淺議水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范 
呂昌紅 
（甘肅省水利水電勘測設計研究院第二分院 隴西 748000） 
摘 要： 分析了<<水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范>>中不完善的條款，提出了筆者的看法,供同行參考。 
關鍵詞：帷幕灌漿；鉆進；灌漿方式；灌漿壓力；灌漿水灰比；結束標準 
帷幕灌漿是水工建筑物巖石地基防滲處理的主要手段。帷幕灌漿材料主要有水泥漿、水泥黏土漿和化學漿液等。水泥漿效果可靠，灌漿設備和工藝比較簡單，材料成本不高，是最常用的灌漿漿液；水泥黏土漿成本低廉，但強度不高，多用于砂礫石層的防滲灌漿或強度要求不高的巖基灌漿；化學漿液成本較高，一般只在特殊情況下使用。 
經(jīng)過多年的灌漿施工實踐，<<水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范>>雖然重新修訂并頒布實施，但筆者認為還存在尚待改進的地方，需進一步修訂。 
1 鉆進 
由于帷幕灌漿鉆進時一般不需要采取巖心，因此施工單位現(xiàn)在多采用風動潛孔錘的方法進行鉆進。風壓由供風設備和操作人員所控制，在淺層鉆進灌漿時，出現(xiàn)（1）有的地層由于風壓大于巖石的強度而引起巖石的風力劈裂造成灌漿時不必要的水泥浪費；（2）洗孔時洗孔壓力小于風壓發(fā)生巖屑堵塞裂隙而誤認為此段地層不吸漿；（3）病險水庫防滲進行灌漿時穿過壩體進入基巖由于風壓過大引起壩體變形等問題。<<水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范>>對此沒有任何規(guī)定和說明，筆者根據(jù)灌漿工作的實踐認為在“鉆進”一節(jié)中應對風動潛孔錘鉆進方法做出明確規(guī)定，限制它的使用范圍和對風壓的控制。 
2 灌漿方式 
帷幕灌漿方式有純壓式和循環(huán)式兩種。《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》中明確規(guī)定：“應優(yōu)先采用孔內(nèi)循環(huán)法灌漿”。循環(huán)式帷幕灌漿是把漿液壓入鉆孔以后，一部分進入巖層縫隙中，另一部分由回漿管路返回拌漿筒中。該方法一方面使?jié){液始終保持循環(huán)流動狀態(tài)，可以防止泥漿沉淀，灌漿效果好；另一方面又可以根據(jù)進漿漿液比重的差值，判斷巖層的吸漿情況。它要求射漿管插入到距孔底不大于50cm 處，以保證剩余的漿液從孔底向上流動，阻止?jié){液在孔中沉淀。此種方式在采用段頂堵塞法時，栓塞結構復雜，往孔內(nèi)需下兩套管子（內(nèi)管和外管），操作繁瑣。它不適宜于孔徑小于65cm 的鉆孔；隨孔深的加大，施工越感困難；出現(xiàn)“埋射漿管”事故的機會較多。以往大量的實踐經(jīng)驗表明，循環(huán)式灌漿并不能十分有效地防止?jié){液沉淀。例如，當吃漿量較大，需灌注稠漿時，凡歷時達2h以上者，很可能會發(fā)生“固管”事故，就是一個證明。過去曾為避免和處理“固管”事故付出過高昂的代價，而收效甚小。此外，此種灌注方式還阻礙了灌漿孔徑的縮小和鉆孔效率的提高。當前在西歐、美國等許多國家，只在有可能塌孔、涌入泥砂等個別不良地層中才予采用；在他們的有關文獻中很少強調(diào)過要用循環(huán)式灌漿。而純壓式帷幕灌漿是把漿液一次性壓入鉆孔，再擴大到巖層縫隙里。該法施工設備簡單，操作方便，雖漿液流動速度相對較小，容易產(chǎn)生沉淀，并堵塞巖層縫隙和管路，影響灌漿效果，多用于吸漿量大、并有大裂隙存在和孔深不超過15m的情況,但純壓式灌漿它的特點是：漿液進入孔內(nèi)后，即不能再返回灌漿泵來。除被地層空隙吸收的以外，剩余的便留在孔中；在灌漿孔外和灌漿泵的附近，都還要再裝上1根回漿管，以便將剩余的漿液再循環(huán)回來，繼續(xù)使用。在此種管路系統(tǒng)中，到孔內(nèi)去的那根支管（即進漿管）如果在壓力表以下被意外地堵塞，將會誤認為已拒絕吃漿，導致提前結束。因此筆者認為“應優(yōu)先采用孔內(nèi)循環(huán)法灌漿”的規(guī)定似有不妥之處，應改為“根據(jù)施工機械設備和設計的孔深，采用適宜的灌漿方法”。 
3 灌漿方法 
帷幕灌漿方法主要有自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法及孔口封閉灌漿法。當前我國多采用孔口封閉灌漿法，它有一明顯優(yōu)點，即：由于它是始終在孔口堵塞，除主要是對新鉆段進行灌漿以外，還可使以上已灌各段得到若干次的重復灌漿，最終都要受到最高壓力地“考驗”，使各段的灌漿質(zhì)量都得到保證。但是已灌各段重復灌漿引起地層的多次漿力劈裂造成灌漿時很大的水泥浪費，尤其在深孔灌漿時第一段和最后一段壓力相差很大，使第一段常常發(fā)生地面冒漿等事故；在病險水庫壩肩進行灌漿時需穿透壩體，過高的壓力會引起壩體變形等問題。因此筆者認為“灌漿方法”的規(guī)定還有不完善處，特別是對病險水庫的防滲灌漿方法需做出單獨規(guī)定。 
4 灌漿壓力 
灌漿壓力是控制灌漿質(zhì)量的重要指標，與孔深、巖層性質(zhì)和灌漿段上有無壓重等因素有關，可根據(jù)不同的計算公式得出參考值，也可參考類似工程所用值進行設計，再根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗確定。《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》規(guī)定 “帷幕灌漿將灌漿壓力盡快升到規(guī)定值”。但筆者認為，對灌漿壓力和注漿率的掌握，應執(zhí)行這樣一條原則：當?shù)貙映詽{量很大、在低壓或“無壓”下即能順利地注入漿液時，應控制注漿率不能太快；當?shù)貙映詽{量較小、注漿困難時，應盡快將壓力升到規(guī)定值，不能長時間在低壓下灌漿。注漿率控制的大小，要考慮兩方面的條件：一是地層條件,對軟弱、多具水平向裂隙的淺部巖層，應當小些，以不大于20L/min 為宜；對于堅硬和深部巖層，可適當大些，以不大30L/min為宜。一般說來，大量吃漿并非都是有很大的空洞未被灌滿，而常常是沿著連通得很遠的裂隙跑到了該灌的范圍以外，從或明或暗的“露頭”漏失掉了。在此情況下，采用細流慢灌可促使?jié){液在近處沉淀、淤塞而不必擔心充填距離的不足。二是設備和人員工作條件,當前我國通用的150L和200L高速漿液攪拌機，從加料到攪拌均勻至少需3-5min，因此若將注漿率加大到50L/min 以上，實際上是做不到正常供漿的。注漿率過大，將導致人員忙亂、配料不準、拌漿質(zhì)量降低、設備負荷加大、事故增多。從有利于將裂隙充填飽滿、密實的角度考慮，灌注速率稍慢一點更加有利，這樣可使?jié){液有更多的時間和機會排除多余水分，形成更加密實的結石；此外，還可減小因壓面積太大招致巖層破壞的機會。因此筆者認為“帷幕灌漿應將灌漿壓力盡快升到規(guī)定值”的規(guī)定應改為“注漿率小于20L/min或30L/min時，灌漿壓力應升到規(guī)定設計值”。 
5 漿液的變換 
《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》規(guī)定，灌注漿液應遵循由稀到濃，逐級變換的原則。帷幕灌漿漿液水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1 或0.5:1等6個比級，遇注入率大時，也可越級變濃。水泥漿體中的水有兩方面的作用，其一是與水泥顆粒起水化反應，使之凝結硬化；其二是使水泥漿體具有足夠的分散性和流動性，這時水對水泥顆粒起著分散和運載作用。超過水泥水化水以外的那部分水，在它完成顆粒分散和運載作用之后，即成為“多余水”了。“多余水”容易造成水泥顆粒在漿體中的沉淀分層，影響漿體的穩(wěn)定性和水泥漿液結石性能，導致充填水泥的連續(xù)性中斷，形成空囊、水泡及泌水通道。黃委會勘測規(guī)劃設計研究院1995年的試驗結果表明，當水灰比由0.5 逐漸增大到0.85 時，漿液的粘度、粘聚力和比重逐漸減小，初凝時間增長，析水率增大。可見減小水灰比使用稠漿能改善漿液的穩(wěn)定性,但減小水灰比，又可使粘聚力增大，漿液的流動性變差。因此，筆者認為巖體的可灌性主要取決于水泥的細度模數(shù)和其絮凝物大小以及漿體的穩(wěn)定性,而不是稀釋漿體，灌漿要根據(jù)地層情況確定適宜的比級，根據(jù)采用較小水灰比、稠度高的漿體已成為灌漿界的一種趨勢，灌漿最好采用GIN灌漿法，使用穩(wěn)定漿液，在規(guī)范中對穩(wěn)定漿液的配置和使用做出原則性規(guī)定。 
6 灌漿結束標準 
《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》規(guī)定，基巖帷幕灌漿結束標準“達到設計壓力，吸漿率小于1L/min，持續(xù)時間最少60min,總歷時不得小于2小時”。這樣，吸漿極小的孔也需2小時以上才能結束。其用意一方面是為了強化漿液中多余水分的排除、獲得更好的結石；另外也是為了彌補操作上的可能不足。但筆者認為，在填泥溶洞、斷層破碎帶、松軟地層中，適當延長一點時間是有好處的；但對一開始就不吃漿的巖層卻無必要，應該對此做出必要的說明和規(guī)定。 


注釋： 
1 固管 就是灌漿過程中孔內(nèi)的水泥漿在很短的時間內(nèi)達到了初凝階段與射漿管固結到一起，輕者在短時間內(nèi)可以處理好，重者全孔報廢，射漿管埋在孔內(nèi)，造成不應有的經(jīng)濟損失乃至延誤工期。 
2 GIN灌漿法 該方法首先由瑞士灌漿專家G隆巴迪研究提出，是使用單一水灰比的穩(wěn)定漿體，按灌漿強度值進行灌漿控制的一種灌漿方法，其含義為在給定的灌漿段內(nèi)能量的消耗等于灌漿最終壓力和灌注漿體的體積的乘積，即GIN=P×V，單位為bar/m或MPa/m。