通膏三浆容三易被三水冲三走，三宜采三用铝三酸盐三水泥三、普三通硅三酸盐三水泥三、膨三润土三按适三当配三合比三配制三成的三从几三十秒三到几三十分三钟内三可以三调节三凝结三时间三的速三凝膏三浆进三行灌三注。（5）预三填砂三浆（6）泵送混凝三土灌三注七、三双液三灌浆作用三机理三：水三泥浆三和水三玻璃三溶液三混合三后立三即发三生反三应，三很快三形成三具有三一定三强度三的固三结体三。随三着反三应连三续进三行，三结石三体强三度不三断增三加，三早期三强度三主要三是水三玻璃三反应三的结三果，三后期三强度三主要三是水三泥水三化反三应的三结果三。适用三范围（1）基岩三裂隙三地面三预注三浆和三工作三面预三注浆三、壁三后注三浆、三堵特三大涌三水等三优先三选用三水泥—水玻三璃双三液注三浆。三（2）三断层三泥带三，当三裂隙三宽度三（或三粒径三）小三于1m三m，或三渗透三系数K≥三1×三10三-5三m/三s时，三加固三压浆三优先三选用三水泥—水玻三璃双三液注三浆。三（3）三断层三破碎三带各三砂卵三石地三层，三当裂三隙宽三度（三或粒三径）三大于1三mm，或三渗透三系数K≥三5×三10三-4三m/三s时，三堵水三注浆三。双液三灌浆三工艺三流程三图双液三灌浆三装置三示意三图施工三工艺三流程三：孔三位放三样→三设备三就位三→一三次钻三孔至三设计三孔深三→安三装→灌浆三→封三孔。注浆三施工三顺序三：确三定注三浆参三数—设立三注浆三站—试泵—压水三试验—正式三注浆—检查—记录三