各类灌浆方法介绍

帷幕灌浆在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。

帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力（见图1）。

20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。

分类按防渗帷幕的灌浆孔排数分为两排孔帷幕和多排孔帷幕。

地质条件复杂且水头较高时,多采用3排以上的多排孔帷幕。

按灌浆孔底部是否深入相对不透水岩层划分：深入的称封闭式帷幕；不深入的称悬挂式帷幕。

设计工作内容主要有：①查清工程地质与水文地质情况；②进行现场灌浆试验，以确定灌浆方法、压力、孔距、排距、材料、质量标准与检查方法，并论证灌浆效果；③确定帷幕轴线位置、帷幕深度、厚度（排数）及平面上的长度；④为以后对帷幕的检查或补强加固创造条件。

帷幕灌浆使用的胶凝材料主要是水泥，特殊情况时使用高分子化学溶液，对砂砾石地基多用水泥粘土浆液。

施工混凝土坝岩基帷幕灌浆都在两岸坝肩平洞和坝体内廊道中进行。

土石坝岩基帷幕灌浆，有的先在岩基顶面进行，然后填筑坝体；有的在坝体内或坝基内的廊道中进行，其优点是与坝体填筑互不干扰，竣工后可监测帷幕运行情况，并可对帷幕补灌。

帷幕灌浆的钻孔灌浆按设计排定的顺序，逐渐加密。

两排孔或多排孔帷幕，大都先钻灌下游排，再钻灌上游排，最后钻灌中间排。

同一排孔多按3个次序钻灌。

灌浆方法均采用全孔分段灌浆法。

灌浆压力是指装在孔口处压力表指示的压力值。

岩石帷幕灌浆压力，表层不宜小于1～1.5倍水头，底部宜为2～3倍水头。

砂砾石层帷幕灌浆压力尽可能大些，以不引起地面抬动或虽有抬动但不超过允许值为限。

一般情况，灌浆孔下部比上部的压力大，后序孔比前序孔压力大,中排孔比边排孔压力大,以保证幕体灌注密实。

灌浆开始后，一般采用一次升压法，即将压力尽快升到设计压力值。

当地基透水性较大，灌入浆量很多时，为限制浆液扩散范围，可采用由低到高的分级升压法。

在幕体中钻设检查孔进行压水试验是检查帷幕灌浆质量的主要手段，质量不合格的孔段要进行补灌，直至达到设计的防渗标准。

帷幕灌浆主要施工方法1.钻孔与测斜：采用小口径地质回转钻机，金钢石钻头钻孔，开孔前用“两点法”地锚固定，用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。

第1段灌浆结束后进行孔口管埋设，埋入基岩深度2 m，孔口管采用73 mm的无缝钢管。

钻孔测斜选用KXP-Ⅰ型测斜仪，一般每10 m测1次。

2.钻孔冲洗与简易压水：采用高压水脉动冲洗，冲洗时间不少于30 min，回清水10 min。

灌浆前均进行简易压水试验，压水压力1.0 MPa。

3.制浆与检测：采用集中制浆，分部位供浆，浆液经湿磨机串联磨制后送入搅拌桶，外加剂为UNF-5型高效减水剂，掺量7%。

浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测，要求漏斗粘度小于30 s；细度主要采用沉降法，用激光粒度仪校核，要求每10 t水泥检测1次。

4.自动记录：灌浆记录全部采用自动记录仪。

5.灌浆压力控制：在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系。

混凝土防渗墙在松散透水地基中连续造孔，以泥浆固壁，往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。

它是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一(图1)。

防渗墙按分段建造，一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后构成一个墙段，许多墙段连成一整道墙。

墙的顶部与闸坝的防渗体连接，两端与岸边的防渗设施连接，底部嵌入基岩或相对不透水地层中一定深度，即可截断或减少地基中的渗透水流，对保证地基的渗透稳定和闸坝安全，充分发挥水库效益有重要作用。

它也可作为土石坝中的防渗心墙，还可用以加固渗漏严重的土石坝。

加放钢筋的混凝土防渗墙在工业及民用建筑工程中可作为地下建筑物的基础、隔墙和边墙，也称地下连续墙。

20世纪50年代，混凝土防渗墙的施工技术与工艺起源于意大利，一些国家相继采用。

中国于1958年开始研究出一整套混凝土防渗墙施工技术与工艺。

截至1986年底，中国在水利工程中已建成75道混凝土防渗墙，总截水面积约50万m2,最大墙深74.4m，最大墙厚1.3m。

在各类复杂地层中，如纯砂层、淤泥层、密集孤石层、水下抛填未经压实的砂砾石层，均成功地建成了混凝土防渗墙。

类型按墙的水平截面的形状可分为四种(图2)。

①圆桩柱型(圆孔型)，垂直接缝多，有效厚度小，60年代以来已很少采用；②墙板型（槽孔型），相邻两块墙板套接厚度与中间墙厚相同,适用于深度小于60m的墙；③混合桩柱型（圆孔与双反弧形孔混合型）；④墙板桩柱混合型（槽形孔与双反弧形孔混合型）。

后两种墙型先行建造的圆形桩柱或墙板可起导向作用，较易于保证连接处厚度达到中间处墙厚,适用于深度大于60m的墙。

加拿大马尼克三级坝的深度达131m的混凝土防渗墙就是混合桩柱型墙，是世界深度最大的混凝土防渗墙。

设计依据地基的工程地质与水文条件，结合闸坝结构的要求，确定墙轴线位置，选用墙体材料，初步选定墙厚;然后进行渗流及结构应力计算,确定墙底嵌入基岩或相对不透水层的深度及墙体材料物理力学指标，最终确定墙厚和墙体与防渗体连接的细部设计。

重要工程还要在墙内埋设监测仪器，随时了解墙的运行情况。

防渗效率常用两种方法估算：①建墙后渗流量减少值与同水头下无墙时渗流量的百分比值；②渗流通过防渗墙后的水头损失与全水头的百分比值。

质量优良的防渗墙的防渗效率用上述两种方法估算结果分别可达95％与90％。

常用的墙体材料有素混凝土、掺大量粘土的塑性混凝土、粉煤灰混凝土等。

施工主要程序为：造孔、清孔换浆、终孔与清孔验收、浇筑泥浆下混凝土、全墙质量检查与验收、处理与坝内防渗体的连接。

造孔使用冲击式、回转式、钻铣式钻机或液压抓斗、刮斗等。

造孔作业累计耗用工时约占防渗墙总工期的60％以上，因此造孔机械的选型是缩短防渗墙总工期的关键之一。

同时选用膨润土或优质粘土制成泥浆用以固壁、悬浮和携带岩屑、冷却和润滑钻头。

泥浆的质量也直接影响造孔的进度、质量与安全。

清孔换浆是将孔内含有大量砂粒与岩屑的泥浆更换成质量合格的泥浆，还要把孔两端已浇混凝土表面附着的岩屑和泥皮刷洗干净，以保证墙体混凝土、相邻两墙段的竖直接缝、墙底与基岩接触带的质量。

清孔换浆常用的机具有压缩空气吸泥器、砂石泵、钢丝刷子钻头等。

防渗墙混凝土一般具有适当的强度、较高的抗渗标号、较低的弹性模量，因此混凝土拌和料也要有良好的和易性与较高的坍落度。

采用直升导管法在泥浆内浇筑混凝土能有效地将泥浆与混凝土隔开。

在土坝坝体内浇筑防渗墙混凝土要控制孔内混凝土面的上升速度，以防止坝体开裂。

不论采用何种墙型，相邻墙段之间或桩柱之间的连接工艺是防渗墙施工技术中的难点。

工程实践证明，接缝质量不良常会成为坝基中的隐患。

因此，防渗墙施工中要严格保证质量。

固结灌浆为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能而进行的灌浆工程。

其主要作用是：①提高岩石的整体性与均质性;②提高岩石的抗压强度与弹性模量;③减少岩石的变形与不均匀沉陷。

对混凝土重力坝，多进行坝基全面积固结灌浆；对混凝土拱坝或重力拱坝，还要对受力较大的坝肩拱座岩石进行固结灌浆；对水工隧洞，常在衬砌后进行岩石固结灌浆。

在破碎的岩层中开挖隧洞时,为避免岩石坍塌或集中渗漏,可在开挖前进行一定范围内的斜孔或水平孔超前固结灌浆。

在土石坝防渗体底部设置混凝土垫层时，也常对垫层下部岩石进行固结灌浆。

为保证灌浆质量，需在岩基表面浇筑混凝土盖板或有一定厚度的混凝土后才进行固结灌浆。

岩石地质条件复杂时，一般先进行现场固结灌浆试验，确定技术参数（孔距、排距、孔深、布孔形式、灌浆次序、压力等）。

浅层固结灌浆孔多用风钻钻孔；深层孔多用潜孔钻或岩心钻钻孔。

平面布孔形式有梅花形、方格形和六角形。

排距和最终孔距一般为3～6m,按逐渐加密方法钻灌。

灌浆材料以水泥浆液为主，在岩石节理、裂隙发育地段,吃浆量很大时,常改灌水泥砂浆。

灌浆时先从稀浆开始，逐渐变浓，直至达到结束标准。

灌浆全部结束后，对固结效果的检查方法有：①钻检查孔进行压水试验和岩心检查；②测定弹性波速与弹性模量；③必要时开挖平洞或竖井直观检查。

化学灌浆（Chemical Grouting）是将一定的化学材料（无机或有机材料）配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。

即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理（加固补强、防渗止水），保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。

应用领域1. 大坝、水库、涵闸等基础防渗帷幕和地基或地基断层破碎带泥化夹层加固；2. 大堤、渠道、渡槽等的防渗堵漏及加固;3. 核电站等的地基加固和封闭止水防渗;4. 地上混凝土建筑物、构筑物(如混凝土坝、城市大厦、工厂、油、气和粮库等)的地基加固和裂缝补强加固;5. 地下建筑物(如地铁、人防、隧道等)的防渗、堵漏止水、地基加固和裂缝的补强加固;6. 矿山、工厂有毒废渣、废水和城市垃圾场等截渗工程的防渗帷幕;7. 矿井建设中的涌水堵漏、流沙治理及对软弱地层加固、稳定的预灌浆；8. 石油钻井开采中的堵漏止水、钻孔护壁加固和驱油；9. 桥基加固及桥体裂缝补强；10. 机场跑道和停机坪、公路和铁路特殊路段的软弱地层加固、防渗和混凝土裂缝补强加固；11. 江河海港港工建筑物(如码头、船闸、防波堤等)的基础防渗和加固；12. 文物和古建筑物的裂缝修补和保护等。

.化灌浆材的一般要求化学灌浆材料品种较多，性能各异。

理想的化学灌浆材料其一般性能应符合下列要求:1. 浆液稳定性好，在常温常压下存放一定时间其基本性质不变；2. 浆液是真溶液，粘度小，流动性、可灌性好；3. 浆液的凝胶或固化时间可在一定范围内按需要进行调节和控制，凝胶过程可瞬间完成；4. 凝胶体或固结体的耐久性好，不受气温、湿度变化和酸、碱或某些微生物侵蚀的影响；5. 浆液在凝胶或固化时收缩率小或不收缩；6. 凝胶体或固结体有良好的抗渗性能；7. 固结体的抗压、抗拉强度高，不会龟裂，特别是与被灌体有较好的粘接强度；8. 浆液对灌浆设备、管路无腐蚀，易于清洗；9. 浆液无毒、无臭，不易燃、易爆，对环境不造成污染，对人体无害；10.浆液配制方便，灌浆工艺操作简便；11.浆材货源广，价格低，贮运方便。

目前最常用的化学灌浆材料可分为两大类，六个系列，上百个品牌：一是防渗止水类，有水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等；二是加固补强类，有环氧树脂、甲基丙烯酸甲脂、非水溶性聚氨酯浆等，近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。