[科普中国]-灌浆凹面设施-

灌浆凹面设施是将某些固化材料，如水泥、石灰或其他化学材料灌入基础下一定范围内的地基岩土中，以填塞岩土中的裂缝和孔隙，防止地基渗漏，提高岩土整体性、强度和刚度。在闸、坝、堤等挡水建筑物中，常用灌浆法构筑地基防渗帷幕，是水工建筑物的主要地基处理措施。1

简介灌浆是通过钻孔(或预埋管)，将具有流动性和胶凝性的浆液，按一定配比要求，压入地层或建筑物的缝隙中胶结硬化成整体，达到防渗、固结、增强的工程目的。灌浆按其作用可分为帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接触灌浆、接缝灌浆、补强灌浆和裂缝灌浆等；按灌浆材料可分为水泥灌浆、黏土灌浆、沥青灌浆及化学材料灌浆等。

分类①按组成灌浆浆液材料划分为：水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、粘土灌浆、水泥粘土灌浆、硅酸钠或高分子溶液化学灌浆；

②按灌浆所起的作用划分为：防渗帷幕灌浆，岩石固结灌浆，填充隧洞混凝土衬砌层与岩石之间空隙的回填灌浆，混凝土坝体接缝灌浆，填充钢板衬砌与混凝土之间缝隙、混凝土坝体与基岩之间缝隙的接触灌浆，填充混凝土建筑物或土堤、土坝裂缝或空洞的补强灌浆；

③按被灌地层的构成划分为：岩石灌浆、岩溶灌浆（见岩溶处理）、砂砾石层灌浆和粉细砂层灌浆；

④按灌浆压力划分为:小于40×105Pa的常规压力灌浆,大于40×105Pa的高压灌浆;

⑤按灌浆机理划分为:采用一般压力的压入式灌浆，采用较高压力将岩石中原有裂隙撑大或形成新的裂隙的劈裂式灌浆。

设计设计前需做好工程地质和水文地质勘探，掌握岩性、岩层构造、裂隙、断层及其破碎带、软弱夹层、岩溶分布及其充填物、岩石透水性、砂或砂卵石层分层级配、地下水埋藏及补给条件、水质及流速等情况。进行坝体补强灌浆设计时，摸清裂缝、架空洞穴大小及分布情况。规模较大的灌浆工程需进行现场灌浆试验，以便确定灌浆孔的孔深、孔距、排距、排数，选定灌浆材料、压力、顺序、施灌方法、质量标准及检查方法等。灌浆压力是一项重要参数，既要保证灌浆质量，又要不破坏或抬动被灌地层和建筑物。一般先用公式算出初定数值，通过灌浆试验最后选定灌浆压力。

施工岩心钻机的钻进方法，根据岩石硬度及完整性，可选用硬质合金、钢粒或金钢石钻进。钢粒钻进时研磨的岩粉或铁屑常易堵塞孔壁裂隙，影响灌浆质量。在砂砾石层中钻孔，多采用优质泥浆固壁。在岩基中钻孔要分段测量孔斜，据以分析灌浆质量。为保证岩石灌浆质量,灌前要用有压水流冲洗钻孔,将裂隙或孔洞中的泥质充填物冲出孔外，或推移到灌浆处理范围以外。按一次冲洗的孔数分为单孔冲洗和群孔冲洗。按冲洗方法分为压力水连续冲洗、脉动冲洗和压气抽水冲洗。冲孔后灌浆前，每个灌浆段大都要做简易压水试验，即一个压力阶段的压水试验。其目的是：

①了解岩层渗透情况，并与地质资料对照；

②根据渗透情况储备一个灌浆段用的材料并确定开灌时的浆液浓度；

③查看岩层渗透性与每米灌浆段实际灌入干料重量的大致关系，检查有无异常现象；

④查看各次序灌浆孔的渗透性随次序增加而逐渐减少的规律。

各类灌浆施工都要按规定顺序进行，分为一序孔、二序孔、三序孔等,随着序数增加,灌浆孔逐渐加密。

单孔灌浆方法有两种：

①全孔一次灌浆法，以灌浆塞封闭孔口，有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙中，适于浅孔灌浆；

②全孔分段灌浆法,将全孔自下而上分成若干段，用灌浆塞将其中一段与相邻段隔离，有压浆液只灌入到该段岩石裂隙中，适于深孔灌浆。

按浆液注入方式，又分为:

①纯压式灌浆法,灌入的浆液都压入岩石裂隙中，不让其返回地面,如化学灌浆多为定量灌浆，常采用这种方式；

②循环式灌浆法，注入的浆量大于裂隙吸浆量，多余浆液经回浆管返回搅拌机。其主要优点是浆液不易沉淀,有利于保证灌浆质量，帷幕灌浆或固结灌浆多采用这种方式。

灌浆过程中可能出现的事故有：

①灌浆中断；

②地面抬动；

③串浆、冒浆或绕塞返浆。

发生事故后应立即查明原因，及时采取处理措施，必要时停工处理。每个灌浆孔灌浆结束后都要用机械压浆法封孔。封孔质量非常重要，直接影响到建筑物的安全。

质量评价地基灌浆结束若干天后，通常要钻一定数量的检查孔，进行压水试验。通过对比灌浆前后地层渗透系数和渗透流量的变化，对施工资料和压水试验成果逐孔逐段分析，再与其他试验观测资料一起综合评定才能得出符合实际的质量评价。

检查灌浆效果的方法还有：

①工程地球物理勘探检查；

②从检查孔采取岩心试验检查；

③大口径钻孔直观检查；

④孔内摄影或电视检查。

规定1喷射灌浆前应对高压泵、空压机、高喷台车等机械和供水、供风、供浆管路系统进行检查。下喷射管前，宜进行试喷和3min～5min管路耐压试验。对高压控制阀门宜安设防护罩；

2下喷射管时，应采用胶带缠绕或注入水、浆等措施防止喷嘴堵塞；

3在喷射灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆变稀或变浓、回浆量过大、过小或不返浆等异常情况时，应查明原因并及时处理；

4喷射灌浆过程中应有专人负责监测高压压力表，防止压力突升或突降；

5下喷射管时，遇有严重阻滞现象，应起出喷射管进行扫孔，不能强下；

6高压泵、空压机气罐上的安全阀应确保在额定压力下立即动作，应定期校验安全阀，校验后不得随意调整；

7单孔高喷灌浆结束后，应尽快用水泥浆液回灌孔口部位，防止地下空洞给人身安全和交通造成威胁。

机具钻孔和灌浆使用的主要机具有:

①凿岩机,钻孔孔径为32～65mm,在岩石中钻深小于15m；

②岩心钻机，钻孔孔径为56～110mm，在岩石中钻深大于15m；

③灌浆泵，按其构造和工作原理分为往复式泵、隔膜泵和螺旋泵等，主要根据灌浆要求的压力和流量选用；

④浆液搅拌机，分为旋流式、叶桨式和喷射式，搅拌机要保证机内浆液不沉淀和施工不间断；

⑤灌浆塞,用橡胶制成,紧套在灌浆管上，外径略小于钻孔直径，加压后，外径增大可严密封堵灌浆段上部或下部。

⑥灌浆记录仪，用来记录每个孔段灌浆过程中每一时刻的灌浆压力、注浆率、浆液相对密度（或水灰比）等重要数据。

灌浆材料灌浆材料是防渗堵漏或加固地层的专用材料。有固体颗粒材料和化学材料两种。前者有水泥、黏土、沥青；后者有水玻璃类、木质素类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、氨基树脂类、环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类和聚氨酯类等。具有黏度低、流动性好，通过注浆设备能顺利地灌入地层或构筑物的缝隙及空洞中；凝结硬化后，有良好的抗渗性和耐久性，能填充空隙，起防渗堵漏固结作用。水利工程中主要用于基础的防渗帷幕灌浆和构筑物裂缝的防渗堵漏灌浆等。环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类及部分聚氨酯类，硬化后具有相当高的强度，还能起到补强作用。水利工程中主要用于坝身、底孔、涵管、闸底板等受力部位裂缝的补强灌浆，或用于构筑物之间的接缝补强灌浆。

基本流程灌浆施工的基本过程：钻孔一洗孔与冲孔一压水试验一灌浆一封孔一质检。

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学