无盖重固结灌浆引管法施工工艺试验及应用

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【摘 要】通过海南红岭水利枢纽工程7号坝段生产性试验，从固结灌浆布孔、引管铺设、盖重及灌浆参数的合理选定、灌浆成果等方面进行分析，确立了切实可行的施工技术和工艺，解决了边坡坝段混凝土浇筑滞后及交叉施工干扰的技术问题，有一定的推广应用价值。

【关键词】无盖重固结灌浆；引管法；施工工艺；海南红岭水利枢纽工程

1 试验介绍

海南红岭水利枢纽大坝基础处理工程边坡坝段斜坡部位采用有盖重固结灌浆要随大坝上升对基岩覆盖混凝土2.0 米厚、强度达到50%度后才能进行。采用此种方法施工，容易产生对混凝土内的各类预埋件造成损坏、占用混凝土浇筑直线工期、与混凝土施工干扰等问题。因此，需要进一步研究一种满足工期、质量、安全和环保要求的施工方法，经过业主、设计、监理和施工四方多次会议讨论，拟采用无盖重固结灌浆引管法进行生产性试验，以探求本工程岸坡坝段斜坡部位在无盖重条件下进行固结引管法灌浆的可行性，合适的施工工艺和施工参数。

2 无盖重固结灌浆施工工艺

无盖重固结灌浆在岩基面上直接进行钻孔灌浆作业，其工作先于混凝土浇筑，不会对混凝土浇筑产生干扰，坝基面出露后就可进行灌浆作业。其重点是如何有效封堵表层岩体裂隙问题，以期将表层岩体作为盖重的目的，为防止灌浆过程中串冒，保证灌浆质量，现场配备速凝水泥、棉纱及各种施工工具。

施工中采用已完成的有盖重固结灌浆施工参数，该参数已经试验验证满足设计要求，并展开大面积施工。

灌浆结束标准：在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，结束灌浆。

2.1引管法施工工艺

2.1.1 钻孔

无盖重固结灌浆结束后，孔口0.5m以下采用0.5：1的浓浆进行封孔。混凝土浇筑前，采用100B潜孔钻扫孔至入岩1.0m（比未灌浆段深0.5m，确保灌浆段连续），孔径?90mm（原孔?76mm），孔深误差不得大于20cm。

2.1.2 灌浆管路系统引埋

灌浆引管材料主管及孔内支管均采用PVC管，主管与孔内支管之间采用变径接头连接牢固。进浆主管管径25mm，回浆（兼排气）主管管径25mm，孔内进回浆支管管径15mm。混凝土浇筑前，进行仓号内灌浆管路引埋，每相邻两个同序孔为一组，埋设一套主灌浆管路，各设一根进浆主管、回浆主管（兼排气）， 如某一仓号内最后只剩1个同序固结灌浆孔时，采用单独一套灌浆管路。每个固结灌浆孔内埋设单根进浆支管下至距孔底20cm，单根回浆支管下至孔口以下30cm处。支管伸出孔外部分与相应的进回浆主管连接牢固，安装完毕后孔口10cm深范围内用麻丝及水泥砂浆封堵。灌浆主管延下游方向水平引出坝体混凝土平台侧面外，管间净间距大于30cm ，管距离基岩面30cm并用钢筋架立固定。引管埋设完成后，经监理验收方进行混凝土浇筑。

2.1.3 抬动观测

抬动观测装置应在灌浆作业前完成安装、调试工作。在固结灌浆孔进行裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中，均应连续进行观测，并做详细记录。抬动观测允许变形不大于0.2 mm， 当变形接近允许值时应及时报告各工序操作人员，采取降压限流、间歇等措施，防止发生抬动破坏。

2.1.4 通水检查

灌浆前对每组（套）引管进行通压水检查，由主进浆管进水，回浆管出水。压水压力为0.3 MPa，出水流量不得小于20 L/min；若出水流量小于5 L/min，视为不通，应根据灌浆情况研究处理。

2.1.5 钻孔冲洗

灌浆前对钻孔进行孔壁冲洗和裂隙冲洗。孔壁冲洗采用无压大流量冲洗法，回水澄清后即可；裂隙冲洗采用脉冲冲洗法，冲洗压力为灌浆压力的80%，回水澄清10 min 即可结束，钻孔冲洗总时间不少于30 min。裂隙冲洗结束后24 h 内必须进行灌浆作业，否则灌前应重新进行裂隙冲洗。

2.1.6 压水试验

采用“简易压水”法，灌前压水压力为灌浆压力的80%，若该值大于1 MPa 时仍采用1 MPa，持续压水20 min，每5min 测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量。

2.1.7 灌浆

（1） 钻灌设备及材料。采用100B 潜孔钻进行钻孔； J-400高速搅拌机制浆；3SNS泵送浆；采用FEC-GS3000系列灌浆智能自动记录系统；检查孔采用XY-2型地质钻机施工；灌浆水泥均为P.O42.5 级普通硅酸盐散装水泥。

（2）灌浆工艺及盖重要求。采用分序加密、孔内不分段、全孔一次灌浆的施工工艺，浆液在灌浆泵压力下依次从进浆主管、进浆支管进入孔底，孔内空气、水、浆液由回浆支管、回浆主管流至搅拌槽内，孔内的浆液受压挤入岩体裂隙中沉积胶结，达到固结岩体的目的。整个坝段引管灌浆待混凝土最小盖重大于2.0m 以上时连续灌浆， 也可随混凝土浇筑分次进行灌浆，但要保证灌浆范围内混凝土最小盖重为2.0m。

（3）灌浆压力。Ⅰ序灌浆压力为0.3～0.4MPa，段长1.0 m；Ⅱ序灌浆压力为0.3～0.4MPa，段长1.0 m。

（4）水灰比及变浆标准。水灰比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5：1 等2 个比级，开灌水灰比为2∶1。灌浆过程中应严格控制水灰比，当某一级水灰比浆液灌入300L时注入率与初始值之比大于0.8时，则应加浓一级浆比，否则仍按原比级灌至结束。

（5）结束标准及封孔。在最大设计压力下，当注入率不大于1.0 L/min 时， 继续灌注30 min 即可结束灌浆。灌浆结束后，用0.5：1的浓浆置换孔内和灌浆管路内的稀浆，用纯压式注浆法封孔，封孔压力为0.3MP，屏浆30min后封闭引管管口。

通过固结灌浆处理，岩体波速值均有所提高，平均值提高16.33%、16.59%，声波测试成果均满足设计要求，说明通过固结灌浆处理，岩石的力学性能、弹性模量和抗压强度得到了改善和提高。

3 结论

海南红岭水利枢纽工程坝7号坝段，根据生产性试验灌后的质量检查孔压水检查、声波测试检查结果来看，坝岸斜坡坡无盖重固结引管灌浆的灌后效果明显，在满足灌浆质量的前提下，有效地解决了固结灌浆与混凝土浇筑相互干扰的矛盾，为左、右岸大坝混凝土浇筑创造了有利的施工条件。这种施工工艺可以在海南红岭水利枢纽工程地质条件相近的区域内推广应用，也可用于类似情况的其他工程中。