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| 灌漿 |
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中文名: 灌漿 外文名: Grouting 應用學科: 環境科學 適用領域: 環境生態 分 類: 化學灌漿、接縫灌漿等 機 具: 鑿岩機等 |
灌漿是將某些固化材料，如水泥、石灰或其他化學材料灌入基礎下一定範圍內的地基岩土中，以填塞岩土中的裂縫和孔隙，防止地基滲漏，提高岩土整體性、強度和剛度。在閘、壩、堤等擋水建築物中，常用灌漿法構築地基防滲帷幕，是水工建築物的主要地基處理措施。[1]
簡介
灌漿是通過鑽孔(或預埋管)，將具有流動性和膠凝性的漿液，按一定配比要求，壓入地層或建築物的縫隙中膠結硬化成整體，達到防滲、固結、增強的工程目的。灌漿按其作用可分為帷幕灌漿、固結灌漿、回填灌漿、接觸灌漿、接縫灌漿、補強灌漿和裂縫灌漿等；按灌漿材料可分為水泥灌漿、黏土灌漿、瀝青灌漿及化學材料灌漿等。
分類
①按組成灌漿漿液材料劃分為：水泥灌漿、水泥砂漿灌漿、粘土灌漿、水泥粘土灌漿、硅酸鈉或高分子溶液化學灌漿；
②按灌漿所起的作用劃分為：防滲帷幕灌漿，岩石固結灌漿，填充隧洞混凝土襯砌層與岩石之間空隙的回填灌漿，混凝土壩體接縫灌漿，填充鋼板襯砌與混凝土之間縫隙、混凝土壩體與基岩之間縫隙的接觸灌漿，填充混凝土建築物或土堤、土壩裂縫或空洞的補強灌漿；
③按被灌地層的構成劃分為：岩石灌漿、岩溶灌漿（見岩溶處理）、砂礫石層灌漿和粉細砂層灌漿；
④按灌漿壓力劃分為:小於40×105Pa的常規壓力灌漿,大於40×105Pa的高壓灌漿;
⑤按灌漿機理劃分為:採用一般壓力的壓入式灌漿，採用較高壓力將岩石中原有裂隙撐大或形成新的裂隙的劈裂式灌漿。
設計
設計前需做好工程地質和水文地質勘探，掌握岩性、岩層構造、裂隙、斷層及其破碎帶、軟弱夾層、岩溶分布及其充填物、岩石透水性、砂或砂卵石層分層級配、地下水埋藏及補給條件、水質及流速等情況。進行壩體補強灌漿設計時，摸清裂縫、架空洞穴大小及分布情況。規模較大的灌漿工程需進行現場灌漿試驗，以便確定灌漿孔的孔深、孔距、排距、排數，選定灌漿材料、 壓力、 順序、施灌方法、質量標準及檢查方法等。灌漿壓力是一項重要參數，既要保證灌漿質量，又要不破壞或抬動被灌地層和建築物。一般先用公式算出初定數值，通過灌漿試驗最後選定灌漿壓力。
施工
岩心鑽機的鑽進方法，根據岩石硬度及完整性，可選用硬質合金、鋼粒或金鋼石鑽進。鋼粒鑽進時研磨的岩粉或鐵屑常易堵塞孔壁裂隙，影響灌漿質量。在砂礫石層中鑽孔，多採用優質泥漿固壁。在岩基中鑽孔要分段測量孔斜，據以分析灌漿質量。為保證岩石灌漿質量,灌前要用有壓水流沖洗鑽孔,將裂隙或孔洞中的泥質充填物衝出孔外，或推移到灌漿處理範圍以外。按一次沖洗的孔數分為單孔沖洗和群孔沖洗。按沖洗方法分為壓力水連續沖洗、脈動沖洗和壓氣抽水沖洗。沖孔後灌漿前，每個灌漿段大都要做簡易壓水試驗，即一個壓力階段的壓水試驗。其目的是：
①了解岩層滲透情況，並與地質資料對照；
②根據滲透情況儲備一個灌漿段用的材料並確定開灌時的漿液濃度；
③查看岩層滲透性與每米灌漿段實際灌入乾料重量的大致關係，檢查有無異常現象；
④查看各次序灌漿孔的滲透性隨次序增加而逐漸減少的規律。
各類灌漿施工都要按規定順序進行，分為一序孔、二序孔、三序孔等,隨着序數增加,灌漿孔逐漸加密。
單孔灌漿方法有兩種：
①全孔一次灌漿法，以灌漿塞封閉孔口，有壓漿液灌入到全孔的岩層裂隙中，適於淺孔灌漿；
②全孔分段灌漿法,將全孔自下而上分成若干段，用灌漿塞將其中一段與相鄰段隔離，有壓漿液只灌入到該段岩石裂隙中，適於深孔灌漿。
按漿液注入方式，又分為:
①純壓式灌漿法,灌入的漿液都壓入岩石裂隙中，不讓其返回地面,如化學灌漿多為定量灌漿，常採用這種方式；
②循環式灌漿法，注入的漿量大於裂隙吸漿量，多餘漿液經回漿管返回攪拌機。其主要優點是漿液不易沉澱,有利於保證灌漿質量，帷幕灌漿或固結灌漿多採用這種方式。
灌漿過程中可能出現的事故有：
①灌漿中斷；
②地面抬動；
③串漿、冒漿或繞塞返漿。
發生事故後應立即查明原因，及時採取處理措施，必要時停工處理。每個灌漿孔灌漿結束後都要用機械壓漿法封孔。封孔質量非常重要，直接影響到建築物的安全。
質量評價
地基灌漿結束若干天后，通常要鑽一定數量的檢查孔，進行壓水試驗。通過對比灌漿前後地層滲透係數和滲透流量的變化，對施工資料和壓水試驗成果逐孔逐段分析，再與其他試驗觀測資料一起綜合評定才能得出符合實際的質量評價。
檢查灌漿效果的方法還有：
①工程地球物理勘探檢查；
②從檢查孔採取岩心試驗檢查；
③大口徑鑽孔直觀檢查；
④孔內攝影或電視檢查。
規定
1噴射灌漿前應對高壓泵、空壓機、高噴台車等機械和供水、供風、供漿管路系統進行檢查。下噴射管前，宜進行試噴和3min～5min管路耐壓試驗。對高壓控制閥門宜安設防護罩；
2下噴射管時，應採用膠帶纏繞或注入水、漿等措施防止噴嘴堵塞；
3在噴射灌漿過程中，出現壓力突降或驟增、孔口回漿變稀或變濃、回漿量過大、過小或不返漿等異常情況時，應查明原因並及時處理；
4噴射灌漿過程中應有專人負責監測高壓壓力表，防止壓力突升或突降；
5下噴射管時，遇有嚴重阻滯現象，應起出噴射管進行掃孔，不能強下；
6高壓泵、空壓機氣罐上的安全閥應確保在額定壓力下立即動作，應定期校驗安全閥，校驗後不得隨意調整；
7單孔高噴灌漿結束後，應儘快用水泥漿液回灌孔口部位，防止地下空洞給人身安全和交通造成威脅。
機具
鑽孔和灌漿使用的主要機具有:
①鑿岩機,鑽孔孔徑為32～65mm,在岩石中鑽深小於15m；
②岩心鑽機，鑽孔孔徑為56～110mm，在岩石中鑽深大於15m；
③灌漿泵，按其構造和工作原理分為往復式泵、隔膜泵和螺旋泵等，主要根據灌漿要求的壓力和流量選用；
④漿液攪拌機，分為旋流式、葉槳式和噴射式，攪拌機要保證機內漿液不沉澱和施工不間斷；
⑤灌漿塞,用橡膠製成,緊套在灌漿管上，外徑略小於鑽孔直徑，加壓後，外徑增大可嚴密封堵灌漿段上部或下部。
⑥灌漿記錄儀，用來記錄每個孔段灌漿過程中每一時刻的灌漿壓力、注漿率、漿液相對密度（或水灰比）等重要數據。
灌漿材料
灌漿材料是防滲堵漏或加固地層的專用材料。有固體顆粒材料和化學材料兩種。前者有水泥、黏土、瀝青；後者有水玻璃類、木質素類、丙烯酰胺類、丙烯酸鹽類、氨基樹脂類、環氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類和聚氨酯類等。具有黏度低、流動性好，通過注漿設備能順利地灌入地層或構築物的縫隙及空洞中；凝結硬化後，有良好的抗滲性和耐久性，能填充空隙，起防滲堵漏固結作用。水利工程中主要用於基礎的防滲帷幕灌漿和構築物裂縫的防滲堵漏灌漿等。環氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類及部分聚氨酯類，硬化後具有相當高的強度，還能起到補強作用。水利工程中主要用於壩身、底孔、涵管、閘底板等受力部位裂縫的補強灌漿，或用於構築物之間的接縫補強灌漿。
基本流程
灌漿施工的基本過程：鑽孔一洗孔與沖孔一壓水試驗一灌漿一封孔一質檢。
參考來源