探讨水利工程中劈裂灌浆施工技术
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【摘要】水利工程中会经常用到劈裂灌浆施工技术。本文主要分析了劈裂灌浆的原理，探讨了劈裂灌浆技术的施工，并就注浆过程中的易发问题进行了分析，探讨了灌浆效果及质量检测。
【关键词】水利；劈裂；灌浆；施工；技术
国内的一些水利工程时在上世纪50年代修建的，其中的部分土坝由于施工质量不过关，坝体的土料填筑碾压密实性不够，导致坝体在使用的过程中发生严重的漏水现象。于是劈裂灌浆施工技术便应运而生，因为此技术能有效解决这种漏水现象，使这些功能有所欠缺的水库又恢复了原有的功能。使用劈裂灌浆施工技术，控渗效果良好，坝脚的渗漏量表明，灌后的渗漏量较之以前减少了八成以上。
1.劈裂灌浆的原理
灌浆能实现防渗漏、加固和纠偏。可以运用在水利工程、房屋建筑基础和道路等各个土木工程中。灌浆工艺所牵涉到的理论主要有：渗入性灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆和电动化学灌浆。在设计灌浆时，应该结合灌浆目的和工程的实际地质条件等，在综合比较后，优选可行性强的灌浆方案。
劈裂灌浆利用最小主应力面和堤轴线方向一致的规律，根据土体水力劈裂的原理，顺堤向布孔，在灌浆压力下以适宜的泥浆液为能量载体，有控制地劈裂堤身，将与浆脉连通的所有裂缝、空洞、空隙等隐患用泥浆充填密实，同时浆压将筑堤土压密，最终在堤内顺堤向形成密实、垂直、连续。有一定厚度的浆液防渗固结体，从而达到防渗加固的目的。
在进行土坝劈裂灌浆时要注意：沿土坝轴线或在轴线附近布置一二排或多排灌浆孔，穿过土坝渗漏区；应该逐步进行加密，并且在每个孔中重复逐段多次灌浆；灌浆压力要保证能在土体中劈开一道裂缝，使灌注浆液能够进入；这道裂缝通常顺坝轴线方向延伸，这样使各孔造成劈裂时产生的裂缝能彼此衔接起来，形成一道由浆液填充后而凝结成的“薄墙”。
劈裂灌浆技术用在土坝坝体除险加固中，不仅见效快、能节约资金，而且操作简单方便，广泛运用在水利工程中。在进行具体操作时，必须控制好相关施工工艺，确保灌浆质量，以期收到良好的效果。
2.劈裂灌浆技术的施工
2.1施工准备
因为灌浆施工需要24小时联系进行，为了确保进度和质量，必须做好施工准备。首先，应全面检查灌浆机和发动机，确保机械设备能正常运转。其次，所选土料场必须符合相关要求，因为不能确定灌浆孔的吃浆量，必须选择足够的料场土料。再次，还应选好水源，备好足够的送水车辆。
2.2钻孔施工
钻孔采用回转钻机钻进，泥浆护壁：钻孔孔径75mm：钻孔开孔位置与设计位置偏差不得大于50mm。施工时应采取预防孔斜的措施，并应按设计要求测量孔斜。孔底偏斜率不应超过1.5%。钻孔的要穿过待注浆地层并进入下部地层1.0～2.0m。选定部分序孔作为向导孔，采用芯样、划分层位，其深度应大于墙体深度，将间距控制在20m以内。钻进时，要对孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等情况进行详细记录。
孔口管埋设：注浆钻孔时埋设孔口管，以防止孔口塌落及孔口返浆，使坝的顶部注浆压力由孔口管承担，以避免地层表面劈裂，使灌注浆液在地层内始终处于封闭状态，因而可施加较大的注浆压力，促使浆液析水固结：当孔口压力消失后，地层所产生的回弹压力较大，能有效促进浆液的固结，确保浆体固结的密实性。在黏性土地层注浆压力不大的情况下，直接将孔口管打入地层3～5m，利用黏性土的黏结力来防止冒浆及平衡注浆顶托力；而在松散无黏性地层或注浆压力较大时，应在孔口预先挖2m左右深的坑，将孔口管下入3～5m后，在管周边回填黏性土并夯压密实，必要时可回填塑性混凝土。
2.3护壁管安放
护壁管可以促使堤顶不致于劈裂的太早，确保灌浆效果。护壁管为DN100的无缝钢管，长5m。下管方法：悬吊起护壁管放入孔内，上管口在离地1.0m时用布缠绕护壁管，再慢慢下落；在离地0.3m时，再用布条二次封堵孔口并填土夯实，防止孔口冒浆。
2.4制浆
采用搅拌机湿法制浆，随时测定泥浆密度，控制达到设计要求，浆液比重为1.30。开始采用稀浆灌注，待坝体被劈裂后，改用浓浆。
2.5灌浆
灌浆土料就近取材，主要为黏性土，在没有黏性土时，可选用粉质壤土(黏粒含量12%，粉粒含量约75%，砂粒含量≤l3%)。
采用不分序依次向前推进的循环式劈裂灌浆法。所谓劈裂式，即在套管顶部加回浆管，当孔口压力过高时，从回浆管回浆，以加快浆液的流动性，减少和避免固形物在灌浆管中沉淀。施灌原则是“稀浆开始，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量”，施工时要将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。启动灌浆泵泥浆由射管喷出。浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展。孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体。全孔灌注，浆液从注浆管底部涌出，自下而上、从压力大处向压力小处、从坝体质量好部分向质量差部分、从已充填部分向未充填的部分、从裂缝中间向边缘流动和充填。要求每次灌浆后，要提一提注浆管，以免孔底堵塞和孔口冒浆。灌1～2次后，可提管1～2m。
2.6终灌
经反复轮注后，浆体帷幕厚度须达到设计标准20cm。如连续3次不再吃浆或坝项连续3次冒浆即可终灌，直观上要以饱、满、实为度。
2.7封孔
在终灌后，先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆或清水置换掉，直至浓浆(采用0.5：1以上的浓浆)填满全孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。
3.注浆过程中的问题处理
3.1冒浆防治
对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥的方法，封堵套管外壁与孔壁之间间隙。对孔口以外部分的冒浆，可采用限流、限压及嵌缝的方法处理，如该法处理无效，待浆液凝结后再进行复注。
3.2串浆处理
在注浆过程中，若出现相邻两孔或隔孔冒浆，这表明堤坝地基已经劈裂，串浆两孔之间浆脉已经沟通。处理这种现象，一是将冒浆孔用止浆塞堵上，然后在注浆孔再继续注浆，另一种是将注浆孔与冒浆孔并联，同时进行灌注。
3.3隆起
注浆期地层隆起，一是因为注浆时产生了水平劈裂，在注浆压力作用下，对地层产生抬动。在这种情况下，应采取限压方法或在保持注浆压力的前提下，控制注入量；二是由于在注浆压力作用下，对湿陷性大的土体产生挤压变形，而造成局部隆起。这时，则应降低注浆压力或调整施工方案。
4.灌浆效果及质量检测
完成灌浆后，要及快检查效果，并进行质量检测。但因为灌浆的相关操作很多都是在隐蔽处进行，难以控制工程的质量，所以应该采用多种方法来检测灌浆效果。
4.1现场施工监测
全面查看整个灌浆现场，特别是要仔细查看灌浆前的隐患部位。对各处的岩土水体检查灌浆前后的变化，并以此判断灌浆的效果。
4.2水文试验参数
灌浆施工结束后，重点在地质条件不好的地段以及灌浆质量较差或有疑问的部位布置检查孔，数目约为总灌浆孔数的5～10%，通过用压水、注水或抽水等方法测定出流量及渗透系数，比（下转第42页）（上接第35页）较灌浆前后的数据，可检测出灌浆效果。
4.3钻孔岩芯检测
通过钻孔，从灌浆体内取出原状样品，比较观察岩芯的变化，并进行室内试验研究，在全面分析物理力学指标的基础上科学评价灌浆效果。
4.4物理勘探检测分析
可以通过现场测得的弹性纵波和动弹性模量，来判断灌浆的效果和质量。[科]
【参考文献】
［1］陈杰东.土坝劈裂灌浆施工技术[J].西部探矿工程，2007（11）.
［2］沈文华，王志.劈裂灌浆施工技术在黑松林水库坝体加固中的应用[J].水利水电技术，2005（11）.