学文网摘要：在岩石地基上建坝，一般多进行固结灌浆。实践经验证明，破碎、多裂隙的岩石经过固结灌浆后，其弹性模量和抗压强度均有明显的提高，可以增强岩石的均质性，减少不均匀沉陷。岩石透水性也大为降低，对改进地基岩石性能、效果很显著。
关键词：岩石地基、固结灌浆、施工
中***分类号：TU74 文献标识码： A
固结灌浆工作很重要，工程量也常较大，是筑坝施工中一个必要的工序。根据其施工程序，在施工进度上，应为其安排好一定的灌浆时间。这是保证固结灌浆质量的前提。
固结灌浆施工，常与其它工序如开挖、立模、浇筑等发生干扰，遇到这类问题时，应当本着“各方兼顾，均保质量”的原则，很好地、合理地解决，这也是保证固结灌浆质量一个重要关键。
一、固结灌浆施工时间
固结灌浆施工最好是在基础岩石表面浇筑有混凝土盖板或有一定厚度混凝土，且已达到其设计强度的50％后进行。但也有由于某些原因而安排在混凝土浇筑前进行灌浆的。前者的优点是：岩石表面有盖板后，能够防止岩石表面漏浆；可以使用大的压力灌浆，对灌浆质量有利。缺点是：需直接在混凝土上钻孔，增加了钻孔工程量，而且又易钻坏混凝土内埋设的冷却水管、测试仪器或其它构件；或需要设置预留孔比较费事；或需要预埋导管，耗用管材，同时，也常易与浇筑混凝土工序相互干扰，影响进度。后者的优点是：易于观察到表面冒浆，能及时发现问题，便于迅速处理；即使偶而因灌浆压力过大，致使岩面发生上抬变形时，也可处理，避免了混凝土坝体上抬的危险。缺点是：由于岩石表面无盖重，不能施用大的灌浆压力；在岩石破碎、裂隙多的地带，往往由于灌浆时漏浆，灌不好灌，堵也不易堵，影响灌浆质量。关于这一问题，总的来看，在基岩上浇筑适当厚度的混凝土后，再进行灌浆，是有利的，在岩石破碎、多裂隙地带，特别是需要通过固结灌浆而提高基岩力学性能的部位，更应如此。三门峡、故县、湖南镇、乌江渡、白山等大坝基础的固结灌浆均是这样做的。
有些大坝固结灌浆施工，在混凝土浇筑前，先行灌注第Ⅰ、Ⅱ序孔，灌浆压力稍低，当混凝土浇筑到一定厚度后，再用较大的压力灌注第Ⅲ序孔。例如潘家口水库大坝的固结灌浆就是采用这种方法的，日本有些大坝也采用了这种方法。
二、固结灌浆施工次序
固结灌浆施工的特点是“围、挤、压”，就是先将灌浆区圈围住，再在中间插孔灌浆挤密最后逐序压实。这样易于保证灌浆质量。所以，固结灌浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。先钻、灌第Ⅰ次序孔，而后开始第Ⅱ次序孔的钻进和灌浆工作，依次类推，这样还可以随着各次序孔的循进，及时地检查灌浆效果。
浅孔固结灌浆，在地质条件比较好、岩石又较为完整的情况下，灌浆施工可采用两个次序进行，如***5.1-2(a)、***5.1-3和***5.1-4(a) 所示。地质条件较差时，应选用***5.1-4(b)三个次序灌注。
深孔和中深孔固结灌浆，为保证灌浆质量，以三个次序施工为宜，如***5.1-2(b)方格形，***5.1-4(b)六角形。在钻机多、场地小、施工次序不易安排的情况下，可允许相邻两个次序孔，在高程上相错开2～3段的情况下同时进行灌浆工作。
钻孔应统一编号，做好施工记录，及时整理资料，以便指导灌浆施工。这样做可以防止以后孔位混乱，查找不清，造成质量检查的困难，如遇到问题，由于资料完整，也易于分析和处理。
三、固结灌浆浆液
固结灌浆浆液一般应以水泥浆为主，在节理裂隙发育地区，注入量很大时，常常在水泥浆液中掺加砂，制成水泥砂浆灌注。因为固结灌浆主要目的是提高基础岩石强度，故一般情况下不掺用粘土。
近期有些工程坝基固结灌浆采用稳定性浆液，水灰比为0.7:1，加入0.5%的膨润土，该工程固结灌浆质量标准为透水率q≤5Lu，也是可以的。应予注意的是若采用稳定性浆液，水灰比应控制在0.7左右，马什漏斗测试粘度宜小于38s（以28～35s为好）。但有个别工程采用水灰比为1：1，掺加4%膨润土的稳定性浆液，其28天抗压强度仅为6MPa，是不合适的。因为固结灌浆主要目的是提高岩体力学性能，不应采用强度低的浆液。
固结灌浆所用水泥的强度等级可为32.5或以上，材质应新鲜，不能有潮湿或结块现象。存放时间较长的水泥除经过试验证明质量合格者外，不得使用。
当地下水有侵蚀性时，应使用具有抗侵蚀性的水泥。
四、钻孔冲洗工作
固结灌浆中，钻孔冲洗十分重要，特别是在地质条件较坏、岩石破碎、含有泥质充填物的地带，更应重视这一工作。
冲洗的方法有单孔冲洗和群孔冲洗两种。
单孔裂隙冲洗多采用压力水冲洗，冲洗的压力可为该孔段灌浆压力的80%，将水压入孔底后流出，直至返出的水呈清澈状态为止。当钻孔较深，用压力水冲洗效果不显著时，可以使用空气扬水方法，用气和水进行洗孔。
群孔冲洗，对岩石破碎、裂隙发育地区，在各钻孔间裂隙相互串通的情况下，可采用这种冲洗方法。利用一组钻孔(4～6个)，使用空气和水进行压力冲洗，从1～2个钻孔中进气，另1～2个钻孔中进水，从其它钻孔中冲洗出粘土等杂质。而后，轮换进气、进水，反复冲洗，直至一组内的各孔均冲洗干净，再进行群孔灌浆(即串通孔同时灌浆)。灌浆时可以敞开一孔，让其排气、排水，待此孔排出较浓的水泥浆时，关闭此孔，或再开始向此孔内进行灌浆。进行群孔压力冲洗时，还可以加入一些化学剂，见第七章第二节。
五、简易压水
钻孔经裂隙冲洗后进行简易压水，一个压力点，压力值可为灌浆压力的80%，此值若大于0.3MPa时，也可采用0.3MPa,稳定时间30min。
浅孔固结灌浆的压水稳定时间可短一些，一般采用10～30min即可。
六、灌浆压力
灌浆压力是提高灌浆效果的重要手段，在条件允许的情况下，以采用较大的灌浆压力为好。
无混凝土板盖重条件下的浅孔固结灌浆情况比较简单，采用一次灌注法时，将灌浆塞卡在岩面孔口，灌浆压力宜为0.2～0.4MPa，即使岩面发生少许抬动，在混凝土浇筑前可清理一下，无碍大局。采用分段灌浆法，在灌注第二段时，将灌浆塞卡在岩石中，灌浆压力宜为0.5～0.7MPa，甚至还可稍大一些。
有混凝土板盖重条件下的浅孔固结灌浆情况比较复杂，主要是担心由于使用灌浆压力不当，引起混凝土板上抬而导致盖板产生裂缝。
工程实践中经常遇有以下一些情况：
1. 混凝土盖板厚度0.5～1.0m，孔深入岩5～6m，采用一次灌注法，设计灌浆压力0.2～0.4MPa，盖板面抬动限为0.2mm。
（1） 将灌浆塞卡在混凝土盖板中，若能达到设计灌浆压力，皆大欢喜，否则需要采取低压、浓浆、限流、限量等技术措施，缓慢升压，使之达到设计压力，甚至可以试用加大浆液液柱高度，利用自重进行灌注。若仍无效，只有在该部位采取加密灌浆孔的方法解决了。
（2） 将灌浆塞卡在混凝土与岩面接触部位，一般情况下，灌浆压力可以达到0.2MPa。
国内有若干工程，当将灌浆塞卡在混凝土中时，灌浆压力为0.05～0.1MPa，0.5～1m厚的混凝土盖板面即发生抬动，采取多种技术措施，均难于达到设计灌浆压力，最后均是采用上述方法解决的。
2. 混凝土盖板厚度0.5～1.0m，孔深入岩6～8m，采用分段灌浆法，第一段灌浆压力0.2～0.4MPa，第二段0.5～0.7MPa，板面抬动限为0.2mm。
（1） 采用自上而下分段灌浆法钻孔钻深至岩面以下2m，先灌注第一段，若难于达到设计灌浆压力时，可采用前1中所述方法解决。灌注第一段后，继续钻进至设计深度，开始灌注第二段，这时一定要将灌浆塞卡在岩面以下2m处，其优点是可以提高灌浆压力，一般情况下均可达到设计灌浆压力的低值。这种方法进度稍慢，但灌浆质量好。
（2） 采用自下而上分段灌浆钻孔钻到设计深度，将灌浆塞卡在岩面以下2m处，先灌注第二段，一般情况下，灌浆压力可以达到设计灌浆压力低值。而后将灌浆塞上提卡在混凝土盖板中或卡在混凝土与岩面接缝处，灌注第一段。这种方法的优点在于既能保证第二段可以提高灌浆压力，进度也快一些，对固结灌浆质量无影响，一般常喜采用。
若混凝土盖板厚度增大，还可适当提高灌浆压力。但在地质条件差或遇软弱岩石地区，也可适当降低灌浆压力。
深孔固结灌浆，各孔段的灌浆压力值可依照帷幕灌浆选定压力的方法来确定，见第八章
第二节。
因特殊目的需要进行高压固结灌浆时，应先进行灌浆试验，通过论证后再行施工。施工过程中，应严加注意防止混凝土盖板抬动超过设计允许值。
七、浆液配比与变换
若采用纯水泥浆，以前多由水灰比为5：1较稀的浆液开始灌注，而后逐级变浓。近期则多采用水灰比为2、1、0.8、0.6(或0.5)四个比级或1、0.8、0.6(或0.5)三个比级。
若采用低水灰比稳定性浆液，则灌浆全过程仅用一种级配的稳定性浆液，例如黄河小浪底大坝坝基固结灌浆浆液就是采用水灰比为0.7:1，掺加0.5%膨润土的稳定浆液。但为了提高灌浆质量，有的工程开始先用水灰比为2∶1的水泥浆进行灌注，而后再换用稳定性浆液灌注。
灌注纯水泥浆时，固结灌浆浆液浓度的变换比帷幕灌浆可简单一些。灌浆开始后宜尽快将压力升高到规定值。当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达20～30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改变一级水灰比。当注入率大于30L/min时，根据具体情况，也可考虑越级变浓。
八、结束标准和封孔
固结灌浆结束标准，一般规定是：在规定的压力下，孔段的吸浆量不大于0.4L/min，延续30min，即可结束。近期由于采用了自动记录仪记录，并根据工程实践，变更为：在规定的压力下，注入率不大于1L/min，继续灌注30min，可结束灌浆。由于灌浆孔段长度不等，有的工程规定当注入率不大于0.1或0.2L/（min・m）时，延续30min可以结束。
浅孔固结灌浆孔封孔应采用“机械压浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。深孔固结灌浆孔封孔可采用与帷幕灌浆孔相同的方法。参见《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL60-94。
九、冒浆处理
由于受卸荷及爆破的影响，基础岩石表面裂隙比较多，特别是在岩石又比较破碎情况下进行固结灌浆，若采用无混凝土板盖重灌浆方法，常易发生冒浆现象。处理的方法主要有下列几种：
1.表面堵盖处理
(1)在裂隙冒浆处，可用旧棉花、麻刀、棉线等物紧密地打嵌入缝隙内，必要时，在其上
面再涂抹速凝水泥浆或水泥砂浆等，堵塞缝隙。
(2)在冒浆处凿挖岩石，将漏浆集中于一处用铁管引出，先前冒浆的地点用速凝水泥或水泥砂浆封闭，待一定时间后将铁管堵住，从而止住冒浆。
(3)冒浆严重难于堵塞时，在冒浆部位浇筑混凝土盖板，而后再行灌浆。
2．施工工艺操作控制
(1)采用低压灌浆的方法降低灌浆压力，甚至采用自流式灌浆(即仅靠在孔内浆液的自重压力灌浆)，同时使用浓浆，如0．6：1、0．5：1的浓浆，必要时可加入砂或速凝剂，待将漏浆出路堵塞处理后，再逐步提高灌浆的压力，将浆液变稀，按正常规定继续进行灌浆。
(2)采用限制进浆量法除采用低压、浓浆外，还可限制进浆量，控制注入率不超过10～15L／min，或再小一些，待浓浆在裂隙中逐渐沉积，最终将其封堵后，再逐渐提高灌浆压力。
(3)采用间歇灌浆法灌注一定量的浓浆后，或是当发现冒浆处出现浓浆时，即行停灌，间歇十几分钟再行灌浆，停停灌灌，直至冒浆停止，压力达到规定值后，再依照原定规程，正常进行灌浆。
处理冒浆的方法多种多样，应根据条件因地制宜。在灌浆施工过程中，根据工地实际情况，选定合宜的处理措施。
这里需要注意的是：当灌浆前进行压力水冲洗时，如果发现基础岩石表面有大量冒水的情况，则应先行将冒水地点处理好后，再行灌浆，这样既可节约水泥又能保证灌浆质量。
十、其它注意事项
(1)基岩表面冒浆严重而影响灌浆质量时，该部位应采用有混凝土盖板灌浆法。
(2)灌浆施工以一台灌浆机灌一个孔为宜。必要时，可以考虑将几个吸浆量小的灌浆孔并联灌浆，并联灌浆的孔数不宜多于3个，严禁串联灌浆。
(3)钻孔深度大于6m时，宜采用分段灌浆。
(4)施工区域内应设置观测抬动装置，控制使用灌浆压力。
(5)在进行灌浆施工的地段30m范围内，尽量不进行爆破工作。若必须爆破，应控制爆
破质点振动速度≤3cm/s。
[1]GB-T50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》.
[2] 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 DL/T5148-2001
[3] DL/T 5238-2010-土坝灌浆技术规范
作者简介：吴占元 1974.8中央电视大学 水利水电工程吉木萨尔县水利管理总站工程师
徐 霞1977.4中央电视大学 水利水电工程吉木萨尔县水利管理总站工程师