岩基灌浆的时间应结合工程进度的总体安排,结合考虑施工导流、坝基开挖与坝体填筑和水库蓄水等,做出统一安排。
固结灌浆可以安排在坝基开挖以后,混凝土浇筑以前进行,也可以安排在混凝土浇筑以后进行。混凝土浇筑以前进行灌浆属无盖重灌浆,其优点是可以根据基岩表面的节理裂隙分布情况,有针对性的灌浆加固。其缺点是为了避免因灌浆而导致基岩抬动,不能选用较高的灌浆压力,同时基岩表层也容易产生冒浆、漏浆等事故,影响灌浆质量。如果灌浆选择坝基开挖后,等坝基接触的混凝土(如趾板、混凝土基座等)完毕再进行灌浆,常称为有盖重灌浆。有盖重灌浆应在盖重混凝土达到其设计强度的50%后进行。这种灌浆的优点是可以提高灌浆应力,增强了灌浆质量;可以免去处理漏浆、冒浆等事故;其缺点为增加了钻孔的工作量,而且,钻孔在穿越混凝土结构时,容易造成钢筋、冷却水管等的破坏。为了确保固结灌浆的质量,有些工程要求固结灌浆分两期进行,第一期采用低压灌浆,一般多安排在混凝土浇筑前进行;第二期为中压或高压灌浆,安排在混凝土结构施工到一定厚度时进行。这样虽增加了工作量,但对灌浆质量却更有保障。
照片 无盖重灌浆 照片 有盖重灌浆
帷幕灌浆的主体应安排在水库蓄水以前进行完毕,这样容易保证灌浆的质量。若在水库蓄水以后进行灌浆,灌浆孔内将承受较大的水压力,增加了施工的困难。由于地下水流速加大,浆液容易流失,影响帷幕质量。因此一些工程将帷幕灌浆安排专门设置廊道中进行,这样就解决了灌浆与混凝土浇筑在时间上的矛盾。
接触灌浆通常安排在坝体混凝土冷却到稳定温度以后进行,以防止混凝土收缩拉裂,是灌浆的不到应有的效果。
对于已完灌浆或正在灌浆地区,其附近30m范围内不得进行爆破作业,以防对浆体的破坏。如必需进行爆破,应有相应的减震措施,并征得设计、监理及业主同意。
坝基处理的钻孔可分为:先导孔、灌浆孔、抬动观测孔、检查孔和排水孔。
重力坝坝基固结灌浆孔的布置范围和具体位置,应结合坝基工程地质条件、坝高和灌浆试验资料确定:
1 一般宜在坝基上游和下游坝基宽度的1/4~1/3范围内布置灌浆孔进行固结灌浆。例如潘家口水库大坝、白山水电站大坝各自在坝基的上下游 3~5m 和 5~10m 范围内均进行了固结灌浆。印度的巴克拉混凝土重力坝,高 226m,全基础面积和坝踵上游 15m,坝趾下游 l8m 的范围内 均进行了固结灌浆。
1 防渗帷幕上游的坝基宜布置进行固结灌浆;
图 3-1 固结灌浆布置体
1 廊道 2 帷幕灌浆 3 固结灌浆 4 排水
3 断层破碎带及其两侧影响带或其他地质缺陷应加强固结灌浆
4 坝基中的岩溶洞穴、溶槽等,在清挖回填后其周边应根据岩溶分布情况适当加强固结灌浆。
固结灌浆的孔距、排距应根据开挖以后的地质条件通过灌浆试验确定。根据我国一些混凝土大坝的固结灌浆资料统计,最终孔距一般在 2.5~5m 之间,而排距等于或略小于孔距。国外的一些大坝基础固结灌浆,其最终孔距和排距多在10~20ft(3.05~6.1m) 范围内变化。日本坝基岩层灌浆施工规范规定:坝基全面进行均匀的固结灌浆时, 第Ⅰ次序固结灌浆孔的孔距可取 5~10m,而后根据灌浆情况,逐次加密,最终孔距达到 2.5~5m。
固结灌浆孔在平面上通常都按梅花型布置,对于较大的断层和裂隙带应专门布孔。灌浆孔的方向应根据主要裂隙的产状结合施工条件确定,使其尽可能多的穿过节理裂隙。
固结灌浆深度应根据坝高和地质条件采用5m~8m。对帷幕上游的固结灌浆深度可采用8m~15m。
对土质心墙坝的固结灌浆,可沿土质防渗体与基础接触面整个范围内布置,根据地质情况,孔排距可取3.0m~4.0m,深度宜取5m~10m;
对于混凝土面板堆石坝的趾板和沥青混凝土心墙坝的基座下的固结灌浆,应采用铺盖式,视地质情况宜布置2~4排,深度不小于5m。
重力坝坝基的帷幕灌浆的排数、排距和孔距,应根据工程地质和水文地质条件、作用水头以及灌浆试验资料来确定。考虑到帷幕灌浆上游的固结灌浆能够起到加强地基浅层的防渗作用,因此,我国的经验:一般情况下,对100m以上的高坝,帷幕灌浆可采用两排;100m以下的中低坝,可采用一排帷幕灌浆。我国刘家峡、响洪甸和石泉等工程就是采用一排帷幕灌浆。帷幕灌浆的孔、排距应由灌浆试验确定,一般可采用孔距1m~3m,排距可略小于孔距。
对于土石坝灌浆帷幕应布置在坝的防渗体底面的位置,鲁布革和小浪底固结灌浆均按心墙和基岩接触面全部布置灌浆孔。帷幕灌浆的排数、排距、孔距和灌浆压力应结合工程地质和水文地质条件、作用水头及灌浆试验资料确定。我国“规范”(DL/T5395—2007)和(SL274—2001)均建议帷幕灌浆宜采用一排,基岩破碎带部位和喀斯特地区可采用两排和多排。早期的设计采用按允许渗透比降确定计帷幕厚度的方法,这是原苏联的采用的方法,新规范修订时明确予以取消。欧美各国在比较坚硬的岩石中,通常只采用单排帷幕(如安布克劳坝、德本迪汗坝和渥洛维尔坝),只是在岩石裂隙、破碎带很发育时,才采用双排或多排。多排帷幕灌浆孔宜按梅花型布置,排距、孔距宜小于1.5m~3.0m。
混凝土面板堆石坝趾板和沥青混凝土心墙坝的混凝土基座的帷幕灌浆,可与固结灌浆结合,布置在趾板或混凝土基座的中部。一般均为一排,特殊不利地质条件时,如断层破碎带可设两排或多排。孔距1.5m~3m,排距略小于孔距。
钻孔是灌浆施工的第一道工序,是实现帷幕灌浆的先决条件,只有通过特设的钻孔,才能进行灌浆。灌浆孔的位置应符合设计位置的要求,帷幕灌浆孔的实际位置与设计位置不得超过10cm。因故需变更孔位时,应征的设计方的同意。
照片 钻孔
钻孔的机械有冲击是和回转式两种。回转式钻机钻进速度高,受孔深、孔向和岩石坚硬程度限制较小,同时有课采取岩芯芯样,常被用来钻设深孔。冲击式钻机,构造比较简单,但受孔深、孔向和岩石硬度的限制,尽在孔深小于10m的钻孔中使用。其他还有风钻和架钻可供使用。灌浆质量与钻孔质量密切相关,对钻孔质量总的要求是:确保孔向、孔深符合设计要求,力求钻孔上下孔径均匀,孔壁平顺,钻进过程中生成的岩粉、碎屑较少。这样才可以保证灌浆塞在钻孔中卡紧,避免灌浆时反浆。孔中过多的岩粉屑,将容易阻塞孔壁上的裂隙,影响灌浆质量。合理的选择钻具,遵守钻孔工艺要求就能够克服上述不足。
钻孔深度和钻孔方向是保证灌浆质量的关键。如果钻孔方向发生偏斜,钻孔深度又未达到要求,其后果是由各钻孔所注入的浆液,其扩散范围不能互相搭接,坝基中存在漏水通道,如图3-2所示。因此必须严格控制孔深和孔斜。
图 3-2 孔向、孔深不合要求时所形成的帷幕
孔深易于控制,只需根据钻杆长度即可确定。孔斜则比较难,特别是钻进斜孔时,控制钻孔方向就更困难。因此,在钻进过程中应经常检测孔斜,及时纠正。
钻孔测斜仪器种类较多,可根据工程实际需要选用。
垂直或顶角小于5º的帷幕灌浆孔,其孔底的偏差值不得大于表3-1 的规定。
表3-1 帷幕灌浆孔孔底允许偏差 (单位:m)
孔深(m) |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
最大允许偏差值(m) |
0.25 |
0.50 |
0.80 |
1.15 |
1.50 |
2.00 |
2.50 |
要有效控制孔斜,必须加强钻孔的施工的工艺控制。
若钻孔偏斜超过设计要求而又无法纠偏时,可采用的补救措施有:重钻新孔或在废孔旁另设一检查孔。检查孔一方面可检查已灌浆的质量,另一方面可做补强孔,弥补原灌浆孔偏斜过大的不足。
灌浆孔的孔径,一般多为59mm或76mm,在保证灌浆质量的前提下,一般宜优先选用小口径钻孔,但不得小于46mm。检查孔的孔径要稍大一些,一般可为76mm或91mm。使用同一种方法钻进,采用较小孔径时进尺较快,成本低,同时孔中浆液流动速度较快,这就减少了浆液在孔中的沉淀,从而减少射浆管内备凝堵事故。我国茅坪溪帷幕灌浆孔孔径为φ76mm;检查孔孔径φ91mm。固结孔孔径φ48mm~φ60mm;固结检查孔孔径φ91mm。
钻孔完成以后,为了提高灌浆质量,取得良好的灌浆效果,在灌桨前必须清除钻孔中残积的岩粉,清除裂隙或空洞中所充填的粘土杂质等物。一般常用的方法就是钻孔冲洗和裂隙冲洗。
1 钻孔冲洗
钻孔冲洗的目的是将残存在孔底和粘附在孔壁处的岩粉、碎屑等杂质冲出孔外,以免堵塞裂隙的进口,影响液浆灌入。
钻孔钻到预定的段深并取出岩芯后,将钻具下入至孔底,用大流量水进行冲洗,直到回水变情,孔内残存杂质沉积厚度不超过10~20cm时,结束冲洗。
2 裂隙冲洗
裂隙冲洗的目的是用压力水将岩石裂隙或空洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物冲出孔外,或是将充填物推移到需要灌浆处理的范围以外,这样将裂隙冲洗干净后,利于浆液流进并与裂隙接触面胶结坚固,起到防渗和固结作用。使用压力水进行裂隙冲洗时,在钻孔内需要下入灌浆塞。裂隙冲洗种类,可分单孔冲洗、群孔冲洗两类。
单孔冲洗仅能冲净钻孔本身和钻孔周围较小范围内裂隙中的填充物,因此,这种冲洗方法适用于较完整的、裂隙发育程度较轻的、泥质充填不严重的岩层。单孔冲洗有三种方法。
照片 钻孔冲洗
(1) 高压压水冲洗
冲洗时,尽可能地升高压力,使整个冲洗过程在大的压力下进行,以便将裂隙中的充填物向远处推移或压实。在冲洗过程中,要注意检测,控制冲洗压力,防止岩层抬动和变形。
在地质条件比较好、岩石也较完整的情况下,常采用高压冲洗,冲洗压力为灌浆压力(可由灌浆试验或先导孔试验确定)的80%,若该压力超过1MPa时,则采用1MPa压力进行冲洗。借用压力水进行冲洗,直至返出的水洁净。高压压水冲洗结束的标准,一般为回水清澈干净,流量稳定延续10~20min即可停止冲洗。
如果因为渗漏量大,升不起压力,那就尽水泵的能力往孔内压水,增大流量,加快流速,增强水流冲刷充填物的能力,使之能携带充填物走得远些,这样对增进冲洗裂隙的效果是有利的。
图 3-3 高压冲洗流量变化
1 0~50m孔深的岩石; 2 50m~100m孔深的岩石
某工程,基岩裂隙发育,其中充填细粘土,在灌浆处理前,曾做了冲洗试验。冲洗的结果,见图3-3,压力从低压开始,逐级升压,每级升压0.2MPa。在两种不同深度的岩石中,分别升压到1.6~1.7MPa和2.5~2.6MPa。此时流量最大,而后压力逐渐下降至初始压力。下降过程中,在同一级压力下,其流量却较原先升压阶段时大得多。图3-3中A点、B点处的流量较前增大很多,表示裂隙中充填细粘土己被冲动。试验结果表明,裂隙中泥质充填物的冲洗范围不仅1~2m,而是更远,特别是在具有大裂隙的地带,泥质充填物会沿裂隙冲散得很远,有时达几十米,采用这个方法冲洗后,灌浆效果较好。
(2)高压脉动冲洗
高压脉动冲洗,就是用高低压反复冲洗。操作方法是:首先用高压冲洗,冲洗压力为灌浆压力的80%,若该压力超过1MPa时,则采用1MPa压力进行冲洗。连续冲洗5~10min后,将孔口压力在极短时间内突然降到零,形成反向脉冲流,将裂隙中的泥质碎屑带出,回水多呈浑浊色。当回水由浑变清后,再升高到原来的冲洗压力,持续几分钟后,再次突然下降到零。如此一升一降,一压一放,反复冲洗。冲洗结束标准为回水洁净后,再延续10~20min为止。使用这种方法冲洗,压力差值愈大,冲洗效果愈好。新安江、富春江和湖南镇等大坝基础帐幕灌浆孔曾广泛采用此法冲洗;青铜峡大坝基础灌浆孔也曾采用这种方法冲洗,都取得了比较好的效果。
(3)扬水冲洗
在地下水位较高,地下水补给条件良好的钻孔中适用扬水冲洗。操作方法是:将管子下到孔底,上端接风管,通入压缩空气,使孔内的水与空气混合,由于气水混合体的比重轻,孔侧地下水压力的作用以及压缩空气的释压膨胀与返流作用,将孔内水向上喷射出孔外,孔内的泥质碎屑也就随水喷出孔外。连续地通气喷水,钻孔周围裂隙中的泥质便不断地随水流到孔内,而后又被喷射出来,这样地反复连续冲洗,效果良好。青铜峡大坝帷幕灌浆有些孔曾采用过这种方法冲洗,效果尚好。必要时,可以向孔内加水,造成孔内水位增高的条件,淹没系数大,扬水效率高,增进扬水冲洗效果。
(1) 冲洗方法 群孔冲洗是把两个或两个抽上的孔组成一个孔组,进行冲洗。它的作用是把本组内各钻孔间岩石裂隙中的充填物经冲洗而清除出孔外。由于把裂隙中的填充物冲走和排除了裂隙进口的堵塞,这样便给灌浆处理的岩石提供了可灌的条件,如图3-4所示。为了消除A、B两孔之间裂隙中的填充物,可先向A孔压水,经过冲洗,使裂由填充的从B孔冲出(如图中的虚线所示);然后,再向B孔压水,经过冲洗,使裂隙填充物从A孔冲出。这样反复多次进行冲洗,将两孔间隙中的填充物冲洗,再行灌浆,以保证灌效果。
图 3-4 群孔冲洗裂隙示意图
群孔冲洗,主要是使用风和压力水。冲洗时,轮换地向某一个孔或几个孔压入风或压入水或是风水联合压入。使由另一个孔或几个孔出水,这样的反复交替冲洗,直到各孔喷出的水都已是清水后停止。
图3-5 群孔冲洗示意图
要将裂隙冲洗干净,冲洗压力要高,水量要大。因为压力高才易于冲通裂隙;水量大,裂隙中的流速才大,这才有可能冲掉泥质,并将其携带出来。如果裂隙虽然已经冲通,但是流速很小,就难起到显著的冲洗效果。
当孔深较大时,孔内地质结构将发生变化,常需要根据不同分段进行冲洗。各冲洗段应划分短些,如果冲洗段过长,则段内所遇到的裂隙数目增多,一旦冲通一条或少数裂隙,冲洗水就会比较容易地地直沿着这些初姑冲通的裂隙流动,而其他大多数裂隙就很有可能受不到有效的冲洗。
群孔冲洗时冲洗孔组的划分,原则上要求凡是裂隙相串通的钻孔,应划分在同一组内。但同一组内钻孔的数目也不应过多,一般以3~5个为宜。否则会增加施工的困难。
为了增进冲洗效果,可在冲洗液中加入一些化学剂,如碳酸钠(Na2CO3)、苛性钠(NaOH)、碳酸氢钠等(国外有的坝采用过六偏磷酸钠的),以促进泥质充填物的溶解,有助于迅速冲洗。加入化学剂的品种及共用量,府根据试验而定。
(2)群孔冲洗施工中存在的问题
① 群孔冲洗的方法和效果问题 目前群孔冲洗仍多是采用风和压力水,必要时再加入某些化学剂。经多次实践表明,采用这种冲洗方法,仅能冲洗出裂隙中央泥的一部分,并不能全部冲出,因为只要有少数的裂隙通路被水冲开后,大部分水量由此冲出,其他地区水力减弱,不能冲净。所以,在什么地质条件下,应采取什么方法冲洗,尚难明确规定。
① 群孔冲洗施工的安排问题 钻孔浅,各孔又采用一次灌浆法时,这项工作尚好安排。如果钻孔深,各孔又是采用分段灌浆法时,需要机械数量多,施工时间又长,则钻孔、冲洗、灌浆三个工序在施工上便不易安排。
③ 群孔冲洗后的群孔灌浆问题 群孔冲洗的目的,就是希望孔与孔之间能够串通,通过冲洗将裂隙中的填充冲洗净。凡是经冲洗已串通的孔,宜采用群孔灌浆法,最好是一个泵灌一个孔,同时进行,这样才易于保证灌浆质量。但在实际灌浆中,各孔灌浆压力不好控制,灌浆施工比较困难。
④ 群孔冲洗和灌浆次序问题 群孔冲洗和灌浆易于打乱“逐渐加密”的灌浆施工原则,有时可能影响帷幕灌浆质量,前面已简单地叙述了单排孔、双排孔和三排孔冲洗孔组的划分及灌浆次序的情况,这仅是对施工提出的要求,实际在施工时冲洗的情况将是多种多样的,有的孔相互串通,也有的孔各不相通,灌浆情况也是复众多变的,常常会造成与灌浆施工“逐渐加密”的原则相矛盾的局面。因此,灌浆资料有时难于分析,灌浆质量也不易保证。
综上所述,在一般地质条件下,帷幕灌浆多数仅采用单孔冲洗方法,只有在复杂地质条件下,对少数或个别地段,为了特殊目的才采用群孔冲洗的方法。
对于冲洗这一工序,特别是对于群孔冲洗,还应通过试验、研究和实践,认真总结,引出规律,从而定出有效而又经济的技术措施。
压水试验的主要目的是通过钻孔确定坝基中分布的各地层的渗透特性,为岩基处理的设计与施工提供必要的技术数据与资料。
岩石渗透性表示方法一般有两种:
1. 以单位吸水量ω或透水率q表示,采用压水试验方法求得。
(1)单位吸水量ω定义。在1m水头压力下,钻孔中长度1m岩石内每分钟注入的水量,单位为L/(min·m·.m),原苏联经常采用。我国建国初期直至20世纪80年代经常采用。
其计算公式为:
ω — 单位吸水率(L/min·m·m)
Q — 单位时间内试验孔段的注水总量(L/min);
H — 压水试验的计算水头(m)
L — 压水试验孔段长度(m)。
(2)透水率q表示 国际上压水试验成果,常以吕荣(Lu)表示,起源于法国。1933年法国地质学永吕荣(Lugeon)建议:在岩石中作压水试验,以5m长度为一段,压水压力为1MPa,压水段长1m,在1min内压入水量为1L/min时称为1lu。欧洲、美洲国家经常采用。1994年制定的《水混灌浆施工技术规范》SL62-94中明确规定压水试验成果以透水率q表示,其计算公式为:
q — 透水率,Lu;
Q — 压入流量,L/min;
P — 作用于压水试验段的全压力,MPa;
L — 压水试验段长度,m。
单位吸水量ω和透水率q间的关系。两者成果均经钻孔内压水试验求得,主要不同之点在于压水压力的选用。通过对压水压力的简易换算,概略地讲,透水率q为1Lu略等于单位吸水量ω为0.01L/min·m·m。
2. 以渗透系数K值表示,河床复盖层与碎石地中的渗透性均以渗透系数K表示,采用抽水方法计算求得,常用单位为m/d或cm/s。在岩石中有时也用渗透系数K表示其渗透性。严格地讲,不是很合适的。
我国《水工建筑物防渗工程高压喷射灌浆技术规程》条文说明中初步认为:若渗透系数K=i×10-6cm/s时,则透水率q值可近似取q<1Lu;K=i×10-5cm/s时,q值可取1~5 Lu;K=i×10-4cm/s时,q值可取5~20Lu。
根据坝基岩体的透水率和渗透系数可确定岩体的渗透性等级,见表3-2和图3-6。
表3-2 岩 体 渗 透 性 分 级
渗透性 等 级 |
标准 |
岩体特性 |
|
渗透系数K (em/s) |
透水率q(Lu) |
||
极微透水 |
K<10-6 |
q<0.1 |
完整岩石,含等价开度小于0.025m.m裂隙的岩体 |
微透水 |
10-6≤K<10-5 |
0.1≤q<1 |
含等价开度0.025~0.05m.m裂隙的岩体 |
弱透水 |
10-5≤K<10-4 |
1≤q<10 |
含等价开度0.05~0.10m.m裂隙的岩体 |
中等透水 |
10-4≤K<10-2 |
10≤q<100 |
含等价开度0.10~0.50m.m裂隙的岩体 |
强透水 |
10-2≤K<1 |
q≥100 |
含等价开度0.50~2.50m.m裂隙的岩体 |
极强透水 |
K>1 |
含连通孔洞或等价开度大于2.50m.mg裂隙的岩体 |
注:本表摘自YGB.50287-99附录3。《水利水电工程地质勘察规范》
图3-6 渗透系数K 与吕荣值Lu 的相对关系图
1— 李斯乐(Rissler)作的曲线,各向同性岩性;2—李斯乐作的曲线,严重的各向异性的岩;
3—美国垦务局作的曲线;4—海飞尔(Heitfeld)作的曲线
压水试验就是在一定压力下,通过钻孔内某一地层段将水压入孔壁四周的岩石裂隙中,根据压入的水量和压水时间,就可计算出该岩层的渗透特性参数。压水试验就是为求的整个钻孔内透水率的分布情况,已确定灌浆方案。
压水试验的布置如图3-7所示。
压水试验可在灌浆试验中进行,也可结合先导孔进行。当孔深较大时,为反映孔内节理裂隙的分布,压水试验应分段进行,取得比较准确的各段岩层透水性资料和数据。分段的长度可依据岩层的性质确定,当基岩比较完整时,分段长度可大些,破碎的岩层就应小一些。一般情况下,压水试验分段长度取5m~10m。
图3-7 压水试验示意图
压水试验作业时,应根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL 62—94)进行单点法或五点法进行,所使用的压水试验压力按表3-3控制。
试验时可在预定的压力下,每隔一定时间,,测读并记录一次注入流量,直到流量稳定,压入流量稳定的标准:在稳定压力下,每3min~5min测读一次压入流量,连续4次中最大值与最小值之差,小于最小值的10%,或最大值与最小值之差小于1Lu,本段压水试验就可结束试验。
压水试验结束后,应立即绘制该钻孔透水率柱状图。
表3-3 压水试验压力值选用表
灌桨工程 类 别 |
钻孔 类型 |
坝高 m |
灌桨压力MPa |
压水试验压力 |
备注 |
|
单点法 |
五点法 |
|||||
帷幕 灌桨 |
先导孔 |
— |
≥1 |
1(Mpa) |
0.3,0.6,1.0,0.6,0.3 (Mpa) |
Ho、H为坝前水头,以正常蓄水位为准,分别从河床基岩面和帷幕所在部位基岩面高程算起; 1.5H大于2Mpa时,采用2Mpa |
— |
<1 |
0.3(Mpa) |
0.1,0.2,0.3,0.2,0.1, (Mpa) |
|||
— |
<0.3 |
灌桨压力 |
— |
|||
检查孔 |
<70 |
— |
H0或1.5H0(m) |
单点法试验压力的0.3,0.6,1.0,0.6,0.3倍 |
||
70~100 |
— |
1(Mpa) |
||||
>100 |
— |
1(Mpa)或1.5H(m) |
||||
坝基及隧洞固结灌桨 |
灌桨孔和检查孔 |
|
1~3 |
1(Mpa) |
— |
灌桨压力大于3Mpa时,压水试验压力由设计按地质条件和工程需要确定 |
≤1 |
灌桨压力的80% |
压水试验应在裂隙冲洗以后进行。担当基岩条件比较好时,也可采用简易压水进行试验,简易压水可在裂隙冲洗以后进行,也可结合裂隙冲洗进行。压力可为灌浆压力的80%,若该值大于1MPa时,就采用1MPa进行试验。压水20min,每5min进行一次压入流量测定,以最后一次的压入流量计算透水率,确定该孔段的渗透特性。
压水试验成果主要用于:
1 检查各序灌浆孔的透水率的变化情况,拟定灌浆施工方案;
2 估计灌浆时的吸浆量,为灌浆施工做好足够的材料准备,避免停工待料;
3 检查各灌浆段的透水率的大小,借以了解灌浆施工作业进展是否正常,灌浆技术是否合理,如有反常应及时分析,查找原因及时处理,如调整灌浆段长度,调整浆液浓度等;
4 检查是否随灌浆孔序的增加(加密),透水率是否下降,借以判断分序灌浆是否合理;
5 各序孔灌浆结束后,在检查孔中进行压水试验,检查灌浆质量是否达到设计要求,确定是否需进行补孔、补灌。
无论帷幕灌浆还是固结灌浆,钻孔灌浆的次序都应遵循逐步加密的原则。因为逐步加密一方面可以提高浆液结石的密实性,另一方面对后序灌浆孔透水率和单位吸浆率的分析,可以推断先期灌浆孔的灌浆质量,为是否增加和减少灌浆孔数量提供可靠依据。
大坝基岩各类灌浆通常为单排、双排或多排。
图 3-8 单排帷幕灌浆孔的分序
一般大坝在灌浆帷幕线上均设置先导孔,于灌浆前根据对岩层预估情况,在帷幕线上选择二个第一次序孔兼作先导孔,其孔距以15m左右为宜。施工时,首先钻灌此先导孔,以便了解这一范围内帷幕线上的地质条件和钻灌情况,为以后在此范围内的灌浆应采取什么样的措施提供出可靠的依据。故对导孔的钻进、压水试验和灌浆的要求,都比对一般灌浆孔的要求要高一些,孔也要深一些。导孔的布置见图3-6。
单排灌浆孔的施工次序是:先灌Ⅰ序孔,然后依次钻灌Ⅱ序孔、Ⅲ序孔,如有必要依次类推施工其后的各序孔。
双排和多排钻孔时,由两排孔组成的帷幕,先灌下游排,后灌上游排;由三排孔或多排孔组成的帷幕,先灌下游排,再灌上游排,最后灌中间排。
同一排上灌浆孔的施工次序,图3-8是按三个次序孔施工的例子,它也是单排孔帷幕施工的例子,其施工次序是:首先钻灌第Ⅰ次序孔,然后钻灌第Ⅱ次序孔,最后钻灌第Ⅲ次序孔。
图3-9 先导孔布置图 图3-10 单排灌浆孔施工次序图
有些大坝在灌浆帷幕线上设置先导孔,就是灌浆前根据对岩层预估情况,在帷幕线上每隔一定距离(多为3~4 个第一次序孔距的距离或15~24m)选择一个第一次序孔兼作导孔。施工时,首先钻灌此导孔,以便了解这一范围内帷幕线上的地质条件和钻灌情况,为以后在此范围内的灌浆应采取什么样的措施提供出可靠的依据。故对导孔的钻进、压水试验和灌浆的要求,都比对一般灌浆孔的要求要高一些,孔也要深一些。导孔的布置见图3-9。
单排帷幕灌浆孔,一般多为3 个次序。第Ⅰ次序孔距多为8~12m,最终孔距多为2~3m。国外大坝单排帷幕灌浆孔也多按3 ~4 个次序施工, 其第Ⅰ次序孔距通常选为20 ~40ft(6.1~12.2m),最终孔距多为2.5~5ft(0.75~1.5m)。双排孔和三排孔灌浆施工,每排孔可考虑为2 个次序,因为还要考虑排序,故总的施工次序还要多些。
在裂隙发育、充填有粘泥、杂质的岩石中灌浆时,为了冲洗出裂隙中的泥质充填物,有时采用群孔冲洗。冲洗孔组的划分与施工次序,根据帷幕孔的排数而定。
就灌浆孔本孔灌浆来说,灌浆方法可分为两类,一为全孔一次灌浆,一为全孔分段灌浆,后者又可分为几种不同的方法。灌浆方法的选用主要根据地质条件,坝工要求以及钻孔情况而定。
单排帷幕灌浆孔,一般多为3个次序。双排孔和三排孔灌浆施工,每排孔可考虑为2个次序,因为还要考虑排序,故总的施工次序还要多些。
各序孔的孔距视岩石完整程度而定,一般Ⅰ序孔孔距取8m~12m,然后孔间加密,Ⅱ序孔孔距可取4m~6m;第Ⅲ序孔孔距为2m~3m;第Ⅳ序孔孔距1m~1.5m。
在裂隙发育、充填有粘泥、杂质的岩石中灌浆时,为了冲洗出裂隙中的泥质充填物, 有时采用群孔冲洗。冲洗孔组的划分与施工次序,根据帷幕孔的排数而定。
对于孔深5m左右的的浅孔固结灌浆,在地质条件比较好,岩石又比较完整的情况下,可采用两个序孔进行灌浆作业。孔深10m以上的中深孔或深孔固结灌浆,则以采用三个序孔灌浆为宜。
按照灌浆时浆液灌注和流动的特点,灌浆方法可分为:纯压式和循环式两种。
纯压式是一次将浆液压入到钻孔中,逐步扩散到岩层的裂隙里。在整个灌注过程,浆液只能由灌浆机流向钻孔,如图3-11。这种方法设备简单,操作方便,但浆液流动速度慢,容易沉淀,堵塞岩层的裂隙和管路,影响灌浆效果。纯压式灌浆多用于吸浆量大,有大的裂隙构造和孔深不超过12m~15m的情况。
图3-12为循环式灌浆示意图。浆液进入钻孔以后,一部分备压入岩层裂隙,另一部分则由回浆管路返回到制浆筒中,孔内的浆液流速较纯压式高,有利于防止水泥沉淀,灌浆效果较好。另一方面,可以通过进浆浆液比重和回浆浆液比重的差异,来分析岩层吸收浆液的效果,作为灌浆结束的判断标准。
采用循环灌浆,射浆管必须下置到钻孔底部,距孔底不大于50cm。这样才能促使浆液在灌浆段内始终保持循环流动,不易沉淀,有利于保证灌浆质量。缺点是长时间灌注浓浆时,射浆管内容易被水泥浆凝结堵塞。
由于循环式优点突出,目前工程大都采用这种方式。
按灌浆施工方法,灌浆又可分为全孔一次灌浆和孔内分段灌浆两种。
全孔一次灌浆系将灌浆孔一次钻到应达到的深度,然后,把全孔作为一个灌浆段进行灌浆。这种工艺简单.多用于孔深不超过10m的,地质条件比较好、基岩较完整的情况。
图3-11 纯压式灌浆布置示意图 图3-12 循环式灌浆布置示意图
孔内分段灌浆可分为自上而下、自下而上和混合法三种:
1 自上而下分段灌浆法
自上而下分段灌浆的施工顺序为:钻一段,灌一段,待浆液凝结一定程度以后,再钻下一段,然后再灌一段,依次类推,钻孔和灌浆交替进行施工作业,直到设计孔深,见图3-13。
这种灌浆方法的优点是随着段深的增加,可逐段加大灌浆压力,提高灌浆质量;由于上部已经灌浆,形成结石,下部岩层灌浆时,不易产生岩层的抬动和地面冒浆;分段钻灌,分段压水试验,可以取得较准确的岩层和地质资料,为灌浆作业制定施工工艺、检查灌浆效果、估算灌浆材料提供可靠的依据。这种方法的缺点是钻灌一段以后,需待凝一定时间,才能钻灌下一段,钻孔与灌浆设备迁移频繁,影响施工进度。目前,国内外在地质条件不良,岩层破碎严重,竖向节理裂隙发育等情况下,大都采用自上而下的作业方式进行分段循环灌浆。
图3-13 自上而下分段灌浆程序示意图
(a)、(b)钻进第一段及灌浆;(c)、(d)钻进第二段及灌浆;(e)、(f)钻进第三段及灌浆;
1、2、3—灌浆先后顺序的段号
2 自下而上分段灌浆法
自下而上分段灌浆是先将钻孔一次钻到设计灌浆深度,然后自下而上逐段进行灌浆,如图3-14 所示。
图3-14 自下而上分段灌浆程序示意图
(a)钻孔;(b)第一段灌浆;(c)第二段灌浆;(d)第三段灌浆;
1、2、3—灌浆先后顺序的段号
这种方法的优缺点恰与自上而下的方法相反。一般多用于岩层比较完整且坚固或基岩上部有足够压重不致引起地面抬动的情况。
3 混合法
在实际工程中,通常接近地表的岩层比较破碎,愈往下部岩层愈完整。因此,在进行深孔灌浆时,可以兼取上述两法的优点,对上部采用自上而下法先灌;而孔的下部再用自下而上法钻灌,这就是混合法。
4 孔口封闭自上而下分段灌浆法
为发挥自上而下分段灌浆法的优点,一些工程提出采用孔口封闭自上而下分段灌浆工艺。具体做法是将灌浆塞设在孔口,自上而下分段进行钻进,分段进行灌浆,并不待凝,就进行下一段钻进,如图3-15。其优点是使全部孔段都能够得到复灌,有利于提高灌浆质量;省去待凝时间,加快了施工进度。但人们也提出疑虑:由于全孔经过多次复灌,水泥消耗较多;下部灌浆时提高了灌浆压力,对上部已灌完的浆体结石可能产生不利影响;下部灌浆质量有无保证等问题,尚需在工程实践中认真总结。
在分段灌浆时,灌浆孔段的划分对灌浆质量有一定的影响。原则上说,灌浆孔段的长度应依据岩层裂隙分布情况来确定,是每一孔段的裂隙分布大体比较均匀,有利于施工操作和提高灌浆质量。一般情况下,灌浆段长度多控制在5m~6m。如果地质条件比较好时,可是当加长,但也不要超过10m。在岩石破碎、裂隙发育等不良地质构造区内,可缩短灌浆段,取3m~4m。在破碎带、大裂隙等漏水严重地段,以及坝体与基岩接触面,应单独划分灌浆段进行处理。
图3-15 孔口封闭自上而下分段灌浆法的施工程序示意图
(a)、(b)第一段的钻进、灌浆;(c)、(d)第二段的钻进、灌浆;(e)、(f)第三段的钻进、灌浆;
1、2、3—灌浆先后顺序的段号
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。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。
灌浆压力是控制灌浆质量提高灌浆效益的一个主要因素,如何正确确定灌浆压力,并非易事。确定灌浆压力的原则是:在不破坏基岩和坝体的前提下,尽量采用比较高的压力。因为高压力可以使浆液更好的进入坝基内细小的裂隙中,增大了扩散半径,并能析出更多的水分,提高了浆体的密度。当然,灌浆压力也不能过高,否则将是坝基内已存在的裂隙进一步扩大,也容易引起岩层和坝体抬动,造成新的渗漏通道。
图3-16 灌浆压力参考曲线
灌浆压力的大小取决于坝基地质条件、孔深和灌浆段以上部位有无压重等因素,目前国内一般均采用现场灌浆试验确定。有时也常采用公式算出灌浆压力,在通过现场灌浆试验或试验性灌浆施工予以修正,图3-16给出了灌浆压力的参考曲线,图中P为灌浆应力,H为灌浆深度(m)。根据公式或以往类似工程经验确定的灌浆应力,只能作为事先估算的参考。
图3-17 压水试验确定临界压力
也有的工程通过压水试验求的灌浆临界压力,作为选择灌浆压力的依据。图3-17所示为压水试验过程中,压力(P)与注水量(Q)的关系曲线,由图可知:在开始阶段压力与注水量大致呈直线关系,斜率较大。当压力P升高到某一数值时,注水量Q突然增大,说明岩层的裂隙备扩宽或岩石中形成了新的渗漏通道,这时的压力就定义为临界压力,如图中的PA或PB。显然,施工时灌浆压力不得超过临界压力。
对于帷幕灌浆,除上述方法选择灌浆压力外,一般认为表层帷幕灌浆段的灌浆压力可选1~1.5倍帷幕的工作水头,底部应选2~3倍帷幕的工作水头。
对固结灌浆,若为浅孔,且无灌浆压重时,灌浆压力可采用0.2MPa~0.5MPa;当有足够的压重时,则采用0.3MPa~0.7MPa。对于深固结灌浆,可参考帷幕灌浆确定。
在地质条件较差地段或软弱岩层中,可适当降低灌浆压力。
无论选用任何灌浆压力均应以不引起混凝土面(或岩面)抬动,或抬动不超过允许值为准。切实防止由于上抬而使混凝土产生裂缝,影响水工建筑物的整体性。一般规定:混凝土面上抬值应小于0.2mm,且帷幕灌浆应在无抬动工况下进行。照片给出了抬动简册仪表布置。
灌浆过程中,选用合宜的浆液,适时地变换浆液浓度(配合比),合理地控制灌浆压力并使它们之间很好地配合,是保证灌浆质量的重要因素。
灌浆过程中灌浆压力的控制基本上采用两种方法:即一次升压法和分级升压法。
1 一次升压法
照片 基岩抬动监测
这种方法就是从灌浆开始,迅速的将压力升高到规定的压力值,并保持这个压力作用下,不断调整灌注的浆液的浓度,使其由稀到浓,进入基岩裂隙,即当每级浓度的浆液注入量和灌注时间达到规定的标准以后,就改变浆液配比,逐级加浓。随着浆液浓度的增加基岩裂隙被充填,注浆率逐渐减少,待达到灌浆结束标准时,即可结束此段灌浆。图3-18给出了一次升压法的灌浆的时程曲线。
此法适用于透水性小、裂隙不甚发育的较坚硬、完整岩石的灌浆。
2 分级升压法
在灌浆过程中,将压力分为几个阶段,逐级升高到规定的压力值。灌浆开始时,先从最低一级的压力灌注,当注浆率减少到规定的下限时,则将压力升高一级,直到在预定压力之下达到结束标准,就可结束灌浆。图3-19给出了分级升压法灌浆的过程线。
图 3-18 一次升压法沉降过程线 图3-19 分级升压法沉降过程线
如果灌浆过程中,在某级压力下,注浆率超过规定值的上限(即过大),则应将灌浆压力降低一级进行灌注,待注浆率回落到规定的下限时,再将灌浆压力升高至原来一级压力继续灌注。
采用压力分级升压法,压力分级不宜过多,一般以三级为限。通常可选0.4P、0.7P、P(P为选定的灌浆压力),也可选为0.5P、0.8P、P或其他不同分级。至于注浆率的上限和下限,可根据岩石的透水性,在帷幕中不同的部位以及灌浆次序而定,一般上限可定为30~50L/min,下限为15~20L/min,见图3-18。
一般情况下以采用一次升压法为好,因为这种方法在整个灌浆过程始终处于高压力作用之下,能够保证浆液进入基岩内的宽、细裂缝中,充填比较密实,浆液扩散范围也比较大。但是,当遇到岩层比较破碎,漏水量很大的情况,或坝基中有透水通道与坝基外相通的孔段,则可根据实际情况,采用分级升压法进行灌浆。
如果遇到大尺度的孔洞或裂隙,则应按特殊情况进行处理。处理的原则一般是采用低压浓浆,间歇灌停,直到达到规定的灌浆结束标准,待浆液凝固以后重新钻开,进行复灌,以确保灌浆质量。
由以上不难看出,灌浆压力的控制与调整与浆液浓度是密切相关的,二者互相依存,互为前提,同步调整,才能获得良好的灌浆质量。例如,采用压力分级,灌浆开始时,用最稀一级的浆液灌注,将压力控制在0.4P ,当注入率逐渐减少到下限值20L/min,就升高压力到0.7P,继续灌注,由于压力升高,注入率亦将增大,保持在这样的压力下灌注一定时间后,注入率又逐渐减少,达到下限值20L/min 时,再升高压力到规定压力P,此时注入率又增大,继续灌注直至注入率逐渐减少到结束标准时,结束灌浆。但在每一级灌浆压力下,若注入率不见减小,则应较快地将浆液逐级或越级变浓。
灌浆浆液的浓度,也称稠度。在灌浆过程中必须根据注入率的变化,配合灌浆压力适时进行调整,使岩层中的大、小裂缝既能灌满,又不浪费。浓浆的流动性差,扩散范围小,细小的裂隙不易灌饱,甚至不能灌入;稀浆稠度低,流动性好,扩散范围大,甚至能够扩散到灌浆范围以外,容易造成浆液流失;稀浆固化时,因多余水分蒸发,结石体积收缩较大,易使结石与岩面脱开,将影响灌浆质量。
在灌浆工程中浆液的浓度常用浆液配合比,即水灰比进行控制。帷幕灌浆常用的水灰比有:5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1和0.5:1七个级别,开灌水灰比可采用5:1。水灰比在0.6:1及其以下的浆液,除特殊情况外,一般使用较少。这是由于浓浆液,流动性不好,易于堵塞输浆管路,压力损失也较大,有时也易于过早地封闭裂隙进口,影响浆液扩散的缘故。
固结灌浆所用水灰比级别可以较帷幕灌浆级别减少,但仍需遵循由稀到浓的原则,具体可参照帷幕灌浆选用。
灌浆工程中,浆液稠度控制的原则是先稀后浓,适时变换。即先用稀浆灌入,然后浆液逐步变浓,直到灌浆结束。这是由于稀浆流动性较好,宽细裂隙都能进浆,使细裂隙优先灌饱,而后,随着浆液稠度逐渐变浓,其他较宽的裂隙也能逐步得到较好的充填。
浆液稠度的调整变换,有的工程采用每级水灰比在改革阶段内的浆液灌入总量来进行控制,称为限量法。限量发的控制标准一般为300L ~ 500L,也有比之更大的或更小的,主要取决于地质条件。
用限量法控制浆液的稠度,从最稀浆一级开始,当每一级稠度的灌入量达到规定的数量V后,如果注入率没有改变,也就是注入率过程线没有显著下降时,则可将浆液稠度变浓一级进行灌注,如此继续改变,直至灌浆结束。如果注入率有显著下降现象,则即使已达到规定的灌入量,浆液也不应调整变浓。因为这种现象表明:岩石裂隙已经被浆液所充填,浆液流失可能性很小,若浆液变浓以后,更灌不进去,而且,容易产生突然停止吸浆现象,不利于裂隙继续充填,还不如维持原稠度,使裂隙继续充填密实,达到结束标准。如果按规定改变稠度以后,发现灌浆压力突然升高或注入率突然间小,说明在尚未充填密实的情况下被浓浆所堵塞,表示浆液稠度变换很不恰当,应该尽快返回到原来的稠度,继续灌注。
有的工程除限制灌入量外,又根据每级水灰比的灌注时间,来确定浆液稠度的变更,称为限率法。浆液稠度变换控制标准见表3-4。
表3-4 限率法浆液浓度变换标准
浆液浓度 W/C |
变更控制条件 (10min的注浆量L) |
变更后的浓度 W/C |
5:1 |
>300 |
3:1 |
3:1 |
>200 |
2:1 |
2:1 |
>150 |
1:1 |
1:1 |
>100 |
0.8:1 |
0.8:1 |
>100 |
0.6:1 |
0.6:1 |
>100或直至结束 |
0.5:1 |
0.5:1 |
直至结束 |
|
我国“规范”(SL 62—94)规定:
1 当灌浆压力维持不变,注入率持续减小时,或当注入率不变而灌浆压力持续升高时,不得改变水灰比;
2 当某一级浆液注入量已达到300L以上或灌注时间已超过1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,应更浓一级;
3 当注入率大于30L/min时,可根据具体情况越级变浓。
在讨论灌浆结束标准以前,先介绍两个技术概念:屏浆与闭浆。
“屏浆”是指灌浆按规定的标准结束后,维持原水泥浆的浓度,或改用其它浓度的水泥浆,在相同的末级压力下继续循环灌注一定时间,如4h~8h,再行结束。其目的是保证有效的充填,有利于灌入裂隙内浆液的排水初凝,防止已灌入裂隙中的浆液被涌水顶回,流出孔外。这种技术措施,称为屏浆。
“闭浆”是指灌浆或屏浆结束后,立即关闭回浆管上的阀门和晋江上的阀门,使灌入的浆液仍暂时处于封闭的压力作用下,直到孔口压力自然消散时结束。这种技术称之为闭浆。它也是屏浆措施的补充。
灌浆结束条件一般用两个指标来控制,一个是最终注入率,也称残余注入率,即灌到最后限定的注入率;另一个是屏浆时间,即在残余注入率情况下,保持设计规定的灌浆压力延续的时间。我国“规范”(SL 62—94)规定:
1 帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min;或不大于1L/min时,继续灌注90min,灌浆可以结束。
当采用之下而上分段灌浆法时,在规定的压力下,继续灌注的时间可以相应的减少为30min和60min,灌浆可以就结束。
2 固结灌浆,在规定的压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min,即可结束灌浆。
有的工程,由于岩层细小裂隙过于发育,在高压作用下,后期虽然注入率不大,但延续时间很长,仍达不到结束标准,且回浆有变浓的趋势。这说明被灌的细小裂隙只进水不进浆,或只有细的水泥颗粒进入裂隙而较粗颗粒无法进入返回,在这种情况下,或者改变水泥细度,或者经过两次采用稀释的浓浆灌注仍达不到灌浆结束标准,确认只进水不进浆时,可延续再灌10min~30min,即可结束灌浆。
灌浆结束后,应随即将灌浆孔清理干净,用水泥砂浆充填密实,对已经蓄水的帷幕孔,更应及时封闭堵死,否则时间一长,孔壁产生水锈,就很难封堵密实,影响灌浆的耐久性。已被用过的钻孔封堵方法有以下四种:
1 机械压浆封孔法
这是规范强调使用的方法。其操作工艺是在全孔灌浆完成后,将胶管(或金属管)下入到钻孔底部,并用灌浆泵或砂浆泵向孔内泵入水灰比为0.5:1的水泥浓浆或
水泥:砂:水为1:(0.5~1):(0.75~1)的水泥砂浆。上述浆液由孔底逐渐上升,将孔内的余浆或积水顶出,直至孔内冒出新灌入的浓浆为止。在泵入浆液的过程中,随着水泥浆液或水泥砂浆在孔内缓慢上升,应将输浆管徐徐上提,务必使管口一直保持在浆液面以下。
照片 机械压浆法封孔 照片 置换和压力灌浆封孔法
2 压力灌浆封孔法
全孔灌浆完成后,将灌浆塞塞在孔口,灌入水灰比为0.5:1的浓浆,灌浆压力可根据工程具体情况确定。较深的帷幕孔一般可采用0.8MPa~1MPa的压力,当注入率不大于1L/min,延续30min即可停止封孔灌浆。
照片 检查回浆比重
3 置换和压力灌浆封孔法
这种方法是上述两种方法的综合。现将孔内余浆换成水灰比为0.5:1的浓浆,而后再将灌浆塞塞在孔口进行压力灌浆封孔。
采用孔口封闭法灌浆时,应使用这种方法封孔。当下面一段灌浆结束后,利用原灌浆管灌入水灰比为0.5:1的浓浆,将孔中的余浆全部顶出,直到孔口返出浓浆为止。而后提升灌浆管,在提升过程中,严禁用水冲洗灌浆干,严防地面废浆和污水流入灌浆孔内,同时,还应不断向孔内补充0.5:1的浓浆。最后,在孔口采用纯压式封孔灌浆,时间为1h,浆液水灰比为0.5:1的浓浆。封孔结束后闭浆24h。
4 分段压力封孔法
全孔灌浆完成后,自下而上分段灌浆封孔,每段长15m~20m,灌注水灰比为0.5:1的浓浆,灌注压力与该段的灌浆压力相同,当注入率不大于1L/min,延续30min停止,在孔口段延续60min停止,灌注结束后,闭浆24h。
采用上述各种方法封孔,待孔内水泥浆液硬化后,灌浆孔上部空余部分大于3m时,应采用机械压浆法继续封孔;小于3m时,可使用更浓的水泥浆或砂浆人工封填密实。
基础灌浆是隐蔽性工程,为了解灌浆效果,根除隐患,必须加强灌浆质量的检查和控制。为此,一方面要认真做好施工原始记录,要求记录完整、准确、详实、清楚,严格按照施工工艺控制,防止违章操作;另一方面,要在每一灌浆区完成后,进行专门性质量检测,以做出灌浆质量的鉴定。灌浆质量检测结果,是工程验收的重要依据。质量郏策的方法很多,粗略的有以下方法:
1 芯样检查
通过钻孔钻取芯样,检查岩芯获得率,了解裂隙灌浆充填效果,岩石胶结密实程度,必要时对岩芯进行物理力学性质的检测,以判断灌浆的质量;也可以通过钻孔进行照相、孔内电视录像,观察孔壁灌浆效果和质量;
2 压水试验
通过压水试验,检查灌浆的防渗效果,也是检测岩石裂隙经灌浆后的整体性的方法之一,通过透水率的检测,评价灌浆后坝基的渗透性是否满足设计要求。
固结灌浆的压水试验可以采用单点压水试验,检查孔数不宜少于灌浆总孔数的5%,孔段合格率应在*)%以上,不合格率孔段的透水率值不得超过设计值的5%,且不集中,灌浆质量可认为合格。
帷幕灌浆的质量检查应以压水试验成果为主,结合竣工资料和测试成果进行综合评定。
帷幕灌浆检查孔的孔数宜为灌浆孔总数的10%。一个坝段或一个单元工程内,应至少布置一个检查孔。
帷幕压水试验检查,在混凝土与基岩接触段即其下的一段合格率应达到100%;再往下各段合格率应在90%以上,不合格段透水率值应不超过规定值的100%,且不集中,灌浆质量方可认为合格。
3 地球物理勘探检测
利用地球物理看眼技术检验坝基灌浆质量,可以节约费用,快速获得成果。它主要通过专用仪器设备,测定基岩的变形模量、弹性波速、地震波的衰减等参数,对比这些参数在灌浆前后的变化,就可判断灌浆质量。
4 利用平洞、竖井和大口径钻孔,可直接检测灌浆质量,并可字节测的灌浆区的物理力学指标。