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灌浆技术与质量管理


灌浆技术与 质量管理

2014-10-29

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上篇 灌浆工程的 基本理论与特点

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1 灌浆的定义
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。

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充填灌浆:被灌体有明显空腔,浆液灌注压力不大。以浆液沉淀后的体 积取代空洞体积,如封孔回填就是这个机理。

渗透灌浆:利用浆液良好的流动性,渗透到比浆材直径大的裂隙或空 隙。
吸渗灌浆:对于低渗透性的岩土,浆液难以通过压力的方式注入。在这 种情况下,浆液与岩土间的润湿性在化学灌浆中起着重要的作用,浆液正 是通过与岩土间的润湿性以吸渗的方式进入到岩土夹泥孔隙中,化学 灌浆。 劈裂(启缝)灌浆:利用较大的灌浆压力,强行将裂隙扩大,再灌注 浆液。 挤密(压密)灌浆:适用于细颗粒的土砂层,使其受到压缩和挤密, 以提高其力学强度的一种灌浆,而不是试图通过浆液灌入土砂层的裂 隙来达到目的。

喷射灌浆(水力切割、搅拌):利用高压水或浆来切割土砂层、中压 气来搅拌土、砂、浆,改善其防渗性能和承载能力。高喷灌浆。

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3 灌浆的分类及灌浆方法 按灌浆材料分
水泥灌浆 化学灌浆 复合灌浆

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按灌浆的作用分
帷幕灌浆 固结灌浆 回填灌浆

接缝灌浆
接触灌浆

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灌浆方式
循环式灌浆
纯压式灌浆

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灌浆方法
自上而下分段灌浆法

自下而上分段灌浆法
综合灌浆法 孔口封闭灌浆法

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4、浆液分类
★ 普通水泥浆液 : ★稳定性浆液: 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》: 系指掺有稳定剂,2h析水率不大于5%的水泥浆液。 ★膏状浆液: “抗剪屈服强度大于100Pa的混合浆液。 ★ 混合浆液:加入粉煤灰 ★化学浆液:

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5 灌浆工程的特点
1 灌浆工程是隐蔽工程 2 灌浆施工是特殊过程 3 灌浆施工是勘探、试验和施工平行进行的作业 4 灌浆施工是专业性和实践性很强的技术

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下篇 基岩帷幕灌浆

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1 帷幕施灌浆施工应具备的条件
(1 )灌浆地段上覆混凝土已经浇筑了足够厚度,或灌

浆隧洞已经衬砌完成。
(2)同一地段的回填灌浆、固结灌浆已经完成。 (3)基岩帷幕灌浆应当在水库开始蓄水以前,或蓄水 位到达灌浆区孔口高程以前完成。 (4)参考规范和设计技术要求。

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2 帷幕灌浆孔的施工次序
帷幕由多排孔组成,下游排孔→ 上游排→中间排 同排帷幕孔一般分三序施工:Ⅰ序孔(含先导孔)→Ⅱ序孔 →Ⅲ序孔。 同排帷幕线上的同序孔可同时施工,两个相邻的孔在先序孔 施工至基岩以下15m后,才可施工后序孔;同一单元内先 序排的最后次序孔施工至15m以下后才可施工后序排的先 序孔,先后次序孔在基岩内钻孔灌浆的间隔高差不小于 15m。 ─●—○—●—○—●—○—●—○—●—○─●—○—

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3 帷幕灌浆孔钻孔的质量控制
孔位误差要求 钻孔方式:回转式、冲击回转 钻孔孔径 钻孔孔斜 孔深

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4 先导孔施工
☆ 先导孔的作用 ☆ 先导孔的布置 ☆ 先导孔的施工方法

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先导孔的施工方法
钻孔、取芯、压水试验

使用岩芯钻机自上而下分段钻孔,采取岩芯,分段安装 灌浆塞进行压水试验。压水试验为三级压力五个阶段的五点 法。 灌浆 先导孔各孔段的灌浆宜在压水试验后进行。 也可在全孔逐段钻孔、逐段进行压水试验至终孔后,再自下 而上逐段安装灌浆塞进行纯压式灌浆直至孔口的。 先导孔灌浆要求同灌浆孔。

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5 灌浆方法与灌浆方式
灌浆方法
自上而下分段灌浆法 自下而上分段灌浆法 孔口封闭灌浆法 综合灌浆法 灌浆方式 循环式灌浆 纯压式灌浆

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6 孔口封闭灌浆法
定义
孔口封闭灌浆法——在钻孔的孔口安装孔口管,自上而下分段
钻孔和灌浆,各段灌浆时都在孔口安装孔口封闭器进行灌浆的方 法。插件\孔口封闭器(终图).dwg

孔口封闭法的设备配置 孔口封闭法的工艺流程 孔口封闭法的技术要点

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1-钻机;2-高压灌浆泵;3-送液器;4-灌浆管(钻杆);5-高压胶管;6-高压阀门 7-孔口封闭器;8-吸浆管;9-回浆管;10-储浆桶;11-压力表(记录仪未在图中绘出)

6.1 孔口封闭灌浆法的设备配置
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a-孔口管段钻进;b-孔口管段灌浆;c-镶铸孔口管;d-第二灌浆段钻进; e-第二灌浆段灌浆;f-下一灌浆段钻孔、灌浆
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6.2 孔口封闭法施工程序示意

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6.3 孔口封闭法灌浆的质量控制要点
☆ 孔口段段长 ☆ 孔口段灌浆 ☆ 孔口管镶铸 ☆ 孔口封闭器 ☆ 射浆管 ☆ 孔口各段灌浆 ☆ 裂隙冲洗及简易压水 ☆ 活动灌浆管与观察回浆 ☆ 灌浆结束条件 ☆ 不待凝

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7 灌浆压力
决定灌浆压力的因素 防渗帷幕承受水头的大小 《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999 规定,防渗帷 幕 “灌浆压力应通过试验确定,通常在帷幕孔顶段取 ( 1.0 ~ 1.5 )倍坝前静水头,在孔底段取( 2 ~ 3 )倍 坝前静水头,但不得抬动岩体。” 地质条件 通常岩石坚硬、完整,灌浆压力可以高一些,反之 灌浆压力应当小一些。

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8、对浆液性能的一般要求 (1)粘度较低,流动性好,可渗透到细裂隙中;
(2)流动范围能够控制,不要流失过远; (3)稳定性好,能较长时间存放; (4)无毒性,无污染; (5)浆液凝结后无收缩现象; (6)浆液结石抗压、抗渗、抗老化性能好; (7)配制和灌注操作简单; (8)材料来源丰富,价格便宜。

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9、浆液变换原则
根据岩石的实际情况,恰当地控制浆液浓度的变换

是保证灌浆质量的一个重要因素。
一般是由稀浆开始,逐级变浓,直到达到结束条件。 过早地换成浓浆,常易将细小裂隙进口堵塞,致使未能 填满灌实,影响灌浆效果; 但灌注稀浆过多,浆液过度扩散,造成材料浪费, 也不利于结石的密实性。

一般灌浆段内的细小裂隙多时,稀浆灌注的时间应 长一些;反之,如果灌浆段中的大裂隙多时,则应较快 换成较浓的浆液,使灌注浓浆的历时长一些。
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10 特殊情况处理
☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 冒浆 串浆 中断 绕塞渗漏 铸管(“抱 钻”) ☆ 复灌 ☆ 岩体抬动 ☆ 微渗漏孔段的灌浆 ☆ 大渗漏通道和地下 动水的灌浆 ☆ 孔口涌水 ☆ 浆液失水变浓

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11 灌浆结束条件

灌浆压力、注入率—时间曲线
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持续时间:灌浆达到设计压力,注入率小于规定值后, 持续灌浆的时间。

屏浆:灌浆段的灌浆工作达到结束条件后,为使已灌 入的浆液加快凝固、提高强度,继续使用灌浆泵对灌 浆孔段内施加压力的措施。 闭浆:灌浆段的灌浆工作结束后,为防止孔段内的浆 液返流溢出,继续保持孔段封闭状态的措施。

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灌浆结束条件(电力行业标准)
《水工建筑 物水泥灌 浆施工技术规范 》 DL/T 51482001: 自上而下分段灌浆法,灌浆段在最大设计压力下,注入 率不大于1L/min后,继续灌注60min; 自下而上分段灌浆法,在该灌浆段最大设计压力下,注 入率不大于1L/min后,继续灌注30min。 孔口封闭灌浆法:在最大设计压力下,注入率不大于 1L/min,继续灌注60min~90min。

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12 封 孔
导管注浆法 全孔灌浆法 分段灌浆法

封孔过程中的灌浆
孔口处理

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灌浆资料整理

灌浆施工开工前,应设计好全套灌浆资料表格,经监理审批后利用:

(1)灌浆施工记录表(钻孔、压水、灌浆记录表、抬动观测表);
(2)灌浆孔成果一览表;插件\插件1.xls (3)灌浆分序统计表;(耗灰量递减规律) (4)灌浆综合统计表;插件\插件2:帷幕灌浆综合统计表.xls (5)检查孔压水试验成果表插件3:14#坝段固结灌浆检查孔压水试验成果 表.xls; (6)灌浆工程完成情况表;

( 7 )各次序孔透水率及单位注入量频率曲线插件 4\ 索风营 783 频率曲 线.dwg;
(8)帷幕灌浆综合剖面图插件5\左612帷幕灌浆竣工图.dwg。

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灌浆综合统计表
单位注灰量频率 单 元 排 序 灌 浆 次 序 Ⅰ 下游排 Ⅱ Ⅲ 钻孔 灌浆 孔 长度 长度 数 (m) (m) 单位 注 废 总 注入量 总 灰 弃 耗量 段 (kg/m) (kg) (kg) (t) 数 水泥用量
(区间段数/频率%)

透水率频率 平均 透水 率 (Lu)
(区间段数/频率%)

〈10

10~ 100

> 100

总 段 数

<1

1~5

>5

一 单 元
上游排

小计 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 小计 合计













— —

— —





总计









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灌浆报表存在的一些常见问题
1 签名不规范、字迹潦草; 2 原始资料缺失; 3 钻孔报表填写不及时、不准确 ; 4 灌浆资料表头参数输入错误(压力、水灰比、段位及 段长、年月日等)、进入程序错误(如应进入简易压水 程序进行裂隙冲洗及简易压水施工,实际进入的是裂隙 冲洗程序进行的裂隙冲洗及简易压水施工); 5 压力控制不满足技术要求;

6 变浆不符合技术要求;
7特殊情况处理不符合技术要求。

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14、帷幕灌浆质量检查
序号 项 目 检 查 方 法 质 量 标 准

1 2

孔位允许偏差 孔口管镶铸

现场测量 过程控制、现场检测

≤10cm 牢实,不冒水,露出地表5cm

3
4 5 6

阻塞位置
射浆管深度 孔深偏差 孔斜率

现场检测
现场检测 现场测量 现场测量、计算

基岩面以上20~50cm或孔口
距孔底不大于50cm 不得小于设计孔深,但超深≤20cm 符合设计要求

7
8 9 10 11 12 13 14 15

裂隙冲洗
压水试验 使用压力 灌浆段长 浆液比重 混合浆液配比 浆液变换 结束标准 灌浆中断情况

现场控制、自动记录仪记录
现场控制、自动记录仪记录 现场控制、自动记录仪记录 现场测量 现场检测、自动记录仪记录 过程控制 现场检测 现场控制、自动记录仪记录 现场控制、自动记录仪记录

符合设计要求
符合规程要求 符合设计要求 符合设计要求 符合设计要求 符合设计要求 符合设计要求 符合设计要求 经检查分析不影响最终质量

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封孔
灌浆记录

现场检测
自动记录配以人工记录

施工过程符合要求,封后密实无渗水
齐全、清晰、准确

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(1)帷幕灌浆最终质量检查以检查孔的压水试验成果 资料为主,并结合对钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和 测试成果的分析进行综合评定。 (2)灌浆过程中和灌浆结束后,及时整理各种资料, 在灌浆结束后7天内或在监理工程师指示的时间内,将 有关资料提交监理工程师,以便确定检查孔位置。 (3)检查孔由监理工程师根据灌浆成果分析及现场施 工情况布置,其位置一般选在:①帷幕中心线上;② 岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位;③ 末序孔注入量大的孔段附近;④钻孔偏斜过大的部位; ⑤灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量可能有 问题的部位。

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(4)帷幕灌浆检查孔的数量为灌浆孔数的10%,每个 单元工程内至少布置有1个质量检查孔。 (5)检查孔压水试验在该部位灌浆结束14d后进行, 压水试验压力及方法根据灌浆试验或设计确定。 (6)经检查合格的检查孔均需按灌浆孔要求进行灌浆 封堵,对于有不合格孔段的检查孔采用孔口封闭法进 行灌浆处理,灌浆要求与帷幕灌浆一致。 (7)封孔质量检查:先导孔、帷幕灌浆孔灌浆封孔结 束后,为检查封孔效果,由监理工程师指定的孔位, 进行扫孔取芯检查,主要检查水泥结石芯样的密实程 度。每个坝段或每个帷幕灌浆单元至少抽查一个孔的 封孔质量,若抽查不合格,则加倍进行抽查。
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15、对质检工程师的专业要求
对设计技术要求的理解 对图纸和施工工艺、工序的理解 对现行规范的理解 对现场施工情况的随时把控

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