砂砾石地层灌浆技术

PAGE\*MERGEFORMAT#砂砾石地层灌浆技术砂砾石层是冲积层（覆盖层）的一种，因其透水性大，在作为水工建筑物地基时常常需要进行防渗处理。水泥（主要是水泥黏土浆液）灌浆是在砂砾石地基建造防渗帷幕的一项有效措施。我国在二十世纪五、六十年代就在一些砂砾石地基上的重要 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 成功地建造了灌浆防渗帷幕。后来由于混凝土防渗墙技术的快速发展，使得灌浆帷幕的使用逐渐减少，但近年来由于技术的进步和工程建设的需要，在江河堤防、病险水库的防渗加固和围堰防渗中帷幕灌浆渐多应用。地层的可灌性砂砾石地层可灌性的判别 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 分析砂砾石地层的可灌性首先应当了解地层的组成、性质、紧密程度、胶结情况、不同特性的土层分布、渗透性及颗粒级配等。根据颗粒级配曲线，可以用以下指标初步分析地层的可灌性。可灌比值可灌比值是砂砾石地层能否接受某种灌浆材料进行有效灌浆的一种指标通常用下式表示：D15M=（1-1-1）d85式中M—可灌比值；D15—砂砾石地层中含量为15%的颗粒粒径，mm；d85—灌浆材料中含量为85%的颗粒的粒径，mm。常见灌浆材料的d85值参见表1-1-1。在一般情况下，当M≥10时可灌注水泥黏土浆；当M≥15时可以灌注水泥浆。实践经验证明，所用灌浆材料满足上述条件时，一般可使砂砾层的渗透系数降低至10-4～10-5cm/s的水平。表1-1-1各种灌浆材料的d85值灌浆材料42.5水泥32.5水泥磨细水泥膨润土黏土水泥黏土浆粉煤灰d85(mm)0.060.0750.0250.00150.02~0.0260.05~0.060.047小于0.1mm颗粒含量由于水泥颗粒的最大粒径接近0.1mm，一些工程的实践表明，对于小于0.1mm颗粒含量少于5%的砂砾石地层都可接受水泥黏土浆的有效灌注。冲积层的颗粒级配曲线我国曾根据一些工程的经验整理出若干特征曲线作为地基对不同灌浆材料可灌性的界限，如图1-1-1，当被灌地层的颗粒曲线位于A线左侧时，该地层容易接受水泥灌浆；当地层埋藏较浅（如5m～10m），其颗粒曲线位于B线和A线之间时也可以接受水泥黏土灌浆；当地层颗粒曲线位于C线和B线之间时，该地层容易接受一般的水泥黏土灌浆；当地层颗粒曲线位于D线和C线之间时，需使用膨润土和磨细水泥灌注。图1-1-1判别冲积层可灌性的颗粒级配曲线地层渗透系数的大小渗透系数的大小可以间接地反映地层孔隙的大小，因而也可用渗透系数判别砂砾石地层的可灌性。根据勘探试验资料统计，不同性质的冲积层的渗透系数范围见表1-1-2，不同灌浆材料可适用地层的渗透系数见表1-1-3。表1-1-2不同土质的渗透系数土的分类渗透系数范围cm/sm/d砂卵石10-180～120砂砾石6×10-2～10-150～80粗砂3×10-2～6×10-225～80中砂10-2～3×10-215～25细砂10-28～15粉细砂6×10-3～10-25～8粉砂10-5～6×10-31～5表1-1-3不同灌浆材料可适用地层的渗透系数灌浆材料可灌地层的最小渗透系数cm/sm/d水泥砂浆（细砂）1.0800普通水泥浆0.2170掺有减水剂的水泥浆0.1100水泥黏土浆5×10-240黏土浆5×10-240磨细水泥黏土浆2×10-220膨润土浆10-210硅酸钠10-210经验表明，地层的渗透系数愈大，灌浆效果愈好，灌浆后渗透系数降低愈多。反之，地层的渗透系数愈小，灌浆后渗透系数降低也少。国内外若干砂砾石地基灌浆工程的情况如表1-1-4。总之，砂砾石地层结构复杂，确定砂砾石层是否可灌，选择何种浆液适宜，最好采用上述多种判别方法进行综合分析。对于地基中存在不同分层的情况，就要选用不同的灌注材料。PAGE\*MERGEFORMAT#表1-1-4国内外若干砂砾石地基灌浆工程的情况工程名国别建成年分坝高或水头（m）帷幕面积（m）帷幕最大深度（m）帷幕孔布置灌浆孔总长（m）最大灌浆压力（MPa）单位注入量平均渗透系数（cm/s）排数排距（m）孔距（m）t/mt/m2灌浆前灌浆后西尔文斯坦德国1959465200120732～38000(0.3~0.6)H1.32.55×10-1(1～3)×10-4谢尔庞桑法国196012042000115192～2.52.5～4162000.6H<6～81.56.73×10-19×10-22×10-5米松·太沙基加拿大1960606200150533～4.58000(0.3~0.6)H2.13.12×10-14×10-4马特马克瑞士1967115210001101033.5490002～2.51.43.210-2～10-46×10-5阿斯旺高坝埃及197111154700250152.5～52.53350003～61.46.110-1～10-3-43×10-4船明日本197715601420042.52.5173500.8～1.0H1.371.6710-1～10-210-4只见日本198819.8铺盖灌浆深5m22.51735湿磨260水泥g/m1.7×10-22.3×10-32.3×10-5密云水库中国196066274004433.542.5(4～10)×10-16×10-5～7×10-4岳城水库*中国196151.523234、51.7～3.36177901.8左岸6234037右岸kg/m7×10-3～5×10-210-4～10-3小南海地震堆积坝*中国20021008031.5～21.5～3.5481240.2～1.40.457(5～22)×10-2(0.8~7.6)×10-21～11.2Lu冶勒灌浆试验*中国2002125.59630.75～1.2524733.50.19220～100Lu1～4.6Lu下坂地灌浆试验*中国20037815833.03.016652.50．64110-2～10-11.7×10-6～1.8×10-4*采用循环钻灌法施工，其余均采用预埋花管法施工。PAGE\*MERGEFORMAT#浆液的渗透距离由于浆液和地层的性质都十分复杂，为了研究浆液在地层中的流动状态，学者们建立了各种模型，推导了许多公式。通过它们可以近似地估算出有关的参数。对于由颗粒材料组成的悬浊浆液，渗透距离可用下面公式估算：γghreR=＋r(2.8.2)2s式中：R－浆液的渗透距离，cm；γ—水的密度，g/cm3；g—重力加速度，9.81cm/s2；h—注入压力，以水头表示，cm；re—孔隙的等值半径，cm；s—浆液的屈服强度，达因/cm2；r—灌浆孔半径，cm。re值与地基的渗透系数有关，可按表1-1-5选取。ν值参考图1-1-2取用。表1-1-5孔隙等值半径k（cm/s）re（cm）备注10.019孔隙比等于0.310-10.005910-20.001910-30.00059图1-1-2水泥浆液的屈服强度砂砾石地层注浆量估算在覆盖层没发生明显抬动的情况下，每一灌段的总注浆量可以用下式估算：Q=πR2Lnαβ（1-1-3）式中Q—灌浆段总注浆量，m3；R—预计灌浆渗透半径，m；L—灌浆段长度，m；n—地层孔隙率，%；α—灌浆的充填率，取0.8～1.0；β—富裕系数，取1.5。砂砾石地基灌浆的一般要求（1）做好灌浆试验灌浆试验对于砂砾石地层的灌浆十分重要，进行灌浆之前，应仔细调查分析地质情况，选择灌浆方法和浆液材料，拟定灌浆参数，之后应选择有代表性的地点进行必要的现场试验，根据试验的成果最后确定 施工方案 围墙砌筑施工方案免费下载道路清表施工方案下载双排脚手架施工方案脚手架专项施工方案专项施工方案脚手架 及灌浆参数。（2）设置盖重和制定表层处理措施砂砾石地层一般比较松散，灌浆时往往发生冒浆、串浆现象，压力不易提升。因此预先在砂砾石表面建造一层盖重（混凝土或粘性土铺盖）是十分必要的。表层处理也可采用开挖置换或进行加密孔灌浆，灌浆时应增加浆液中水泥含量，采用自上而下灌浆法。（3）进行浆液配比设计和浆液试验砂砾石灌浆一般注入量很大，对浆液的要求也更为严格和多样化，浆液的质量对灌浆工程的质量和造价的影响很大。因此，预先要认真进行浆液的成分和配比设计。砂砾石地基多灌注水泥黏土浆，各地黏土性能差别很大，因此各种浆液配比还要经过室内试验和现场试验调整确定。（4）施工次序砂砾石灌浆的施工次序应遵照分排分序逐渐加密的原则进行：先灌注下游排，再灌注上游排，后灌注中间排孔。同一排孔中分2～3个次序灌注，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔、Ⅲ序孔。相邻两个不同次序孔的灌浆原则上应待先序孔灌完后，后序孔方可开始施工，但当采用自上而下灌浆法时，后序孔可在滞后先序孔10m的条件下随后施工。灌浆方法砂砾石地层灌浆的方法很多，我国常用的有循环钻灌法、预埋花管法、套管灌浆法和打管灌浆法。循环钻灌法循环钻灌法是我国独创的一种灌浆方法，也称边钻边灌法。这种方法是在冲积层中自上而下逐段进行钻孔和灌浆，各段灌浆都在孔口封闭。循环钻灌法后来被扩展到岩石地基灌浆施工中，并加以改进，发展成为目前普遍采用的孔口封闭灌浆法。循环钻灌法的特点（1）适宜于砂卵砾石中灌注水泥黏土浆或水泥浆；（2）在钻孔的过程中，也利用循环泥浆对地层进行灌浆；（3）由于每段灌浆都是在孔口封闭，各个灌浆段可以得到多次复灌，因而灌浆质量好；（4）与预埋花管法相比，可以节省大量的管材；（5）工序相对比较简单，操作容易。循环钻灌法的缺点是：由于钻灌工序交替进行，因此工效相对较低；各段灌浆均在孔口封闭，因而灌浆时地表常常冒浆严重，既使进行深部灌浆时，也不能使用很高的灌浆压力；当覆盖层由多种地层组成，需要灌注不同类型浆液时，难以施工。循环钻灌法的施工程序及技术要点循环钻灌法的主要施工程序有：建造盖重层或灌浆盖板→孔口管段钻孔→孔口段灌浆→镶铸孔口管→待凝→第二段钻孔→第二段灌浆→第三、四段钻孔、灌浆⋯⋯直至终孔→封孔。图1-1-3为循环钻灌法灌浆示意图。采用循环钻灌法应注意以下施工技术要点。8m。（1）建造灌浆盖板为了使灌浆达到一定的压力，防止和减少冒浆，确保灌浆效果，一般需要在砂砾石表面构筑一个盖重层，它可以是黏土铺盖，也可以是混凝土板。例如埃及阿斯旺高坝砂砾石帷幕灌浆建造了厚达22～40m黏土铺盖，密云水库和岳城水库的黏土铺盖厚达采用混凝土盖板的厚度应根据地层结构和灌浆压力进行选择，宜以地面允许抬动不得超过砂砾石灌浆深度的1%～2%，宽度可超出边排孔1.5m，混凝土的强度等级为C15图1-1-3循环钻灌法灌浆图示1－灌浆管（Φ42mm钻杆）；2－防浆环；3－孔口管；4－封闭器；5－黏土铺盖；6－混凝土或砂浆；7－孔口管下部的花管；8－压力表；9－进浆管；10－回浆管；11－阀门；12－孔壁；13－盖板灌浆段；14－砂砾石层；15－钻机立轴；16－孔内灌浆管；17－射浆花管（2）孔口管段钻孔与灌浆在混凝土灌浆盖板浇筑完成并达到70%强度以后，就可以开始钻进孔口管段。钻孔直径比孔口管直径大一级即可，深度以穿透混凝土盖板深入被灌的冲积层1.0～1.5m为宜。然后在混凝土盖板内安装灌浆塞进行灌浆，直至达到结束条件。（3）镶铸孔口管在循环钻灌法工艺中，每一个灌浆孔都要镶铸一根孔口管。孔口管的作用很重要，它钻孔时保护孔口，灌浆时用于安设孔口封闭器，实现全孔的压力灌浆。当灌浆是在已经浇筑了混凝土盖板的条件下进行时，其孔口管的施工方法可参见本章第六节1.3。当灌浆需在土层中设置灌浆帽时，灌浆帽的结构见图1-1-3。施工方法为先挖一个面积0.8m×1.0m、深0.8m的浅坑，在浅坑中央用Φ130～150mm钻头钻进1.5～2.0m，再换小一级钻头钻至砂砾石层内1m，之后，在全孔内下设底部带有孔眼的孔口管。浅坑底部孔口管四周缠绕麻绳或草绳作为防浆环，浅坑内浇筑混凝土。孔口管管口高出地面10cm，加工有螺纹可与孔口封闭器联接。（4）自上而下逐段钻孔与灌浆钻孔按本章第三节6.2所述进行。一般使用最稀一级水泥黏土浆（如水泥：黏土：水=1：1：12）作为冲洗和护壁的循环泥浆，遇到孔壁坍塌掉块的孔段，可酌情换用浓一级或二级的浆液护壁，严重时可使用纯水泥浆，或停钻先行灌注。待孔壁稳定后恢复正常钻进。对钻进时灌入到地层中的浆液应进行计量统计，计入孔段注入量中。每一段钻孔和灌浆的长度视地层的渗透情况和钻孔孔壁的稳定性而定，一般为1～2m。孔口管以下两段均为0.5m，孔口管段及其以下两段，灌注纯水泥浆，以便在上部形成一个强度较高的盖重层。每一段钻孔完成后，应当使用清水或稀循环泥浆冲洗钻孔10min，冲净孔底钻渣。接着进行灌浆，灌浆方法为孔口封闭、循环式灌浆，即在孔口管上安设孔口封闭器，使用钻杆作为灌浆管下至接近孔底（距孔底不大于0.2m）进行灌注，直至达到结束条件。灌浆时应当注意经常活动灌浆管和保持孔口有一定的回浆量，避免灌浆管被浆液凝住，造成事故。一段灌浆完成以后，接着可进行下一段钻孔作业，而不必待凝。直至终孔。预埋花管法预埋花管法，也称套阀花管法、袖阀花管法。它是法国人首先发明的，称为索列丹斯（Soletanche）法。这种方法是首先钻出灌浆孔，在孔内下入特制的带有孔眼的灌浆管（花管），灌浆管与孔壁之间填入特制的“填料”，然后在灌浆管里安装双灌浆塞分段进行灌浆。3.2.1预埋花管法的特点（1）灌浆孔一次连续钻完，灌浆和钻孔工序分开进行，施工效率高。（2）灌浆在花管中进行，无塌孔之虑，灌浆段隔离也比较容易。（2）可以任意采用自下而上或自上而下灌浆方式，也可以先灌全孔中的任何一段，或对某一段进行多次复灌，灌浆质量有保证。（3）可以使用较大压力灌浆，灌浆过程中发生冒浆、串浆的可能性小。根据地层情况和工程需要，可以进行渗透性质的灌浆，也可以进行挤密灌浆或劈裂灌浆。（4）对各种冲积层的适应性好，可区别不同冲积层选用不同的浆液。可适应深厚覆盖层灌浆。预埋花管法的主要缺点是需要预埋花管，且无法回收。以前我国塑料工业不发达，需要使用大量钢管，加大了工程造价。其次，预埋花管法的施工程序较多，花管的制作和下设、填料、灌浆等技术均比较复杂。预埋花管法的施工程序及技术要点预埋花管法的主要施工程序有：钻孔→清孔→下填料→下花管→起套管（如采用套管护壁钻孔时）→待凝→冲孔→卡塞→开环→灌浆。见图1-1-4。图1-1-4预埋花管法施工程序图示1-钻孔并下套管；2-注入填料；3-下设花管；4-拔出套管；5-下入双灌浆塞灌浆各道工序中应注意以下技术要点。（1）钻孔可以使用各种适宜的机械和方法钻进灌浆孔（见本章第三节）。由于在钻孔中要下入花管，因此钻孔终孔孔径不宜太小，通常为φ91～φ150mm。为确保钻孔顺利进行，孔口宜埋设保护管。钻孔过程中应详细记录地层情况，先导孔要绘制钻孔柱状图。这些资料是日后决定灌浆浆液、压力的依据。应尽量防止孔斜，各个深度的钻孔偏距不得超过孔深的2.5%。采用护壁泥浆钻进时，最好使用膨润土泥浆。泥浆的技术性能应进行专项试验和定期检验。钻孔结束后应立即清孔，除尽残留岩芯、岩屑。清孔可采用黏度为20～22s的稀泥浆。清孔完成后应立即注入填料，下设花管，否则以后应当重新清孔。（2）下填料填料又称“夹圈”，是一种低强度的水泥粘土浆。它在花管与钻孔的环状间隙中起胶结和封闭作用，保证浆液在灌浆时能横向流出，而不会沿孔壁上冒。填料由水泥、粘土和水组成，并可加入适当水玻璃等外加剂调节其性能。具体的配合比应当根据工程要求和使用材料由试验室经过试验得出。北京密云水库坝基帷幕灌浆使用的填料中水泥、砂质壤土（塑性指数14～17）与水比例为1:1.2:3.2、1:2.6:4、1:2.6:5，相应待凝期分别为5、7、14d。长江堤防若干防渗帷幕灌浆工程填料采用的配比是水泥：粉质黏土：水为1：（1.5～1.7）：2，5～7d强度为0.3～0.5MPa。开环压力0.1～0.3MPa。填料中的黏土成分含有一些粉粒较好，对黏粒含量过高的黏土，可加入一定比例的粉细砂或粉煤灰。向灌浆孔中充灌填料应使用灌浆泵和导管从孔底注入，置换出孔内清孔泥浆，至孔口返出的填料与注入的填料密度之差不大于0.02g/cm3为止。充灌时间应尽量缩短，最长不超过60min。填料须具备这样的性能：力学强度适宜，能兼顾易于被压裂开环和防止向上冒浆的需要；收缩性小，在凝固过程中不会与孔壁或花管脱开；早期强度增长快，后期强度增长慢。（3）下花管花管可用φ60~φ89mm的管材制成（图1-1-5），以前使用钢管，现在多使用塑料管。在满足管内可顺利下入灌浆塞的前提下，管子直径宜尽量小。花管内壁须光滑，管底封闭要严密牢固。管子上每隔33~50cm钻一环出浆孔，每环孔3～4个，孔径10～15mm。出浆孔的外围，用弹性良好的橡皮套箍紧，橡皮套的厚度为1.5~2.2mm，宽度100~150mm。一些工程上曾用自行车内胎作橡皮套，效果良好。为了防止在下花管时橡皮套移动或翻卷，可在其下端用细铁丝或塑料胶带缠绕扎紧，称之为防滑环。这样，每个橡皮套如同一个单向阀门，在灌浆压力作用下浆液可以由里向外流出，但灌浆结束或中止后，浆液不能返流。为了使花管周围填料厚度均匀，花管需位于钻孔中心的位置，为此可在花管上每隔一定距离（10～15m）安设定位装置。用作花管的塑料管应当尺寸规格整齐 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，便于加工和连接；内壁平整光滑，灌浆塞可以在里面移动自如；具有足够的强度，能承受灌浆和下管时的内外压力。中国水利水电科学研究院岩土工程研究所经过试验，采用外径63mm、内径53mm、每米重量1.15kg的PVC（聚氯乙烯）塑料管可以满足上述要求。由于帷幕灌浆通常比较深，每根花管都需要用多根塑料管连接起来。通过实验可采用插压法连接，如图1-1-6。先将每个接头与下面一节花管连接好，管子的端头和接触面要涂抹粘结剂。可采用四氢呋喃等粘结剂，四氢呋喃涂抹5min后就可以提供较高的粘结力。下管时，后一节管插入前一节管已经安好的接头内，插好后再用注射器向接头缝隙中注满四氢呋喃，这种连接方法迅速、方便、可靠。向钻孔内下花管时，填料对花管的浮力很大，需要采取增重措施（如在管内填入粉细砂），使其平衡自由下降。下管时边下边填砂，动作要迅速，但不得强力下压或扭转。图1-1-5灌浆花管组装与结构示意图(a)灌浆管组装；(b)B－B剖面；(c)－C剖面；1－花管；2－防滑环；3－橡皮箍；4－射浆孔图1-1-6塑料管插压法连接示意图下花管是预埋花管法灌浆的一道关键工序，预先应当做好充分准备，力求一次成功，避免出现故障又起拔重来，造成损失。花管下入前应当逐节进行检查，在地面进行全孔预安装，逐节编号，各环出浆孔位置应与图纸一致。下管时应详细校核并记录各段花管长度和搭接尺寸，下设位置与设计位置的偏差等。花管下端离孔底距离不得大于20cm。孔口高出地面10～20cm。花管下设时间不宜太长，一般应控制在6～8h以内。花管下设完成填料凝固后，在花管内下入细管，将充填的细砂冲洗出来，保持管内干净。花管在不进行灌浆工作的时间，管口都要加上塞子或盖子，防止落入异物。（4）待凝花管下设完毕以后，需待凝一段时间。视填料配合比及地下水活动情况不同，一般待凝为5~14d。（5）开环通过压力作用，压开橡胶皮箍，压裂填料形成通路，给浆液进入砂砾石层创造条件，这一工序叫“开环”。在压浆过程中压力突降或吸浆率突增时，表示已经开环。开环可以采用清水，也可以采用1：8～1：4的稀黏土水泥浆。开环后清水或稀浆应持续灌注5～10min，根据其渗透性确定开灌浆液配比。（6）灌浆开环后就可以开始灌浆。每一环孔作为一个灌浆段单独进行灌浆，灌浆方法可以任意采取自上而下或自下而上方式灌注，都属于纯压式灌浆。打管灌浆法打管灌浆法是一种最简单的钻孔灌浆方法。它是将钢管（灌浆管）打入到砂砾石层中，然后利用该钢管进行灌浆。这种方法适用于砂砾石层埋藏较浅、厚度较薄、结构疏松、孔隙率大、块石较小的地质条件，以及临时性工程或对防渗性能要求不高的帷幕灌浆工程。堤防或小型土坝的加固灌浆也常采用这种方法。当砂卵砾石中夹有漂石时，钢管则难以打入，需要采用其它钻孔方法补打灌浆孔的措施。打管灌浆的施工程序是：打管→冲洗→灌浆→提管→灌浆→直至孔口。见图1-1-7。打管灌浆需要的专用器具是灌浆管。灌浆管是一根厚壁无缝钢管，直径可为Φ50～75mm，其上部有管帽可承受锤击，并可与输送浆液的管路相联；其下部接钻有出浆孔眼的花管，花管段长1～2m，孔眼呈梅花形排列，孔距10cm，孔径10～15mm。花管的末端带有一锥尖。各道工序中的技术要点是：（1）打管使用机械或人工锤击将灌浆管击打贯入砂砾石地基中，直至设计深度。为了以后灌浆时减少冒浆，打管时可在管子周围堆放一些细砂，让其跟管下沉，保持管壁与地层接触紧密。（2）冲洗在打管的过程中，砂土等细料不可避免地会涌入灌浆管内，因此灌浆前应在灌浆管内下入细管，通水冲洗干净。（3）灌浆先灌最下面一段，至达到结束条件（通常是灌完一定浆量）。这种灌浆方法，使用压力很小，有时只能自流式灌浆，即依靠浆液的自重压力进行灌注。打管灌浆属于自下而上纯压式灌浆。图1-1-7打管灌浆法施工程序示意图1－花管；2－导管；3－打管帽；4－吊锤；5－导杆；6－管内涌砂；7－锥形体；8－冲洗进水管；9－压力表；10－进浆管；11－地面；12－灌浆段；13－盖重层；14－受灌砂砾石层1～可（4）提管下段灌完以后，立即就可以将灌浆管上提一个段长的高度（通常是2m），然后重复以上冲洗—灌浆的工序，直至孔口或设计确定的高程。图1-1-8为两种灌浆花管的结构示意图，图a所示花管打入地层时直接锤击锥头，打入较深的砂砾层；图b所示灌浆管带有活动锥尖，打管时桩尖密闭，上提时锥尖落下敞开管口出浆。(a)(b)图1-1-8两种灌浆花管结构图套管灌浆法套管灌浆法是利用钻孔时的护壁套管进行灌浆的方法。它的施工程序是：套管护壁钻孔→下入灌浆管→起拔套管(1～2m)→安装灌浆塞→灌浆→再起拔套管及灌浆管(12m)→安装灌浆塞→灌浆→重复上述工序，灌注至孔口。见图1-1-9。图1-1-9套管灌浆法施工程序示例图(a)套管护壁钻孔；(b)下入灌浆管；(c)起拔套管，第一段灌浆；(d)起拔灌浆花管和套管，第二段灌浆；(e)起拔灌浆花管和套管，第三段灌浆1－护壁套管；2－灌浆管；3－橡胶塞；4－花管；5－浆液扩散范围；6－盖重层；7－受灌地层各道工序应注意如下技术要点：套管护壁钻进灌浆孔至设计深度，包括先打管后钻进和先钻进后打管的方法，以及使用扩孔钻头钻孔套管跟进的方法，直至终孔。然后在套管内下入下端带有花管的灌浆管至孔底段，起拔套管至第一灌浆段段顶，安装灌浆塞对第一段进行灌浆；之后再分别上提套管和灌浆管，自下而上地逐段灌浆。由于拔管后容易塌孔，每个灌浆段不能太长，视地层的稳定情况，一般为1～2m。采用这种施工方法，钻孔由于有套管护壁，消除了塌孔之虑。采用先进的全液压工程钻机和Odex扩孔钻头跟管钻进，效率高，孔深可达60m左右。需要注意的是在灌浆过程中，浆液容易沿着套管外壁向上流动，甚至地表冒浆；如果灌注水泥浆时间过长，则可能会凝结固住套管，造成起拔困难。套管灌浆法也属于自下而上纯压式灌浆。无塞上提灌浆法无塞上提灌浆法不使用灌浆塞，利用在孔内充灌的细砂隔离灌浆段进行灌浆。它的施工程序是：钻孔→下管或跟管→冲洗→下花管→填砂、起套管→逐段上提灌浆管并灌浆→直至孔口。见1-1-10。①②③④⑤图1-1-10无塞上提灌浆法施工程序1-钻孔；2-下套管；3-下灌浆管并冲洗；4-填砂并起拔套管，灌注孔底段；5-逐段上提并灌浆各道工序的技术要点是：钻孔可采用泥浆护壁，钻孔至设计深度后，在孔内下入套管，也可利用跟管钻进成孔；通过套管用清水洗孔，尽量将孔内及孔壁残留泥浆冲洗干净；在套管内下入灌浆管（钻杆），灌浆管下端一节为带有孔眼的花管，孔眼外用橡皮套阀保护；边向孔内填灌粉细砂，边起拔套管，灌浆管留在孔内。细砂要填满填实至孔口；通过灌浆管和前端的花管进行灌浆，自下而上灌一段，上提一段，直至孔口。无塞上提灌浆法是一种纯压式灌浆法，这种方法在某些情况下可作为其它灌浆方法的补充。灌浆浆液的选择4.1灌浆浆液的选择砂砾石地基灌浆通常使用水泥黏土浆液，也有使用纯水泥浆的，空隙较大时，可使用水泥砂浆，或由多种材料拌制的膏状浆液等。水泥黏土浆的主要优点是稳定性好，注入能力强，防渗效果好；在许多情况下可就地取材，因而价格便宜。水泥黏土浆中黏土和水泥的比例应根据工程要求和地质条件而定，在一般情况下，对于永久性工程，可采用水泥：黏土=1：1～1：4，干料：水=1：1～1：3，浆液稳定性小于0.02，析水率小于2%，黏度小于或等于60s（500/700漏斗黏度计），浆液结石28d抗压强度不小于0.3或0.5MPa。进行多排孔帷幕灌浆时，边排孔宜采用水泥含量较高的浆液，中间排孔可采用水泥含量较低的浆液。另外帷幕浅部也宜采用水泥含量较高的浆液。临时性的工程可适当减少水泥含量，甚至使用黏土浆。有时候一个工程的地基由多种地层组成，这就要针对不同地层选用不同的浆液。表1-1-6、表1-1-7和表1-1-8为几个工程帷幕灌浆采用的浆液。表1-1-6埃及阿斯旺水坝帷幕灌浆采用的浆液部位外部灌浆孔中间灌浆孔浆液膨润土-硅酸盐浆水泥黏土浆硅酸盐浆膨润土-硅酸盐浆黏土-硅酸盐浆灌浆部位的有效0.07~0.14~0.21~0.3~0.55~0.07~0.21~0.21~0.55~粒径D10(mm)0.140.210.30.550.850.210.550.550.85水泥93125125黏土360415495570615浆液配比膨润土16019081硅酸盐1.61.94352564144(kg/m3)铝酸钠149.1六偏磷酸钠4.82.12.52.93.1水960915840810780685785760745表1-1-7北京密云水库白河主坝帷幕灌浆采用的浆液浆液种类使用部位使用条件（L/min）配合比黏度（s）密度(g/cm3)干料：水水泥：黏土：水黏土浆开环1：40：1：417~191.12~1.16水泥浆灌盖板1：0.61：0：0.61.7~1.741：0.81：0：0.81.57~1.611：11：0：11.48~1.52水泥黏土浆边排孔>1001:11:1.86:2.8632~371.48~1.5050～1001:1.51:1.86:4.2924~281.33~1.37<501:31:1.86:8.5818~201.19~1.23中排孔>1001:11:4:546.51.4550～1001:1.51:4:7.538.61.34<501:2.51:4:12.5171.22表1-1-8某工程采用浆液配比（循环钻灌法）浆液干料：水水泥：黏土：水密度(g/cm3)黏度（s）备注水泥浆1：0.61:0.61.70~1.74水泥密度为33.0g/cm3，黏土密度为2.76g/cm3。1：0.81:0.81.57~1.611：11:11.48~1.52黏土水泥浆1：1.51:1:31.33~1.37滴流1：21:1:41.26~1.30391：31:1:61.18~1.22201：41:1:81.13~1.17171：51:1:101.10~1.14161：61:1:121.08~1.1216水泥黏土浆的拌制与储存（1）水泥和黏土的质量应符合本章第二节的要求，可采用32.5级普通硅酸盐水泥。黏土的黏粒含量高一些更好，含砂量应当尽量小。（2）应先制备和储存足够的黏土浆。黏土浆的拌制时间不宜少于30min，搅制好的泥浆应使用筛网或旋流式除砂器除砂，筛网孔眼尺寸应不大于2mm。黏土泥浆的密度宜≥1.25g/cm3，黏度38s。（3）配制水泥黏土浆时，应先加水，再加水泥，后加入黏土浆。加入黏土浆后拌制时间不应少于2min。水和水泥的数量、加入黏土浆的数量都要预先计算好，制成 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，便于现场应用。（4）配置好的水泥黏土浆在8h以内应当使用完毕，否则应予废弃。灌浆工艺参数的确定5.1灌浆段长0.3～砂砾石地层的灌浆与岩石地基不同，灌浆段划分宜短。预埋花管法每段长度为0.5m；其它灌浆方法段长为1～2m，很少有超过3m的。灌浆压力灌浆压力与灌浆孔的孔深、注入率及灌浆孔所在的部位、次序等因素有关。当灌浆压力超过地层的压重和强度时，有可能导致地基及上部结构的破坏。因此，一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏，作为确定砂砾石层允许灌浆压力的基本原则。通常砂砾层灌浆压力通过灌浆试验来确定，当缺乏试验资料时，可用经验公式计算或通过工程类比确定允许灌浆压力。如P=βγT＋cαλh（1-1-6）式中P—允许灌浆压力，kPa；β—系数，在1～3范围内选择；γ—砂砾石之上盖重层的重度，kN/m3T—盖重层厚度，m；c—与灌浆次序有关的系数。Ⅰ序孔c=1，Ⅱ序孔c=1.25，Ⅲ序孔c=1.5；α—与灌浆方式有关的系数。自上而下灌浆α=0.8，自下而上灌浆α=0.6；λ—灌浆段以上砂砾石层的平均重度，kN/m3；h—盖重层底面至灌浆段段顶的深度，m；无盖重层时，自砂砾石表面起算。表1-1-9和表1-1-10分别为密云水库和葛洲坝土石围堰砂砾地基灌浆使用的压力情况。灌浆过程中，压力的使用应从小到大逐级增加，防止突然压力升高，也要防止注入率突然增大。表1-1-9密云水库白河主坝帷幕灌浆使用灌浆压力表深度（m）12～1515～1717～2020～25>25允许压力（MPa）0.51.01.52.0>2.5表1-1-10葛洲坝土石围堰砂砾地基灌浆压力表（循环钻灌法）灌浆段深度（m）1~10111213141516171819≥20灌浆Ⅰ序孔0.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.3压力Ⅱ序孔0.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.4(MPa)Ⅲ序孔0.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.5浆液稠度及其变换浆液稠度的变换有两种做法：一是自始至终采用一种固定不变的配比，灌浆过程中不进行变换。二是执行由稀变浓的原则。当采用变换浆液稠度的方法时，为简便起见，可固定干料中水泥、黏土等的比例，变浆时仅仅变换水与干料的比例（参见表1-1-7和表1-1-8）。浆液稠度变换的条件因工程和地质条件而异，通常都是由稀至浓逐级变换，当某一级浆液灌入已达一定数量后，应改换浓一级浆液。浆液的起始配比不一定都使用最稀的比级，当注入率大时可以越级变浓。每级配比的注入量有的工程定为灌注600L以后变浓一级，有的工程定为1000～1500L。特殊情况处理地面抬动变形在砂砾石层中灌浆，如果使用的灌浆压力太大，常易产生地表抬动变形。一般情况下少量抬动是允许的，通常允许最大抬动值不得超过灌浆深度的1%～2%。但在已经建成的闸坝底板上或廊道内灌浆时，则不允许产生抬动或限制抬动量很小。地表抬动变形的数值，可通过在灌浆范围内设置的观测桩系统，于灌浆前、后或灌浆过程中分别进行标高测量获得。为减少地表抬动，可以采取下列措施：（1）在砂砾石层上部铺设一定厚度的粘土铺盖或混凝土盖板；（2）增大表层灌浆孔的密度，可以增强帷幕表层的密实性；（3）在砂砾石表层灌浆段的灌注浆液中加大水泥含量，或灌注纯水泥浆，先采用低压稀浆灌注，以形成一个较坚固的盖重层；（4）采用自上而下灌浆法。采用预埋花管法灌浆时，有的灌浆段压不开环当灌浆压不开环时，可酌情使用下列方法：检查灌浆塞位置是否正确，并加以调整；使用较高压力开环。个别不开环的孔段如不违反下述规定可不处理：中排孔不得有连续不开环的孔段，边排孔不得有连续3环不开环的孔段，在同一高程顺水流方向上不得有全不开环的孔段。对必须进行强制开环的孔段可采取如下措施：使用更高压力（5～6MPa）开环；在花管内进行小型爆破。采用预埋花管法灌浆时，有时在花管内发生返浆当在花管内发生返浆时，可采用下列方法处理：①采用自上而下灌浆法；②加长上部的灌浆塞，或再增加一个灌浆塞；在花管内使用无塞上提法灌浆（见本节3.5）。在灌浆过程中发生中断、冒浆等其它情况时，其处理方法与岩基灌浆基本相同。灌浆结束条件与封孔各孔段灌浆的结束条件应根据地层情况、帷幕的防渗标准以及灌浆孔所在的部位等由试验确定。一般采取下列两种方法：（1）达到设计最大灌浆压力，注入率小于或等于2L/min，或停止吸浆，持续时间已达15～30min，可以结束该段灌浆；（2）注入干料量已达到规定的限值后结束灌浆。边排孔达到上述两条件之一即可，中排孔应达到条件（1）。注入干料的限量因工程和地质条件而异，可由式1-1-5计算并经现场灌浆试验验证或调整获得。在一般地质条件下，孔距为3m的灌浆孔，每米注入干料的限量多为3～5t/m，在渗透性大的砂砾石地层中，达到3～9t/m。循环钻灌法宜采用（1）为结束条件。灌浆孔灌浆结束后可采用导管法向孔内注入水泥砂浆，或采用全孔灌浆法进行封孔。灌浆孔需保留时，可在孔内回填中砂，孔口加塞保护。工程质量检查砂砾石地层灌浆工程的质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料的分析，进行综合评价。检查孔的布置原则与岩石地基灌浆是基本相同的，原则上应当布置在灌浆效果可能较差的部位，检查孔数量可为灌浆孔的5%～10%。检查的方法为在帷幕范围内钻检查孔采取岩芯和进行压水试验，也可以注水试验或抽水试验。压水试验检查时间可在灌浆完成14d以后；要求采取岩芯时，应在至少28d以后。检查孔应当使用清水循环钻进。钻进中如遇到难以成孔的情况，可以采取缩短段长、套管钻进、在压水试验后进行灌浆固壁等措施，但不宜使用泥浆循环钻进。检查孔压水试验应自上而下分段进行，试验段长度可为2～10m，地层复杂时分段宜短一些。灌浆塞可一律安装在孔口。压水压力为灌浆压力的80%并不大于1MPa。压力要求稳定，或采用静水头。试验段压水试验完成后，接着可进行水泥灌浆，灌后待凝、扫孔至原孔深，再测量一次漏水量（如漏水量大，需再次灌浆）。之后接着进行下一段钻孔和压水试验。下一段压水试验计算透水率时，压入流量中，需减去上部孔段的漏水量，按本章第五节2-5-3式计算透水率，也可按2-5-5式近似地计算渗透系数。检查孔压水试验透水率的合格标准尚未有规范明确规定。一般认为，除有特殊要求外，砂砾石地层的渗透系数降低到10-4～10-5cm/s（约等于0.01~0.1m/d），即可认为合格。进行灌浆试验时，为取得更多的资料，也可在灌浆范围内（一般是中心部位）开挖检查竖井，井的断面尺寸视井的深度和方便施工决定多为边长1.5～2m的正方形。人可下入井中作直观检查、素描、摄像，可在井中进行注水或抽水试验。当地层由多层性状的砂砾石组成时，可分层下挖，分层试验。当砂砾石层灌浆的目的是提高强度和抗变形能力时，还可进行弹性波测试。