第三篇 基础处理工程 333
第一节灌浆设备机具和灌浆材料概述
一、灌浆设备和机具
灌浆采用以下设备和机具：
(丄）钻探机。宜采用回转式钻机，如父7-2型液压立轴式钻机或其他各式 适宜的钻机。
〔2〕搅拌机。常用搅拌机有2】- 4001.型、02’ - 200型高速搅拌机、风- 100乙型低速搅拌机和2001^x2型双层贮浆筒。
〔3〕灌浆泵。常用灌浆泵有101-100/100型灌浆泵或01250/50型泥浆 泵等。灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。容许工作压力应大于最大灌 浆压力的1.5倍。
〔4〕压力表。使用压力宜在压力表最大标准值的1/4〜3/4之间。压力表应 经常进行检定‘不合格的压力表严禁使用，压力表与管路之间应设隔浆装置。 〔5〕灌浆管路。应保证能承受1 ’ 5倍的最大灌浆压力。 〔6〕水泥湿磨机。常用水泥湿磨机有长江科学院研制的11511353-1型湿 磨机和胶体磨〔转速为3000778：〕。
〔7〕自动记录仪。可采用01#-冚型、汉型或】-31型等微机自动记 录仪, 以提高灌浆记录的准确性和工作效率。
〔8〕灌浆压力大于35=1时，应采用高压灌浆泵、高压灌浆塞、耐蚀灌浆阀 门、钢丝编织胶管、大量程压力表、孔口封闭器或专用高压灌浆塞。
〔9〕集中制浆站的制浆能力应满足灌浆高峰期所有机组用浆需要。制浆站 应配置除尘设备。
〔10〕所有灌浆设备应作好维护保养, 保证正常工作状态, 并应有必要的备用
量。
二、灌浆材料
灌浆材料基本上可分为两类。一类是固体颗粒的灌浆材料’例如水泥、黏 土、砂等。用固体颗粒浆材制成的浆液, 其颗粒处于分散的悬浮状态‘是悬浮液。
334 水利水电施工工程师手册
另一类是化学灌浆材料, 例如环氧树脂、聚氨酯、甲凝等。由化学浆材制成的浆 液是真溶液。
岩石地基固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条 件, 例如断层、破碎带、微细裂隙等’当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采 用化学灌浆材料作为补充, 而且化学灌浆多在水泥灌浆基础上进行。 砂砾石地基帷幕灌浆则多以水泥黏土浆为主。
三、灌注浆液
(一〕、浆液的选择
在地基处理灌浆工程中，浆液的选择非常重要‘在很大程度上直接关系到帷 幕的防渗效果、地基岩石在固结灌浆后的力学性能以及工程费用。因此研究灌 浆材料及其配浆工作一直是灌浆工程中的一个重要课题。通过多年来的试验研 究和工程实践‘在这方面取得了很大成绩。
由于灌浆的目的和地基地质条件的不同，组成浆液的基本材料和浆液中各 种材料的配合比例也有很大的变化。在选择灌注浆液时, 一般满足如下要求：
(丄）浆液在受灌的岩层中应具有良好的可灌性’即在一定的压力下，能灌入 到受灌岩层的裂隙、孔隙或空洞中，充填密实。这对微细裂隙岩石尤为重要。
(力浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必要的强度和黏结力。帷 幕灌浆在长期高水头作用下, 应能保持稳定‘不受冲蚀，耐久性强；固结灌浆则应 能满足地基安全承载和稳定的要求。
(幻为便于施工和增大浆液的扩散范围’浆液须具有良好的流动性。 〔4〕浆液应具有较好的稳定性, 析水率低。 (二）浆液类型 1.水泥浆
下马岭混凝土坝砂砾石层基础防渗帷幕灌浆使用的是水泥浆, 在一般情况 下, 不常使用。
水泥浆的优点是胶结情况好’结石强度高，制浆方便。缺点是水泥价格高； 颗粒较粗, 细小孔隙易灌入；浆液稳定性差，易沉淀‘常会过早地将某些渗透断面
堵塞，因而影响灌浆效果；灌浆时间较长时，易将灌浆器胶结住, 难以起拔。
第三篇 基础处理工程 335
灌注水泥浆时，其配比也常分为10 ：！5 ：！3 ：！2 1,1.5:1,1 ：！0^8 ：！0^ 6 10.5 ：丨等九个比级, 也可采用稍少一些的比级。灌浆开始时, 采用最稀一级 的浆液’以后根据砂砾石层单位吸浆量的情况, 逐级变浓。 2’水泥粘土浆
水泥粘土浆是一种最常使用的浆液，国内外大坝砂砾石层灌浆绝大多数都 是采用这种浆液，其主要优点是稳定性好；能灌注细小孔隙；而且天然粘土材料 较多，可就地取材, 费用比较低廉；防渗效果也好。
国内有的学者曾对砂砾石层灌浆帷幕的渗透破坏机理作过研究0，认为为 了提高砂砾石层灌浆帷幕的稳定性’防止细颗粒流失和产生管涌’关键是要设法 降低帷幕本身的透水性，而不是提高浆液结石的强度，因而没有必要在浆液中过 多地提高水泥含量。一般认为，浆液结石283的强度如果达到4〜5 X ！) 沙 即可满足要求。
水泥粘土浆中水泥和粘土的比例多为冰泥：粘土/丄：：" ：4〔重量比穴浆 液浓度范围多为干料；水二工：" ：3〔重量比〕。
有的大坝通过灌浆试验, 对灌注的水泥粘土浆液提出下列控制指标：0浆液 结石283龄期的强度不小于3〜5 X 功浆液粘度不超过603③浆液稳定
性应小于0.02 ；&浆液自由析水率应小于可供参考。
对于多排孔构成的帷幕, 在边排孔中，宜采用水泥含量较高的浆液；中间排 孔中，则可采用水泥含量较低的浆液。密云水库大坝‘谢尔，庞桑大坝、密希安大 坝都是采用这种浆液灌注的’见表“ - 2。
当灌注水泥粘土浆时’为简便起见, 从灌浆开始直至结束’多采用一种固定 比例的水泥粘土浆, 灌浆过程中不再变换。但也有少数工程，灌浆开始时, 使用 稀浆，以后逐级变浓‘例如岳城水库大坝基础帷幕灌浆就是采用了这样的方法。 水泥粘土浆浆液浓度若是分级时，比较常使用的方法是：浆液中水泥与粘土的掺 量比例固定不变, 而用加水量的多少来调制成不同浓度的浆液。
336
水利水电施工工程师手册
3’粘土浆
粘土浆胶结慢，强度低，多用于砂砾石层较浅’承受水头也不大的临时性的 小型防渗工程‘如白莲河坝围堰砂砾石层基础的防渗帷幕就是采用粘土浆进行 灌注的。但也有很少数大，其基础防渗帷幕基本上是采用粘土浆进行灌注的。 如日本船明坝(坝高24.5！^砂砾石层厚60！^防渗帷幕灌的是粘土浆, 但其中也 掺用了少量水泥广印度可达坝(坝高37.2！！需要处理段的长度65！！该部位砂 砾
第三篇 基础处理工程 337
石层厚约8””要求粘土浆的比重为丨.27, 每60乙的粘土浆中加入水泥2細硅 酸钠150”^〕的防渗帷幕就是灌的粘土浆。
曰本船明坝在工地灌浆试验之前, 先进行室内粘土浆液试验。在试验时, 很 重视粘土中胶质粘粒(粒径小于" 含量。试验结果表明’当胶质粘粒浓度# (^ + ^〕10.12-0.14时，可以获得坚固的胶结体，且泌水很少(仄为胶体粘粒 重,8为粘土重为水重〕。但当胶质粘粒浓度达到0’ 10-0.12时，浆液的粘 度却显示出很快地增长。所以为了保证浆液具有合宜的稳定性和流动性，选用 胶质粘粒浓度应有一个范围。该坝选用了 3种粘土（浓限654。！ 的占 424。〕和种粘土（液限〈。！^的占234。〕作过试验，当水泥7粘土 二0： 时〔重量比八最合适的胶质粘粒浓度的范围是0.045〜0.085。
船明坝实际施工时, 采用了粗粒和细粒两种粘土配制液。粘土性能和浆液 配比见表11 - 3和表11 -4每一段灌浆时‘先灌入粗粒粘土浆液‘灌至规定的数 量后结束。如果当尚未达到规定的数量就灌不进时, 则改用细粒粘土浆液继续 灌注，直至两种粘土浆液灌入量的总和达到规定的数量时结束’或是当细粒粘土 浆液也灌不进时结束‘均认为该段属于正常结束灌浆。
表11-3粘土性能
338
！. 水泥粘土砂浆 水利水电施工工程师手册
为了有效地堵塞砂砾石层中的大孔隙，当吸浆量很大‘采用上述浆液难于奏 效时, 有时在水泥粘土浆中掺入细砂, 掺量的多少, 视具体情况而定。这种浆液 仅是用于处理特殊地层，一般情况下不常采用。
5’硅酸盐浆液、丙凝、聚氨酯及其他灌浆材料
为了进一步降低帷幕的渗透性、有一些大坝的防渗帷幕在使用水泥粘土浆 灌注后’再用硅酸盐浆液或丙凝进行附加灌浆。例如阿斯旺大坝, 马特马克大坝 和谢尔，庞桑大坝在灌注了水泥粘土浆后, 又用硅酸盐浆液进行了附加灌浆。美 国哥伦比亚河上的洛克，利奇坝在灌注水泥粘土浆后’又加灌了八^-“即丙 凝) 浆液。
有时为了灌注大坝基础中的细砂层‘也常采用化学灌浆材料, 如永定河上的 下苹甸水电站落坡岭拦河坝基础细砂层中（细砂的细度模数为1.88〕就是采用 聚氨酯进行灌注的。灌浆后‘细砂层的单位吸水量由0.95降低到0.0431^^11^ ^),满足了设计要求。
第二节固结灌浆施工技术
固结灌浆是对水工建筑物基础浅层破碎、多裂隙的岩石进行灌浆处理‘改善 其力学性能, 提高岩石弹性模量和抗压强度。它是一种比较常用的基础处理方 法, 在水利水电工程施工中得到广泛应用。
一、主要技术要求
(丄）固结灌浆孔可采用风钻或其他型钻机造孔’终孔孔径不宜小于38！^^ 孔位、孔向和孔深均应满足设计要求。
02〕固结灌浆应按环间分序、环向加密的原则进行。环间宜分为两个次序‘ 地质条件不良地段可分为三个次序。
〔3〕固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法, 但在注入量较小地段’同一环上的灌 浆孔可并联灌浆, 孔数宜为两个‘孔位宜保持对称。
(！) 固结灌浆孔基岩段长小于6瓜时, 可全孔一次灌浆。当地质条件不良或
第三篇 基础处理工程 339
有特殊要求时‘可分段灌浆。
〔5〕固结灌浆压力大于的工程‘灌浆孔应分段进行灌浆。灌浆段的划 分、灌浆压力的使用以及灌浆工艺的选择, 应通过现场灌浆试验确定。
(幻压水试验检查宜在该部位灌浆结束3〜73后进行。检查孔的数量不宜 少于灌浆总孔数的57。。孔段合格率应在以上, 不合格孔段的透水率值不 超过设计规定值的匸！) 1), 且不集中，灌浆质量可认为合格。
〔7〕岩体弹性波速和静弹性模量测试, 应分别在该部位灌浆结束和283 后进行。其孔位的布置、测试仪器的确定、测试方法、合格批标以及工程合格标 准, 均应按照设计规定执行。
〔8〕灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后, 应排除孔内积水和污物, 采用压力灌 浆法或机械压浆法进行封孔‘并将孔口抹平。
〔9〕钻孔相互串浆时，可采用群孔并联灌注’孔数不宜多于3个。应控制压 力，防止混凝土面或岩石面抬动。
二、施工程序与工艺
(一) 施工程序
钻进抬动观测孔、安装观测装置―弹性波钻孔钻进、压力、测试—静弹模测 试孔钻进、压水、测试—弹性波与静弹模测试孔封孔—灌浆I 0序分序施工—灌 后1似弹性波测试孔扫孔、测试—灌后283静弹模孔扫孔、测试―加密孔钻进、 压水、灌浆—灌后压水检查孔钻进、压水。
(二) 施工工
艺 1.钻孔的
布置
〔1〕无混凝土盖重固结灌浆, 钻孔的布置有规则布孔和随机布孔两组。规则 布孔形式有正方形布孔和梅花形布孔两种。正方形布孔分三序施工。随机布孔 形式为梅花形布孔。断层构造岩可采用三角形加密或梅花形加密布置。
〔2〕有盖重固结灌浆, 钻孔布置按正方形和三角形布置。正方形中心布置加 密灌浆孔, 在试区四周布置物探孔, 在正方形孔区设静弹模测试孔。断层地区采 用梅花形布孔‘并布设弹性波测试孔和静弹模测试孔。 2’灌浆设备与仪器
340
安装水利水电施工工程师手册
第三篇 基础处理工程 341
340^水利水电施工工程师手册 灌浆设备与仪器
安装情况, 如图11-1所示。
图11-1灌浆设备与仪器安装示意图
1 一高速搅拌机；2—双层储浆桶；3—流量传感器^一灌浆泵； 5—
压力传感器名一压力控制阀7—大循环阀门8—自动记录仪
3^有盖重固结灌浆区清基和浇筑混凝土
对基岩面的泥土、破碎岩块和松动块体进行清除, 并排除积水。由地质工程 师进行地质描述, 经监理人员验收签证后, 立模浇筑混凝土, 采用一个仓次浇筑, 形成盖重混凝土平合。浇筑时采用振捣器振捣密实。
4丨钻进抬动观测孔、安装观测装置
为进行压力、流量与岩体变形监测, 要求安设抬动观测装置。首先钻进观测 孔, 孔深应深入基岩一定深度。然后下入两种规格的观测管。将两层管间隙及 观测管与孔壁间隙灌入粉细砂, 并密实填满间隙。接着在外观测管上部伸出部 分与地表浇筑在一起，防止地面水泥浆进入孔内。在进行压水、灌浆前，将千分 表用管夹固定在内观测管上，使伸缩杆与地面观测平合接触，以便进行抬动变形 观测。
第三篇 基础处理工程 343
5’灌前测试孔钻进与压水
弹性波测试孔与静弹模测试孔均进行钻进、取心描述。并自上而下分段压 水或自下而上综合压水，或全孔一段压水。压力为0’ ？' 0” 2似[？&或0’ 每
5*^1读一次压力与流量, 连续四次读数。如符合规范要求，即可结束
压水。
6’灌浆孔钻进
〔1〕钻孔。按两排或三排分三序施钻，每孔采取自上而下分段钻进、分段灌 浆或钻进终孔后进行灌浆。钻进时应进行岩心描述。
〔2〕钻孔冲洗与裂隙冲洗。采用风水轮换冲洗钻孔, 将孔内岩粉等杂物冲洗 干净。反复冲洗，直至孔内沉积物不超过20。！^为止。然后进行裂隙冲洗, 压力 可为该段灌浆压力的该值若大于即采用1^1^。地质条件复杂或 有特殊要求时‘是否需要冲洗及如何冲洗, 通过现场试验确定。
〔3〕压水试验。进行灌前简易压水试验, 采用单点法，按灌浆规范执行。试 验孔数不宜少于总孔数的50。。 1.灌浆工作
〔1〕建立制浆站统一制浆。制浆站由水泥台、高速双桶搅拌机和与输浆泵组 成, 按一定比例配制纯水泥浆，然后泵送到湿磨机, 经磨细后再送到低速搅拌机 内供灌浆使用。
〔2〕灌浆方法。采用自上而下分段孔内循环式灌浆法, 射浆管距灌浆段底部
小于50^*1。
〔3〕灌浆压力。三个次序灌浆孔应采用不同的灌浆压力，I 序孔的灌浆压力 较低’II 序孔的压力较高，冚序孔的压力最高。
〔4〕灌浆浆液。普通水泥液水灰比可采用3 ：1、2 ：1、1 10.8 10.6 ：1、五个 比级, 湿磨水泥浆液水灰比采用3 11、2 11、1 10.6 1四个比级。
〔5〕变浆标准。当某一比级浆液的注入量达到3004以上或灌注时间已达 到让时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，可变浓一级水灰比。 当吸浆量小于104/+！时, 应换用湿磨水泥灌浆。
344 水利水电施工工程师手册
〔6〕开始采用湿磨水泥灌浆。当注入量很大时，可不经湿磨而直接灌注，一 旦注入量明显降低, 可立即改为湿磨水泥灌注。
〔7〕灌浆结束标准。在设计压力下’灌浆孔段注入率不大于0.41/+！时, 持续灌注30#丨仏即可结束。
〔8〕封孔。采用" 置换和压力灌浆封孔法“，先将孔内余浆置换成水灰比为 0.5 ：1的浓浆‘再将灌浆塞塞在孔口’进行压力灌浆封孔。 8’观测工作
在进行压水试验和灌浆的同时, 应进行抬动观测和记录工作。 1灌浆质量检查孔
〔1〕压水试验检查。灌浆结束3〜73后，钻进检查孔，进行压水试验检查。 采用单点法进行简易压水。当灌浆压力为1〜时，压水试验压力采用 ；当灌浆压力小于或等于时, 压水试验压力为灌浆压力的800。。压 水检查后, 应按规定进行封孔。
〔2〕测试孔检查。弹性波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆结束后 14&283后进行。
〔3〕抽样检查。对灌浆孔与检查孔的封孔质量宜进行抽样检查。 (三）固结灌浆效果检查
大坝基础固结灌浆完成后，应当进行灌浆质量和固结效果的检查, 经检查不 符合要求的地段, 根据实地情况‘认为有必要时‘需加密钻孔, 补行灌浆。
固结灌浆效果检查, 一般应以岩石力学性能的改进程度或所达到的数值为 主要标志，渗透性单位吸水量仅可作为间接指标, 起辅助性的检查作用’采用后 一方法检查，比较简单、易行‘所以在一般工程上多采用之。但其合格标准’不易 制定，故应尽量多做些力学性能试验, 以求得岩石经灌浆处理后的弹性模量数值 等力学指标, 供设计应用。
检查的方法, 常用的有下列几种： 1.整理、分析灌浆资料‘验证灌浆效果 〔1〕计算出各次序灌浆孔的单位吸水量和单位注入量的平均值，由其逐序的 减少程度, 评断灌浆效果。
(力依照不同的灌浆次序’绘制出单位吸水量频率曲线及频率累计曲线、单 位注入量频率曲线及频率累计曲线’由其变化情况‘评断灌浆效果。 2’钻设检查孔检查
第三篇 基础处理工程 345
在单位注入量大的地段或认为灌浆质量有疑问的地段, 应钻设检查孔‘进行 压水试验和灌浆以检查固结灌浆的效果。
检查孔的数目’一般可按灌浆孔数的5〜107。来控制。 〔1〕做压水试验压水检查工作宜在该部位灌浆结束不少于33后进行。压 水试验多选用一个压力阶段，其压力值多与该段同一高程的灌浆压力相同。深 孔固结灌浆检查孔压水试验的压力值，可根据工程实际情况确定，当单位吸水量 小于规定数值时, 认为合格。
1983年灌浆规范中规定：固结灌浆检查孔的孔段合格率应在807。以上，其 余孔段的指标值，亦不应超过设计规定值的507。（如设计值为0』3’则不应超过 0』45\即可认为合格。
在我国一些大坝固结灌浆工程中，一般常采用的灌浆质量合格标准的单位 吸水量值为0.02〜0.051/(0111^ ―〕。
国外有些大坝工程也有采用其他标准的, 例如日本的田子仓坝规定：在5乂 101/””压力下孔段注入水量小于51/1/时, 认为合格。印度的巴克拉坝规定： 在
10013//2压力下，注入水量每15孔段长度内，每分钟小于0’ 即在7’ 03 X 101/””的压力下, 每米长孔段, 每分钟的注入水量小于1 ’ 490，认为合格。
22〕单位注入量检查检查孔压水试验完毕后，本孔还需进行灌浆，以其单 位注入量值的大小也作为检查固结灌浆的一个标志。有些工程规定：检查孔的 单位吸水量和单位注入量均需小于某一规定数值’固结灌浆才被认为是合格。 例如某一工程作这样的规定验查孔的单位吸水量和单位注入量均分别小于0’ 03乙(爪/^ 。和259/瓜时, 该区的固结灌浆才算合格。 3’测定弹性模量或弹性波速
鉴定坝基岩石经固结灌浆后其物理力学性能和改进程度’常利用弹性模量 (或弹性波速〕来表示。用弹性模量检查，宜在该部位灌浆结束不少于143后进 行。
弹性模量(简称弹模, 用！表示）由于采用测试方法的不同，可分为静力弹 性模量(简称静弹模‘用！:8表示）和动力弹性模量（简称动弹模’用表示）两 种。静力弹性模量是用静力法求得, 其测试方法可分为两种, 一种是在岩石表面 测试, 常使用各式千斤顶进行试验或水压力法进行试验。另一种则是在钻孔内 测试, 使用的仪器有21-1型钻孔弹模计〔长江水利水电科学研究院制〕、2丫- 110
346 水利水电施工工程师手册
型钻孔压力计(水利水电科学研究院制) 、200型孔内弹力计〔日本制）和钻孔 膨胀计(法国制）等。根据岩石变形情况，可以计算出静弹模和静变模 动力弹性模量是用动力法求得的，即是用地震仪或声速仪, 利用锤击，放小炮或 发生器激发, 测定岩石弹性波传播速度, 再根据弹性波速度计算出岩石的动力弹 性模量。常用的仪器有：国产3“#-2型岩石声波参数测定仪, 北京地质仪器厂 和重庆地质仪器厂制造的12道和24道地震仪；美国的拜森15753型（单道〕、 1580型(六道〕和281210型〔12道) 信号增强地震仪等。
由于弹性波速度也能间接反映出岩石的物理力学性能，故有些工程就直接 用它来表示岩石经固结灌浆后的效果。
静弹模测试比较复杂‘且所测得的数据代表岩体的范围也很小, 而动弹测试 方法比较简便’速度快‘且能反映出深部岩层及较大范围的岩体的弹性模量，故 在固结灌浆效果检查中常被广泛采用。
灌浆前和灌浆后, 在同一地点做弹性模量或弹性波速试验, 根据其灌浆后的 培高情况来评断灌浆效果。
使用千斤顶做弹性模量试验’可以用下式计算岩石的静弹模丑3和静变模 ^ 1 一 ！) 从'
坞- 5
^ ？、 ！ 111 - 1〕
^ 11 - ！!) 从 ！I ― 0
一岩石的静力弹性模量(川^/!； ―岩石的静力变性模量（100/!)； 承党的压力（100/!)；
V 一加压板的尺寸：圆形板的指直径, 方形板的指边长((；』；
一弹性变形((；』； 一全变形；
！丄 一岩石的泊桑比；
——与承压板的刚度、形状以及与测量位置有关的系数（又称刚度
系
数穴见表11-5及表11 - 6。
第三篇 基础处理工程
347
用动力法做弹性模量试验, 可利用下列有关公式计算
义
# &
-
#
炉（！^
111
―
^〕 巧
# ⑴
3〕
由式〔11-2〕和式〔11-3〕得出
即
！
V ； 1 2广
#
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2
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―
4〕
“2！卜 V？〕㈦-4〕 将
-
式〔11 - 4〕中的！丄代入式〔11-3〕使得
式中力一一纵波速度；
348
水利水电施工工程师手册
运^重力加速度或981！^82 一一动弹性模量。
用动力法测得岩石中纵波速度和横波速度后，代入式〔11 - 5〕和式〔11 - 4 0，便可直接求出动弹性模量&和泊桑比！丄的数值。
由于岩石泊桑比值约为0.20〜0.34’为方便起见，一般多假定0=0.25或 0.3，则仅利用测得的岩石纵波速度值和已知的岩石密度「值, 代入式〔11 - 即可得出值，其误差不会很大。
若取"/。々，„/之乂^即^ = 260014/%3) 代入式〔10 —2〕得： 〜0.022〜2
若取0二0」0〜二2乂’则得： 二 0.019&&2
若已知岩石的纵波速度，则由式〔11 - 6〕或式〔11 ― 7〕很快即可估算出岩石 的动力弹性模量。
有的工程规定’岩石经过固结灌浆后’弹性波速（指纵波速度’不同）达到 3500！^么认为合格。也有的工程浆固结灌浆后
的岩石弹性波速标准规定为不 小于4000爿。关于这一数值’目前尚无统一标准，都是按照实地情况，酌情而 定。
有的工程求出基础岩石各部位弹性波速度与单位吸水量⑴或孔段透水 量
9
一
〔11
-
6〕 (！！
5
的关系式= 0 + 或^ ^ 8 (^、5、^、#为系数〕。以后， 在检查孔中仅做压水试验，求出单位吸水量⑴或也段透水量9值，而后根据上 述的关系式, 即可算出相应的弹性波速度’用以反映和验证固结灌浆效果。
因为坝工设计中使用的参数一般是静弹模或静变模值，所以最好是能求出 静弹模(或静变模）和动弹模两者之间的关系，有的单位提出了一些经验公式,
3
如：“^ 0’ 1441(“, 为静变模，为动弹 0，二 0’ 1杩穴二 5’ 3 - 0 54 5
20 X10
模，为纵波速度) 等。但由于各坝址基础岩石岩性不同，地质条件了各异，故 两
者之间很难构成一个通用的关系式, 上述的关系式仅能对某一坝址岩石有效, 不能视为普遍规律而作为通解应用。目前若欲求得一坝址处基础岩石的静弹 模和动弹模两者间的关系，仍多是利用在该坝址处测得的静、动态弹性参数‘通 过数据统计与对比关系得出’或是相应地将其点绘在双对数坐标纸上, 而后计算
第三篇 基础处理工程 349
出两者间的相关方程式。今举龙羊峡拱坝和故县重力坝两个工程为例，其试验 资料经整理、分析、对比、得出各参数间的关系数据如表11 -7、表11 -8所示。
表11 -8中各参数之间的相互关系式为：
二 2.74”0’163
V 》二 2’85五严184 钻孔取岩芯、开
挖竖井或平洞检查 除上述各项试验检查方法外‘还可利用检查孔所采取的岩芯, 观察水泥结石 充填及胶结情况。根据需要, 对岩芯也可进行必要的物理力学性能试验。
在大坝基础深部有危及坝基安全的软弱破碎带, 经灌浆处理后‘为确定灌浆效 果, 必要时‘也可开挖井洞或钻设大口径钻孔, 人员下去, 进行实地直观检查。同时, 在井、洞内还可做岩石力学性能试验, 如测定岩石的弹性模量等。 5’对灌浆效果的估价
综合现有的一些国内外资料’岩石经过固结灌浆后’对力学性能改进情况’ 可以得出以下几点概念：
〔1〕岩石经灌浆后’弹性模量均有所提高’提高程度的最大值将和该岩石在 完整、坚实状态下测得的弹性模量值相近似, 不大可能超过。
350 水利水电施工工程师手册
〔2〕岩石经过固结灌浆后’其弹性模量一般可以提高30〜川^)。/。，灌浆效果 很好的’可以提高150〜200。^甚至更高一些。
〔3〕裂隙清洁的坚硬岩石‘经过良好冲洗并灌浆后, 效果最好裂隙中若充填 有粘土、泥质等杂物时‘灌浆效果即将降低。
〔4〕弹性模量低, 裂缝又多的岩石，灌浆后’改进的程度大；弹性模量高的岩 石(例如纵波速度大于3500〜4000！^么动弹模大于25〜30 X川5“。，或静弹 模大于15 X川5^^2) ，灌浆后’改进程度将不会很大。
国外一引进大坝基础岩石灌浆前后的弹性波速、动弹性模量和静弹性模量 的资料列入表11 一 9、表11 一 10、表11 -11，可供参考。
表11 岩石灌浆后弹性波速V 。的改进
第三篇 基础处理工程 351
352 水利水电施工工程师手册
第三节帷幕灌浆施工技术
在岩石地基上建坝, 为了防止坝基渗漏’常采用帷幕灌浆。灌浆结合排水是 减少坝基渗漏、降低坝基扬压力的有效方法。
基岩透水性强‘灌浆帷幕防渗效果显著，宜以" 阻" 为主；基岩透水性弱，宜以 "排" 为主。在断层、挤压破碎带、泥化夹层等部位仍宜以" 阻" 为主’在幕后主排 水孔中还应采取措施’防止细颗粒土流出。
根据多年实践经验, 在透水性较大地段，防渗帷幕常能使坝基幕后扬压力降 低到0.59(9为水头〕左右；防渗帷幕再结合排水则可降低到〔0.2〜0.3〕9；若 再采取抽排措施。扬压力将会更小。
一、帷幕灌浆的几个重要问题
(丄）认真查明地质情况。这是进行设计的重要关键，特别是对于喀斯特、裂 隙、断层、破碎带、泥化夹层等不良地质‘更应进行重点勘探。
实践证明，顺河断层，特别是陡倾角断层，是库水易渗漏的通路‘即使是规模 小的断层，只要是穿过帷幕, 就应重视。因为处理不好’常会使幕后扬压力值增 大。遇到大的可断层，除彩结构措施外, 还应采取有效的防渗措施。例如，彩加 密孔灌浆, 在帷幕上游断层所在部位采用深孔固结灌浆或建造防渗井等。
〔2〕做好灌浆试验。在地质条件复杂而坝又较高的情况下，常在施工现场选 择有代表性的地段进行灌浆试验，以试验所得的成果作为防渗帷幕设计的主要 依据。我国三门峡、潘家口、乌江渡、龙羊峡、红枫、隔河岩、二滩等几十座大坝均 在工地进行了比较全面和细致的灌浆试验‘保证了帷幕灌浆设计和施工的顺利 进行。
〔3〕根据帷幕线上各部位不同的地质条件以及该部位水工建筑物对防渗帷 幕的具体要求’分地段进行帷幕设计‘在排数和孔距方面应有所差别。
(斗) 帷幕设计最基本的地质资料是帷幕线上的工程地质和水文地质‘但位于 帷幕线上的勘控孔有时较少’多利用其附近勘控孔推断, 精度不够。所以在
353 帷幕 灌浆施工中，还应分地段布设必要数量先导孔，据以验证设计的正确性和第三篇 基础处理工程
合理 性, 必要时应对灌浆孔的孔距和孔深进行修改和调整‘使之更加符合实际。
二、灌浆帷幕主要参数
1. 灌浆帷幕的防渗标准
进行灌浆帷幕设计时‘确定防渗标准是首要一环。帷幕的防渗标准取决于 枢纽布置、坝型、坝高、地质条件、水库渗漏损失的经济价值等，着重点是工程安 全、大坝地基的渗流稳定和水库渗漏损失的经济价值。
东风薄拱坝建于喀斯特地区’最大坝高162！^靠近右坝肩有地下厂房坝基 帷幕防渗标准见表11 -12。
由表11 - 12可见, 该工程防渗的重点地段是河床和两岸坝肩以及右岸地下 厂房上游，因此防渗标准也较高。 2’灌浆帷幕的形式和深度
(丄) 接地式帷幕。灌浆帷幕深入基岩中的相对不透水岩层, 基本上全部截断 渗流, 这种帷幕的防渗效果好。帷幕深度由相对不透水岩层的位置确定。高坝 在河床及左右坝肩近河床地段均宜采用这种形式。
(力悬挂式帷幕。在相对不透水岩层埋藏深的地段, 帷幕深度难以达到相对 不透水岩层，这种帷幕的防渗效果相对较差。
国内一些大坝，悬挂式帷幕深度一般约为坝高的502。其变化范围多在 302。〜702。之间。喀斯特发育地区有时达到1倍坝高或以上。
354 水利水电施工工程师手册 帷幕的形式和深度应根据大坝基岩地质条件和对基岩防渗的要求以及其他 一些因素综合确定。同一座坝由于各个地段具体条件不同，帷幕的形式和深度也 不完全相同。例如朱庄水库浆砌块石重力坝, 坝高100&在河床部位帷幕深度进 入相对不透水岩层5！^而在左岸坝肩部位, 坝高自该处岩面算起仅20〜35！^虽基 岩岩石破碎, 透水性大, 但由于相对不透水岩层埋藏很深, 所以选用悬挂式帷幕‘ 幕深定为该地段坝高的1倍左右。
高坝基岩灌浆帷幕常深入两岸坝肩’为不使钻孔深度在大’常在两岸分层开 挖灌浆平洞，在平洞内进行钻孔灌浆。
3”灌浆帷幕的厚度和灌浆孔的排数
灌浆帷幕厚度和灌浆孔排数的确定‘至今尚未有一个统一的准则’实际上这 个问题与地质条件、灌浆压力和防渗标准密切相关。
如果地质条件不良而防渗标准又较高, 例如要求透水率^小于II&,灌浆孔 的排数可为三排。采用高压灌浆时，扩散半径增大‘也可为双排；如果地质条件 又较好‘可采用单排。
我国一些高坝在河床地段，防渗标准常定为透水率^小于丨！!, 故多布设三 排或双排孔, 其中一排为主孔，深达相对不透水岩层’其他排孔的深度根据地质 条件，有的与主孔相同，成为均厚式帷幕，有的较浅，为主孔深度的3/2〜”, 成 为阶梯式帷幕。
对高坝帷幕灌浆或遇到复杂情况难于确定排数和孔距时’宜进行现场灌浆 试验或施工初期的试验性灌浆确定。 1灌浆压力
灌浆压力是保证和控制灌浆质量提高灌浆效果的一个重要因素‘使用较高的 压力有利于提高灌浆质量和效果, 但应注意防止混凝土抬动和不使岩体开裂引起 永久变形。我国70年代后修建的高坝, 一般均采用高压灌浆。 大型工程和地质条件复杂时‘灌浆压力宜通过灌浆试验确定。
三、压水试验
地基的渗透性一般有两种表示的方法：一为渗透系数尺, 其单位为一或 (：！!//,常用于土层或砂砾石层；另一种为单位吸水率⑴〔1/(^1141141^透水率9 I&", 常用于岩石。我国50〜80年代使用单位吸水率，直至1992年8125— 92
《压水试验规程》发布, 为与国际通用标准相一致, 开始改用透水率。渗透系数 X
355 多使用抽水或注水试验方法求得，而单位吸水率或透水率则使用压水试验方 法第三篇 基础处理工程
求得。本文统一使用透水率表示。
渗透系数X 和透水率^两者之间并无确定的相关关系，但有时为考虑问题 方便起见, 通过国内外各工程的实践, 两者之间的近似关系可为11&6〔1.3〜2’ 3〕父10一〜。！/。
①单位吸水率⑴现改为透水率„单位为I&，11&二^„丨^!；!!!^!^：!) 。
1. 压水试验的应用
81^62—94规范对压水试验作了如下规定：
“3.3.5帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时, 先导孔应自上而下分段进 行压水试验。压水试验采用五点法或单点法。各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆 前宜进行简易压水。
356 水利水电施工工程师手册
“3.9.5帷幕灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行压水试验, 试验采用五 点法或
单点法。“
2’压水试验所用压力值
81662—94规范对此的规定见表11 - 13。
3’压力试验测试方法
有些工程在灌浆试验的检查孔中进行了如下三种压水测试。
(丄）防渗性能检查‘逐级做压水试验。与前述帷幕灌浆检查孔中所进行的相
同。
(力耐久性能检查‘全孔一次进行’以2〜3倍坝前最大设计水深的压力向检 查孔内进行压水, 持续时间可为48〜7211甚至更长，观察压入水量有无变化,
357 初 步检验幕体的密实性与耐久性。如压入水量没有变化或变化很小，则认为耐第三篇 基础处理工程
久 性能良好。
⑶破坏性能检查‘全孔一次进行‘将压力逐级升高，观察压入孔内的水量’ 有无突然增大情况，以求得造成幕体破坏时的压力值。
四、灌浆技术措施
灌浆设备主要有水泥浆搅拌桶、灌浆机(泵〕、管路、灌浆塞等。有的灌浆机 附有水泥浆搅拌桶，有的搅拌桶由工地自行制造。搅拌桶由上下两个筒体及拌 灰装置、传动装置组成，容量一般在100〜200之间。对搅拌筒的要求是连续 地进行高速搅拌, 保证灌浆不间断地工作, 桶内水泥浆不会分离和沉淀。
灌浆管路有内外管、返浆管及高压输浆管，要求管子有足够的耐压强度‘便 于拆装。
灌浆塞是水泥灌浆孔的一种堵塞装置，装在灌浆管的头部, 其作用在于能分 隔密封灌浆孔‘进行分段灌浆。
灌浆机是灌浆的主要设备，灌浆质量在一定程度上取决于灌浆机的工作情 况。一般灌浆机有活塞式及气压式两种’目前已有较为轻便的液压式‘但前者应 用较广。
有的工程专用灌浆机不足，可采用钻探用的3界-250乂50型的泥浆泵来代 替灌浆泵，并配以适当容量的拌浆筒。
(丄) 灌浆方法有下述几种：
①按浆液的灌注流动方式分为纯压式和循环式(图11-2〕。纯压式浆液全扩 散到岩石的裂隙中去‘不再返回灌浆桶, 适用于裂隙发育而渗透性大的孔段；循环 式浆液在压力作用下进入孔段, 一部分进入裂隙扩散‘余下的浆液经回浆管路流 回到浆液搅拌筒中去。循环式灌浆使浆液在孔段中始终保持流动状态, 减少浆液 中颗粒沉淀, 灌浆质量高，国内外大坝岩石地基的灌浆工程大都采用此法。
358 水利水电施工工程师手册
图11-2浆液灌注方法
1一灌浆段2—灌浆塞；3—灌浆管4一压力表； 5—灌浆泵&一进浆管；7—阀门8—孔内回浆管； 9 一回浆管
10—供水管11 一搅拌筒
②按灌浆孔中灌浆程序可分为一次灌浆和分段灌浆两种方法。 一次灌浆用在灌浆深度不大，孔内岩性基本不变, 裂隙不大而岩层又比较坚 固的情况下，可将孔一次钻完, 全孔段一次灌浆。
分段灌浆是用在灌浆孔深度较大, 孔内岩性又有一定变化而列隙又大时, 因 为裂隙性质不同的岩层需用不同浓度的浆液进行灌浆, 而且所用的压力也不同。 此外, 裂隙大则吸浆量大, 灌浆泵不易达到冲洗和灌浆所需的压力, 从而不能保证 灌浆质量。在这种情况下，可将灌浆孔划分为几段, 分别采用自下而上或自上而 下的方法进行灌浆。灌浆段长度一般保持在5！^左右。
自下而上分段灌浆的灌浆孔，可一次钻到设计深度。用灌浆塞按规定段长 由下而上依次塞孔、灌浆，直到孔口（图11-3〕。此法允许上段灌浆紧接在下段 结束时进行, 这样可不用搬动灌浆设备，比较方便。
自上而下分段灌浆法的施工步骤如（图11-4〕所示。这种方法的灌浆孔只 钻到第一孔段深度后，即进行该段的冲洗、压水试验和灌浆工作。经过待凝规定 时间后，再钻开孔内水泥结石，继续向下钻第二孔段，进行第二孔段的冲洗、压水 试验和灌浆工作。依次反复, 直到设计深度。此法的缺点是钻机需多次移动, 每 次钻孔要多钻一段水泥结石，同时必须等上一段水泥浆凝固后方能进行下一段 的工作。其优点是从第二孔段以下各段灌浆时可避免沿裂隙冒浆；不会出现堵 塞事故；上部岩石经灌浆提高了强度，下段灌浆压力可逐步加大, 从而扩大
灌浆
第三篇 基础处理工程 359
图11-3自下而上分段灌浆
！0钻孔；㈦第三段灌浆 ^)第二段
灌浆；(⑷第一段灌浆
图11-4自上而下分段灌浆
！0第一段钻孔；化) 第一段灌浆；^)第二段钻孔；
(⑷第二段灌浆；(^)第三段钻孔；⑴第三段灌浆
有效半径, 进一步保证了质量；此外，也可避免孔壁坍塌事故。
上述分段灌浆的两种方法, 如果遇到地表岩层比较破碎，下部岩层比较完整 时, 在一个孔位可将两种方法混合使用，即上部采用自上而下、下部采用自下而 上的方法来进行灌浆。
〔2〕灌浆材料的选择和浆液浓度的控制：
岩石地基的灌浆一般都采用水泥灌浆。水泥灌浆的主要材料是由水泥和水 拌制而成的水泥浆。
水泥品种的选择及其质量要求：对无侵蚀性地下水的岩层，多选用普通硅酸 盐水泥；如遇有侵蚀性地下水的岩层，以采用抗硫酸盐水泥或矾土水泥为宜。
水
泥的标号应大于325#。为提高岩基灌浆的早期强度’我国坝基帷幕灌浆一般多 用425#水泥。对水泥细度的要求为水泥颗粒的粒径要小于|岩石裂隙宽度’灌 浆才易生效；一般规定, 灌浆用的水泥细度，应能保证通过0’ (（瓜瓜孔径标准筛 孔的颗粒重量不小于8596~90少。。
灌浆过程中，必须根据吸浆量的变化情况‘适时调整浆液的浓度‘使岩层的 大小裂隙既能灌满又不浪费。开始时用最稀一级浆液, 在灌入一定的浆量没有 明显减少时, 即改为用浓一级的浆液进行灌注, 如此下去，逐级变浓直到结束。 〔3〕灌浆压力及其控制方法：
灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力。确定灌浆压力的原则是：在 不致破坏基岩和坝体的前提下, 尽可能采用比较高的压力。因为压力高，可以使 浆液更好地压入细小的缝隙内，增大浆液的扩散半径‘析出多余的水分，提高灌 注材料的密实度。但是，灌浆压力也不能过高’否则会使裂隙扩大，引起岩层或 坝体的抬动变形。灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无压重等因 素有关’国内工程上目前常用下式进行计算
？ “ ！0 # # 9.80117(1 8〕 〔11 一 360 水利水电施工工程师手册
灌浆压力 式中：户
- -基岩表层的允许压力可由表11 - 14中查得； -灌浆段以上岩层的
厚度/瓜；
0- 滅- -灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的压力’？/瓜, 也可由表11
- 14查得； 灌浆孔以上压重的厚度/皿； 压重的容重/^/皿2 ； -
系数，可选用1〜3。
7~ 仄―
根据公式或以往类似工程经验所确定的灌浆压力’只能作为事
先估算的一 种依据。在实际工程中’由于具体条件千变万化, 灌浆压力往往需要通过试验来 确定, 并在灌浆施工中进一步检验和调整。
灌浆的结束条件是用两个批标来控制。即：一个是残余吸浆量, 又称最终吸 浆量，即灌到最后的限定吸浆量；另一个是闭浆时间’即在残余吸浆量的情况下， 保持设计规定压力的延续时间。
第三篇 基础处理工程 361
、彻类岩石在外加压重情况下，才能有效地灌浆。
国内帷幕灌浆工程中’大多规定：在设计规定的压力之下，灌浆孔段的单位 吸浆量小于0’ 2〜0’ 41^！“延续30〜60)10以后, 就可结束灌浆。
有的工程，由于岩层的细小裂隙过多, 在高压作用下‘后期吸浆量虽不大, 但 延续时间很长‘仍达不到结束标准，且回浆有逐段变浓的现象。这说明受灌的细 小裂隙只进水不进浆‘或只有细水泥颗粒灌入而粗颗粒灌不进。在这种情况下’ 或者改变水泥细度, 或者经过两次稀释浓浆而仍达不到结束标准, 确认只进水不 进浆时‘再延续10〜就结束灌浆。
五、回填封孔技术措施
在各孔灌完后‘均应很好地回填封孔‘将钻孔严密填实。回填材料多用水泥 浆或水泥砂浆。砂的粒径不大于1〜^！)) 砂的掺量一般为水泥的0’ 75-2倍。 水灰比为0.5 ：1或0.6 ：1。机械回填法是将胶管（或铁管）下到钻孔底部’用泵 将砂浆或水泥浆压入’浆液由孔底逐渐上升’将孔内积水顶出，直
362 水利水电施工工程师手册 到孔口冒浆为 止。要注意的是软管下端必须经常保持在浆面以下。人工回填法与机械压浆回 填法相同，但因浆液压力较小, 封孔质量难以保证。
六、特殊情况的处理方法
1. 灌浆中断的处理方法
(丄）因机械、管路、仪表等出现故障而造成灌浆中断时, 应尽快排除故障，立 即复恢灌浆。否则应冲洗钻孔, 重新灌浆。
(力恢复灌浆时, 如注入量较中断前减少较多‘应使用开灌比级的浆液进行 灌注。按依次换比的规定重新灌主。
〔3〕恢复灌浆后，若停止吸浆，可用高于灌浆压力0’ 14’？^的高压水进行冲 洗而后恢复灌浆。 2’串浆处理方法
(丄) 相邻两孔段均具备灌浆条件时, 可同时灌浆。
(力相邻两孔段有一孔段不具备灌浆条件, 首先给被串孔段充满清水，以防 水泥浆堵塞凝固，影响未灌浆孔段的灌浆质量。并用大于孔口管的实心胶塞放 在孔口管上，用钻机立轴钻杆压紧。 3’冒浆处理方法
(！混凝土地板面裂缝处冒浆，可暂停灌浆，用清水冲洗干净冒浆处, 再用棉 纱堵塞。
(力冲洗后用快干地勘水泥加氯化钙捣压封堵’再进行低压、限流、限量灌 注。
4’漏浆处理方法
(丄）浆液在延伸较远的大裂隙通道渗漏在山体周围，可采取长时间间歇（一 般在2411以上) 待凝灌浆方法灌注。如一次不行, 再进行二次间歇灌注。
〔2〕浆液在大裂隙通道渗漏, 但不渗漏到山体周围，可采用限压、限流与短时 间间歇(数十分钟）灌浆。如达不到要求’可采取长时间间歇待凝, 然后限流逐渐 升压灌注。一般反复1〜2次即可达到结束标准。 丄固管处理方法
灌注水灰比1 ：1以下的浓浆时‘容易发生固管现象。如采用小口径孔口封 闭自上而下分段循环灌浆法施工，可解决固管问题。
I 溶洞和暗河的处理方法
(丄) 溶洞内如有粘土填充且稳定性较好‘可不必清除, 按常规浆液灌注即可’ 如填充物不密实、不稳定，应冲洗清除, 然后投砂、砾石骨料回填再灌注水泥浆 液。
363 ⑵溶洞、暗河通道、漏浆量很大, 可采用布袋法灌注。将浓浆灌入布袋内封第三篇 基础处理工程
好 袋口丢入孔内。边投砂、砾石骨料, 边投布袋浓浆‘边灌双液浆(加速凝剂的浆液〕。 待通道基本堵塞, 待凝4811后再扫孔, 按常规方法灌注水泥浆液。
七、质量检查
1. 质量评定
灌浆质量的评定，以检查孔压水试验成果为主’结合对竣工资料测试成果的 分析, 进行综合评定。每段压水试验吕荣值满足规定要求即为合格。
之. 检查孔位置的布设
(！ 一般在岩石破碎、断层、裂隙、溶洞等地质条件复杂的部位、注入量较大 的孔段附近、灌浆情况不正常以及经分析资料, 认为对灌浆质量有影响的部位。
(力检查孔在该部位灌浆结束3〜73后就可进行。采用自上而下分段进行 压水试验, 压水压力为相应段灌浆压力的807。。检查孔数量为灌浆孔总数的 川。/。，每一个单元至少应布设一个检查孔。
3’压水试验结束
检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆和封孔‘检查孔应采取岩心， 计算获得率, 并进行描述。 压水试验检查
压水试验检查‘坝体混凝土和基岩接触段及其下一段的合格率应为 以下各段的合格率应在90/6以上，不合格段透水率值不得超过设计规定值的 且不集中，灌浆质量可认为合格。
5 “抽样检查
对封孔质量宜进行抽样检查。
第四节化学灌浆施工
一、化学灌浆的意义和作用
化学灌浆是在水泥灌浆的基础上发展起来的一种以化学材料作为浆液的新 型灌浆方法。
364 水利水电施工工程师手册 水泥灌浆的应用虽最为普遍‘但也有一定的局限性。在某些不良地质条件 下, 例如断层、岩石破碎带、泥化夹层、岩石微细裂隙等, 使用水泥灌浆处理, 有时 难于见效, 而采用化学灌浆就较易解决这些问题。
防渗帷幕采用化学灌浆时, 一般情况下先进行水泥灌浆‘在此基础上再进行 化学灌浆，这样既可提高帷幕灌浆质量‘也比较经济。
二、化学浆液的特性
(丄）化学浆液的黏度低，有的接近于水‘例如丙凝浆液的黏度仅为1.2〜
1. 60&"，甲凝浆液的黏度也能进入, 灌浆效果好。
(力化学浆液的聚合时间可以比较准确地控制‘对灌浆施工非常有利。 〔3〕化学浆液聚合后所形成的聚合体的渗透系数很小’一般可达10 — 6〜 川一、“, 或更小‘抗渗性强，防渗效果好。
〔4〕有些化学浆液聚合体本身强度及其与岩石或混凝土的粘结强度都比较 高，可承受高水头‘稳定性和耐久性好。
〔5〕有机高分子化学浆液即使经过改性后, 仍常具有低毒性, 使用时应特别 注意, 切实防止污染环境，同时还重视对人身的有效防护。
三、化学浆液的类别
在水利电工程地基防渗处理化学灌浆中，常采用的化学浆液主要有水玻璃
类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧类、甲基丙烯酸
酯类等。鉴于除水 玻璃类外，有机高分子化学浆液或多或少具有低毒性’具价格也较高’故对这些 浆液进行改性’以减除毒性，改善性能，降低成本, 并研究其老化规律和使用寿 命。1990年^新型浆材(环氧类）问世, 在这些方面均有所改进和创新，已取 得可喜成果。
此外, 我国于80年代，开展了用国产栲胶配制单宁类化学浆材的研究。经 检10/0 0.001？&‘3 测证实，该浆材无毒或基本无毒，但在水电工程地基灌浆处理方面尚未正式使 用，其灌浆效果尚待验证。
四、化学灌浆的应用
目前, 在大坝基岩处理方面仍以水泥或水泥基浆液为主‘化学灌浆仅起辅助 作用，着重解决一些水泥灌浆难以见效的问题。对具有低毒性的化学浆液, 原则
365 上应尽量不用或少用。但在堵漏和混凝土裂缝灌浆处理方面，由于效果好, 化学 第三篇 基础处理工程
灌浆日益显示出其优越性。
五、化学灌浆施工
化学灌浆机理与水泥灌浆机理不同’化学浆液渗入地基十分缓慢‘每段灌浆 时间常长达十几小时’甚至几十小时。故不可采用水泥灌浆技术。
(丄) 化学灌浆方法。按浆液的混合方式来区分, 有单液法灌浆和双液法灌浆 两种。为施工简便, 一般多采用前者。
(力压送浆液的动力。帷幕化学灌浆多采用电动式比例泵或其他化学浆泵进 行灌注‘其主要优点是能保持连续供浆。小型工程也有采用手压泵的。
〔3〕灌浆方式。采用纯压式。
(斗) 灌浆开始条件。一般有两种：一种是以灌前压水试验透水率值为准，大 于某值‘例如31+或51+时，灌注水泥浆；小于某值时’则进行化学灌浆。另一 种是以在设计灌浆压力下求得孔段的注入率值为准，大于某值，例如大于31/ -1/或51^1/1时, 灌注水泥浆；小于此值时‘进行化学灌浆。一般情况下宜采用 后者。
〔5〕灌浆结束标准。注入率小于0.11^1/1或基本不吸浆时结束。为了防 止灌浆时间过长，有的工程还规定了当灌浆时间达到若干小时后也可结束灌浆。
〔6〕浆液聚合时间的确定。这是保证灌浆质量的一个重要因素‘应根据地质 条件、被灌介质、灌浆目的、注入率、施工工艺等情况而定。陈村水电站坝基用丙 凝浆液进行灌浆，当注入率小于51/1&时, 浆液聚合时间采用50〜60！^！！。
(刃灌浆结束后应注意的事项。剩余的废浆应倒在指定的地点, 不得乱扔、 乱倒，特别是不要倒入与饮用水源有联系的沟渠中，以免污染水源。
第五节！" 灌浆施工
我国常规压力灌浆法一般均从稀浆开始, 按10 ：1、8 ：1、6 ：1、4 ：1、2 ：1、1’5 ： 1、1 10.8 10.6 10.5 ：1共十个比级(质量比）逐级变换。根据压力和注浆量 来控制注浆, 容易造成浆液浪费现象。为消除这些缺点，国
366 水利水电施工工程师手册 际上提出了 ！" 灌 浆法的新技术。它已成功地运用于世界上许多大坝的现场灌浆。国内三峡、小 浪底、二滩、江垭等大中型水利电工程中进行试验或得到推广应用’并取得良好 效果。
一、01#的理论根据和(“值的选择
1. 01#的理论根据
01#是灌浆强度值的英文缩写。这个概念最早 由^4隆巴迪提出，基于不同浆体的屈服强度(粘聚力）和动力粘滞性的实验研究 以及流体力学渗透性理论的研究, 通过在灌浆现场对灌浆压力和灌浆量的监测， 总结出：要对岩体灌浆‘就必须消耗一定的能量在一设定的灌浆段内’能量的消 耗近似等于最终灌浆压力户和灌浆体积V 的乘积’即V 。这个数值被定义 为灌浆强度值‘简称灌入体积可用注入单位灌浆段的体积1/皿来表示。 灌浆过程中达到上述三个指标中的任一个吸浆量小于11/！！&时持续灌注 30^1&即可结束。
2： 0#值的选择
根据^4隆巴迪的理论‘应按不同地层情况, 选用不同的！" 值。一般可分 为很高、高、中、低、很低五个等级强度值。其范围见表11 ； 15，供作参考。
一般情况下, 推荐选用中等强度的值。可根据试验情况和以往在同类 地层常规灌浆试验资料, 进行选择。
第三篇 基础处理工程 二、! 灌浆技术的特点 367
(丄) 灌浆过程中只用单一水灰比浆液灌注, 浆液中掺有高效塑化剂以提高灌 浆的可灌性。简化施工工序、降低材料消耗’为大型灌浆工程中采用集中制浆 站、提高灌浆质量与制浆效率创造了有利条件。
(力采用稳定的低到中等的灌注速率, 使灌浆全过程中逐渐提高灌浆压力’ 使浆液向岩体裂隙中逐渐扩散。
〔3〕可对灌浆压力、灌注速率、灌注和可灌性的过程进行适时监测。 〔4〕使用较浓的流动性较好的稳定浆液进行灌注, 可避免水力劈裂对岩体的 破坏, 使灌浆故障大为减少。
〔5〕采用限制压力、限制灌注量及户乂特性曲线所组成的包线来控制灌浆结 束, 从而使灌浆时间大为缩短。
三、钻孔布置
灌浆孔可按两排或三排布置’排距可酌情确定，孔序可采用两序或三序，孔 距按分序加密的原则确定。根据地层情况‘可设计抬动观测孔, 布置检查孔和物 探测试孔, 以便检查灌浆效果。
四、浆液的选择与制备
01#灌浆要求采用稳定浆液。根据稳定浆液的技术要求, 确定技术要求’ 确定技术指标冰灰比、析水率^！!) 、马氏漏斗粘度、粘聚力、比重、283结石抗压 强度。
浆液制备应严格按照要求的工艺进行。要求采用高速胶体搅拌机〔2800！^ ‘！) ，按需要加入水量, 进行搅拌，加入预先配制水化好的膨润土浆液和所需水 泥, 最后加入减水剂，搅拌30〜60^即可使用。浆液制备到使用完不能超过21 否则应予以废弃。
五、钻孔灌注工艺
1. 钻孔、压水试验
⑴钻孔可采用金刚石或硬质合金钻进。孔径可采用91^^、75！^^、或 59”。为使钻孔偏斜率满足规定要求, 应尽可能采用长粗径钻具钻进。
368 水利水电施工工程师手册 (力钻孔在钻灌段完成后用高压水冲洗’水清砂净即。裂隙冲洗, 在先导孔 应专门进行, 一般为30！^！！。在后序孔中，可与简易压水相结合’简易压水与裂 隙冲洗方法为：在安装好孔口封闭器后。采用压力水冲洗钻孔‘其压力为该段灌 浆压力的但最大值不能超过1305。然后进行简易压水，进行30！1丨仏每 5’！测记一个数字‘流量要求相对稳定。
〔3〕先导孔、检查孔均采用自上而下分段进行吕荣法压水试验。一般压力为 0.3345、0.635、1345三个压力值、五个压力阶段；或最大压力值的3020、 602。、最大压力三个压力值、五个压力阶段。先导孔第一段压力采用0.13115、 0.2305 0.335三个压力值, 要求流量稳定‘严格按压水试验规程进行。
2’灌浆工艺
(丄) 采用小口径孔口封闭、自上而下分段循环或自下而上分段灌浆。单一水 灰比、稳定浆液, 简化了施工工艺，有利于保证灌浆质量。采用灌浆自动记录仪’ 减轻了技术人员工作量, 提高了工作效率。
〔2〕根据工程特点和地质条件选择灌浆质量限制包络线, 确定灌浆压力。灌 浆段长一般为5！！也可采用2’ 5’或3瓜。
第三篇 基础处理工程 369
(幻灌浆设备与仪器安装，见图11-5。
图11-5灌浆设备与仪器安装示意图
1 一高速搅拌机；2—低速搅拌机；3—流量传感器^一灌浆泵； 5—压力传感器名一钻孔7—灌浆自动记录仪8—回
浆筒； 9一管路；10—灌浆参数信号线；11 一阀门
3丨灌浆过程控制
(丄) 压力与注入率是灌浆过程中需要控制的主要指标参数, 一般注入率只要 不大于301/0/1，灌浆压力能达到设计压力, 就应尽早在设计压力下灌浆。若注 入率大于301^‘应以限流为主，使注入率保持在15〜201/0/1的条件下灌 浆，保持压力稳定。当注入率为5〜101/0/1时, 则每3〜50/1将压力增加0丨 5113左右。当注入率不大于51/0/1时, 压力应快速升到设计最大压力值。
〔2〕在每段灌浆前，将灌浆参数输入微机（灌浆自动记录仪广包括段次、孔 深、“值、压力上限和灌浆量上限等信息。！" 灌浆系统在灌浆过程中，便 自动绘制六条曲线, 即！" 灌浆包络线图、灌浆压力（尸) 历时曲线、吸浆率（乂) 历时曲线、灌浆能力（^/尸) 历时曲线、灌浆量（口) 历时曲线、灌浆能力（^/尸）与 灌浆量（口）关系曲线。灌浆过程中，可以通过模拟量参数显示窗口，同时观察八 个灌浆孔段的瞬时流量和压力值, 也可以显示上述六条曲线, 这六条曲线和灌浆 记录表一样, 每分钟作为一个记录单元, 通过自动采集和自动处理，能够适时正 确掌握灌浆全过程, 并严格控制按灌浆要求进行作业。 4丨灌浆结束标准
370 水利水电施工工程师手册
(丄）当灌浆过程曲线接近设计的“曲线时‘应适当降低灌浆压力’控制吸 浆率减少到小于11/1！！！时, 持续灌浆30#“即可结束灌浆。
〔2〕当灌浆压力达到上限、且吸浆率小于11/1！时，持续灌注30#“结束 灌浆。
〔3〕当灌浆量达上限, 而吸浆量较大’可降压限流灌注，或间歇待凝复灌，直 至吸浆率小于后，持续灌注30#丨！1结束。
〔4〕灌浆全过程要在要求的压力下, 灌注时间不少于120#“且最终注入率 不大于51/11111的时间不少于30#“也可结束灌浆。
5’观测工作
在灌浆区还布置适当数量的抬动观测孔，抬动观测装置。在压水试验和灌 浆过程中，监视上部岩体抬动变形情况’防止压力劈裂地层而产生抬动破坏。
6’封孔
采用有压封孔‘射浆管下离孔底距离小于浆液水灰比为0.7 I封孔 压力为1乂10注入率小于11/1！时，灌注30#1即可结束，提出射浆管后’应 把浆液灌满。两天后第二次补浆。以便把孔内积水排出。
六、施工质量控制
大规模的灌浆施工，战线长’设备多’工序复杂。应坚持质量优先的管理原 则，强化质量监督‘严把工序质量关。现场施工员，负责处理施工中的问题, 特殊 情况, 可向经理部直接反映。
(丄) 对原材料要求有合格证、出厂检验证, 并定期进行抽查, 发现问题, 及时 解决。
〔2〕浆液的质量直接影响灌浆效果。每班测试不少于2组, 所有数据必须如 实记录。
〔3〕钻孔开工, 应先把孔号、桩号、序次、深度报监理工程师审核，同意后才可 开钻。施工中对孔深、孔斜、射浆管下入深度、使用压力、浆液指标、灌浆结束标 准, 都需经过抽样初检、复检。经值班监理同意后，才能进行下道工序或结束灌 浆。
4〕定期对灌浆记录仪、测斜仪进行校验, 保证记录仪测试设备能正常工作， 确保测试精度和计量准确。对灌浆设备经常保养、检修, 使其处于良好状态。
七、特殊情况处理 第三篇 基础处理工程 371 〔1〕灌浆时’回浆比重和浓度明显变稠时‘应采取稀浆液或废弃稠浆〔时间已 到采用新浆继续灌注。
(力为防止固管现象, 射浆管螺纹必须加塞线防止漏浆。射浆管应以低挡转 速转动。如出现固管现象, 应立即停止灌浆，用泵送水冲孔。此时不能强行开机 转动射浆管, 等冲洗10〜20！！1“再试着活动。如射浆管确已固结，可采用顶、吊 打等措施处理‘或采用大一级钻具进行扩孔‘扩套一段，用反丝锥取出一段。
一 般固管都能处理好。
〔3〕压水、灌浆过程中’破碎带、断层内施工‘应在回浆桶加装过滤网，防止破 碎岩块冲出后进入泵内，加速泵的磨损。
〔4〕洞室内灌浆, 底板冒浆，可用纱线及水泥、薄片木楔堵漏，采用低压限流 或间歇灌浆、部分待凝或注入水玻璃复灌。
〔5〕其他洞室漏浆‘如灌浆量大、注入率较稳定时, 应采用低压、限流或间歇 灌浆。在灌浆量达到很大时‘可待凝16〜2411后复灌。复灌仍不能结束时, 加注 水玻璃待凝后复灌。
八、01#灌浆存在的问题
01#灌浆存在以下一些问题：
！) 目前灌浆仪器设备是单机单泵。大规模施工, 应实现一台微机对 多灌浆点的控制。国内灌浆仪器的研制工尚需加强。
〔2〕软岩地层微细裂隙, 采用法灌浆尚不能解决问题, 采用湿磨超细水 泥灌浆法, 可取得良好效果。
3〕法灌浆不适用于大溶洞、裂隙与断层破碎带地层，可采取特殊处理 措施加以解决。
4〕稳定浆液的研究工作有待进一步深化，国内塑化剂的功效明显不如国外 有关品种, 研究潜力较大。
第六节砂砾石层灌浆施工
在砂砾石层上建坝的防渗设施有多种，主要应根据地质条件和工程具体情 况而定。
372 水利水电施工工程师手册 用灌浆方法在砂砾石层中建造防渗帷幕的主要优点是：帷幕对于地基变形 适应性好, 施工灵活性大‘适用于深厚砂砾石层处理。
我国最早采用灌浆方法在砂砾石层坝基中建造防渗帷幕的大坝上马岭混 凝土重力坝。该坝于1957年先在砂砾石层中进行灌浆试验, 采用套管法，灌注 纯水泥浆。试验成果表明’防渗效果良好’渗透系数由灌前的200一降低到灌 后的0.1^。以后在密云水库、岳城水库以及刘家峡大坝左岸副坝等坝基砂砾 石层中相继采用了不同的方法进行了帷幕灌浆, 灌注液改用水泥黏土浆，防渗效 果均很好。
进入70年代，由于混凝土防渗墙施工技术日益成熟。深度在40、50米以内 的砂砾石层的坝基防渗处理多采用混凝土防渗墙‘使用帷幕灌浆方法的日渐减 少。
一、地质条件
为了更好地进行帷幕灌浆设计, 正确地选用灌浆施工方法, 保证帷幕防渗效 果, 必须了解和掌握帷幕线部位及其附近地区砂砾石层的工程地质条件和水文 地质条件；需要查明砂砾石层的组成和分布状况；弄清各层的渗透性及其渗透系 数以及砂砾石层的颗粒级配。
颗粒级配曲线是一项重要的参考资料, 从曲线上还可提出一些数值’用以计 算可灌比值似, 或初估灌注效果。
(丄）可灌比值似的计算式为
“85
式中：015—砂砾石层颗粒级配曲线上相应于15少。处的颗粒尺寸‘！^瓜； 山
5—灌浆材料颗粒级配曲线相应于857。处的颗粒尺寸‘皿皿；
一般认为似〉10〜15时, 具有可灌性。
〔2〕根据一些工程灌浆实践，砂砾石层中粒径小于0’ 1&&颗粒的含量小于 5少。时’一般易于接受水泥黏土浆的有效灌注。
二、灌浆试验
由于砂砾石层的组成复杂多变，为了使帷幕灌浆设计和施工更符合实际, 应 先期在工地进行灌浆试验。解决下列主要问题 (丄) 选定适宜的钻进方法；
373
〔2〕确定灌浆施工方法, 推荐合理的施工程序、施工工艺； (幻选定适用
第三篇 基础处理工程
的浆液； 〔4〕确定灌浆压力；
〔5〕提供有关的技术参数‘如帷幕的排数、排距、孔距、以及相应的孔深等；
〔6〕提出对钻孔、灌浆以及其他需用的机械设备； 〔7〕提出帷幕灌浆工程中各项主要定额； 〔8〕提出对帷幕灌浆的质量检查方法和工作细则； 〔9〕对灌浆试验工作和试验效果进行总的评价。
三、帷幕的设置
灌浆帷幕应与大坝防渗体相连, 心墙坝或斜墙坝的防渗帷幕均设置在心墙 或斜墙的下面。
(丄）帷幕的型式。分为均厚式和阶梯式两种，前者适用于较浅的砂砾石层’ 后者则常用于深厚砂砾石层。
〔2〕帷幕的厚度。主要根据幕体内允许坡降确定, 允许坡降值一般采用3左 右, 密云白河主坝采用值为6。
在深厚砂砾石层中修建灌浆帷幕，因为渗透坡降随砂砾石层的加深而逐渐 减小, 所以在上部允许坡降值较小’帷幕排数多，厚度大’下部采用较大值，帷幕 排数减少, 厚度减小。帷幕成阶梯状。
〔3〕帷幕深度。均厚式帷幕, 各排孔均深达基岩；阶梯式帷幕中间排有1〜2 排孔深达基岩。有一些坝, 帷幕中有一排孔深入基岩中一定深度，以加强防渗。
四、灌浆施工
1. 灌浆方法
灌浆方法大体上可归纳为下述四种方法。
(丄) 打管灌浆法。该方法多用于砂砾石层较浅的临时性工程。 (力套管灌浆法。该方法缺点较多, 近期很少采用。
〔3〕循环钻灌法。这是由我国创新的一种施工方法』0年代初期在岳城水 库土坝地基防渗帷幕施工中应用，以后又在刘家峡副坝地基防渗帷幕施工中使 用。在实践过程中不断完善和改进‘90年代又在四川省冶勒水电站百米深的砂 砾石
374 水利水电施工工程师手册
层灌浆试验中使用，均取得了很好的效果。这种方法比较简便，进度快’比 较适合我国国情。
〔4〕预埋花管法。这是国际上通用的一种灌浆方法，其主要优点是：可以使 用大压力灌注’地面冒浆和灌浆孔间串浆的可能性小, 灌浆质量好；根据工程需 要, 可以任意采用自下而上或自上而下的灌浆方法, 也可以先灌注全孔中的任何 一段, 并且每一段还可重复多次进行灌浆。主要缺点是花管不易拔出，耗用钢管 多。50年代末期，我国密云白河主坝坝基防渗帷幕就是采用这种方法施工的， 防渗效果很好。80年代有些工程使用塑料管代替钢管’实践实是可行的。 2’施工程序
多排孔时应先灌边排孔, 后灌中间排孔。同一排的灌浆孔可分为两个次序 施工。
3’灌浆浆液
砂砾石层灌浆通常使用黏土水泥浆’优点是稳定性好，能灌注细小孔隙, 费 用低廉。
黏土水泥浆中水泥和黏土比例多为’水泥：黏土 二 1 ： 1〜1 ：4 (重量比）；浆液 浓度范围多为’干料：水二 1:1〜1:3〔重量比〕。一般认为28天结石强度能达到 04~05^？&即可满足要求。
对于多排孔构成的帷幕, 边排孔常采用水泥含量较高的浆液’中间排孔则常 采用水泥含量较低的浆液。
每一段灌浆常采用一种配合比的稳定浆液进行灌注。 4^灌浆压力
^第三篇基础处理工程^373
从原则上讲以使用较大的压力为宜’但灌浆压力的大小与灌浆方法和灌浆 浆液密切相关’宜通过现场灌浆试验确定。
五、灌浆效果检查
最常用的检查方法是在帷幕体内钻较大口径的检查孔, 逐段做渗透试验, 求 出各层的渗透系数尺, 验证其是否满足设计要求。
渗透试验可根据实际情况采用抽水试验、压水试验或注水试验。由于抽水 试验和压水试验两者求得的渗透系数常常不同，可考虑采用下式确定渗透系数 ！值
式中和分别代表抽水试验和压水(或注水) 试验求得的渗透系数值。
第七节灌浆施工组织设计
钻孔灌浆工程初设阶段的施工组织设计是把钻孔灌浆工程量按施工总进度 安排, 在保证质量和满足设计要求的前提下, 研究确定施工方法、施工手段(采用 机械设备〕、工效、年施工强度和工程造价等。使建设管理单位对组织本项工程 施工有较全面的了解‘便于在投标中对投标单位进行资格审查和必要的准备工 作〔如人员生活的安置、设备备订货等〕
一、设计依据
地基处理灌浆工程施工组织设计编制的依据一般为： (丄）国家和主管部门颁布的有关规程规范。
〔2〕水工建筑物地基处理工程的设计图纸、工程量、质量要求及检查标准等。
〔3〕地基处理工程所在地区及工程部位的地形、水文气象、工程地质、水文地 质资料及有关工程施工协调配合等技术资料。
376 水利水电施工工程师手册 〔4〕枢纽工程施工总进度计划确定的地基处理工程的起讫施工时间以及施 工导流和拦洪渡汛等有关设计资料。
〔5〕工程所在地区的当地建筑材料, 风、水、电和劳动力供应等条件的调查分 析资料’以及施工场区内外交通运输条件。 〔6〕国内外先进的施工经验。
二、施工布置
水泥灌浆材料’需经搅拌机械拌制均匀，然后通过灌浆机压入钻孔。这一套 制浆与灌浆系统，需建立较为固定的机房。
制浆可以分为与灌浆机配套进行分散制浆和制浆作业独立进行集中制浆两 种形式。分散制浆可根据灌浆孔灌注情况进行配浆’比较灵活方便凜中制浆是 把制浆作业专业化, 只生产最浓一级的浆液，由各机组直接从作业面上的浆液循 环管路中放浆‘再加水稀释配成所需要的水灰比。集中制浆的好处是：①减少制 浆设备’可使用散装水泥储料罐，实现制浆机械化一条龙。②节约劳力，减轻工 人的劳动强度。③减少弃浆，降低工程造价。④灌浆作业面没有粉尘损害’改善 了工作条件。
集中制浆的优点是明显的，它是灌浆施工技术的一项重要发展。 从储灰罐到制浆机, 需通过喂料器(螺旋输送机或括板输送机〕和计量器(称 水泥的电子秤或电子皮带秤‘量水箱〕称量两项中间环节来达到，制浆是批量式 的，制出的一个制浆厂，一般由储灰罐、喂料器、计量器、制浆机、储浆搅拌桶、输 浆泵和管路等组成。制浆厂的机械设备大小和数量、布置形式，将根据工程规 模、设计制浆能力、地形情况等进行设计。
制浆厂的地点‘应布置在汽车能抵达‘风、水、电接线方便，与大坝施工作业 无干扰的地段。为便于浆液输送, 制浆厂宜布置在坝肩两岸较高的地方。
灌浆机房一般布置在钻孔作业面附近，沿坝轴线方向或帷幕轴线方向，以 80^左右布置一个为好, 便于机房与孔口联系’同时避免管路过长，浆液在管路 中摩阻大而发生颗粒沉降, 或者为浆液输送而加大压力造成管路受压过大而发 生爆管事故。
制浆厂向灌浆机供浆是通过输浆中转站实现的。制浆厂把制好的浓浆送往 工作面上的输浆中转站, 各机组从输浆站上的浆液循环管路中放浆、加水稀释, 配成所需水灰比的浆液使用’其布置形式如图11-6所示。
377
有些施工部位‘如大坝河床部位基岩的固结灌浆，与开挖爆破和混凝土浇
第三篇 基础处理工程
筑
之间的施工干扰大, 没有条件布轩输浆管道, 制浆机就只能与灌浆机布置在同一 机房内。分散性的制浆都是使用的袋装水泥。为减轻制浆工人的体力劳动，机 房应布置成楼式结构，如图11-7所示。其楼板与制浆机进料口齐平，制浆机的 出浆口与储浆搅拌桶的上口相衔接，使浆液自然流放。
图11-6输浆循环管路示意图
“) 两层廊道之间的循环方式；⑴) 在同一层廊道内的循环方式 1 -上层廊道；2 “下层顾道；3 -机组用浆;4 -输浆站来浆；5 “输浆泵； 6 -贮浆搅拌桶7 -回浆管8 -机组用浆；9 -输浆管；10 “输浆泵
图11-7制浆与灌浆机械同机房的布置形式
1 -楼梯2 “水泥堆平台；3 “水泥4 -进料口 5-制浆机6“量水桶7“搅拌桶8“灌浆泵
378 水利水电施工工程师手册
机房位置只能根据现场情况和所担负的灌浆范围选定。 一个工地, 机房往往要拆迁数次。为了省工（节省拆建时间）省料(避免拆迁 建房材料损耗〕，可以将机房设计成装配式结构。
如钻孔要灌注化学材料, 一般都将制浆和灌浆设备放在孔口附近，以减少管 路占浆损耗。
三、进度计划
灌浆同岩石开挖和混凝土浇筑有密切关系‘在总进度控制下, 根据建筑物各 部位的岩石开挖和混凝土浇筑施工进度来编制灌浆进度计划，验证在总进度计 划里留给灌浆作业的时间内’安排实施灌浆作业的可能性及其灌浆作业进度计 划。
固结灌浆的施工进度是根据所确定的有压重或无压重的灌浆方法，逐个坝 块地按开挖和混凝土浇筑的施工进度编制的。它受开挖和混凝土浇筑施工的制 约，生产强度的波动性较大。
帷幕灌浆一般是在廊道内施工，它不受其他工种干扰和影响’能进行均衡生 产, 只要廓道形成’大坝达到一定高度，基岩面以上的压重足承受灌浆设计压 力，不会发生抬动’便可开展帷幕灌浆。
在水库开始蓄水前, 必须完成水库初期蓄水位以下的帷幕灌浆和排水孔的 钻孔。高于初期蓄水位以上的帷幕灌浆和排水孔’可以在初期蓄水以后’水库达 到正常蓄水位以前完成。
基础各种灌浆的施工程序是：先固结’后帷幕。帷幕灌浆全部完成〔或某个 范围内〕’经检查合格后’才能钻排水孔。
各建筑物的工程量按年分类累计。得到分年的固结、帷幕和排水孔的施工 进度计划。
四、灌浆结束条件
通常采用的灌浆结束条件有两种。第一种是灌浆直至不再吸浆或最终吸浆 量小于一定数值时即结束灌浆。这种条件适用于渗透性较弱的地区和多排孔帷 幕内的中排孔。但在岩层渗透性强，吸浆量大的情况下，如果仍按照第一种要求 的条件结束灌浆, 则不但会使灌注历时延续很长, 而且浆液会大量地流散到要
379
求 的防渗帷幕范围以外‘造成材料的浪费。因此, 便采用第二种条件结束灌浆。
第三篇 基础处理工程
第 二种条件就是不论压力的大小, 只要灌入孔段内的干料累计量已达到规定的限 量时, 即结束灌浆。
当帷幕由多排孔组成‘如果砂砾石层的吸浆量大时‘则其边排孔多采用限量 灌注，中间排孔原则上仍应灌至岩层不吸浆时为止。根据一些灌浆工程资料的 概括, 在渗透性较大的砂砾石层中’帷幕边排孔的干料限量为3〜中间排 孔在达到规定的压力下主至岩层浆或单位吸浆量已小于1〜21^丨仏并延续灌 注
30x1(1即结束灌浆。
干料限量的多少, 在一定的帷幕结构下’决定于砂砾石层的孔隙率、浆液的 填充率和要求的浆液有效扩散范围。一般地质条件下，对孔距为3皿的灌浆孔, 其控制的干料限量多为3〜5‘。
今列举几个大坝砂砾石层帷幕灌浆的结束标准的实例，见表11 - 16。
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。在 表11-17中列举出几个大坝帷幕灌浆后的地表抬动值, 供为参考。
380
水利水电施工工程师手册
帷幕灌浆后, 在砂砾石层表面产生一定微量的反动，一般是允许的。允许抬 动值的大小依工程具体情况而定。例如有的规范规定：灌浆后地面最大抬动值不 超过受灌砂砾石层厚度的1~27。是允许的。如果砂砾石层上已是建成的坝体或 是在廊道内灌浆。则不允许产生抬动，或量仅鸡许产生微小的抬动’当在有水头 压力的情况下更不允许产生抬动, 以免危及坝的安全。
如刘家峡右岸黄土副坝砂砾石基础灌浆，是在已建成的厚为10〜17！^的黄 土坝体上进行施工的‘不允许地表抬动，故采用了最大不超过1 5 X 10//0！2的 较低压力灌浆。
实践表明，在砂砾石层上部的5〜10！^范围内，特别是在无盖重层的情况 下，一般不易取得良好的灌浆效果, 这主要是由于怕引起地面抬动变形和产生地 表冒浆现象而不允许使用较大灌浆压力的缘故, 见表11-18有时即便使用较大 的压力’也会由于产生严重的地表冒浆，影响上部岩层的灌浆质量。灌浆压力 小, 在同样孔距的情况下’灌浆效果就会较压力大的差些, 使用泥浆固壁钻孔的 灌浆更是如此。
表11 - 18砂砾石层基础灌浆处理情况表
！防止或减少表面抬动的措施
(丄) 在靠近砂砾石层表面的灌浆段灌注纯水泥浆，可以较快地造成较坚固抗 压的盖重层。
(力增加表层灌浆孔的密度，可以增强帷幕上部的密实性。 (幻在砂砾石层上面铺设一定厚度的粘土铺盖或混凝土盖板。 (斗) 先填筑一定厚度的坝体材料’如系土坝或混凝土坝‘则先铺筑一定厚度 的土料或先浇筑一定厚度的混凝土‘而后进行灌浆。
以上所述的几种措施‘可单独采用，也可结合采用’视灌浆工程的具体情况 而定。
之. 地表抬动变形观测
382 水利水电施工工程师手册
在帷幕的范围内，可设置由观测桩组成的地表变形观测系统’于灌浆前后分 别进行标高测量。根据灌浆前后桩顶标高的变化，即可反映出地表的抬动变形 情况。
刘家峡水电站大坝的黄土副坝砂砾石基础帷幕灌浆是在坝已建成的情况下 施工的’曾做了地表变形观测。沿灌浆帷幕线布置了观测网’由三排地表变形观 测桩组成, 排距2.5！^桩距10皿。用精密水准仪测量。按灌浆前后所测得的成 果, 表明地表未产生抬动变形。
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义^横波速度；
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11
一
5〕
！丄一一岩石的泊桑比；
“一一岩石密度，广二^
似一一岩石容重；
第三篇 基础处理工程 333
第一节灌浆设备机具和灌浆材料概述
一、灌浆设备和机具
灌浆采用以下设备和机具：
(丄）钻探机。宜采用回转式钻机，如父7-2型液压立轴式钻机或其他各式 适宜的钻机。
〔2〕搅拌机。常用搅拌机有2】- 4001.型、02’ - 200型高速搅拌机、风- 100乙型低速搅拌机和2001^x2型双层贮浆筒。
〔3〕灌浆泵。常用灌浆泵有101-100/100型灌浆泵或01250/50型泥浆 泵等。灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。容许工作压力应大于最大灌 浆压力的1.5倍。
〔4〕压力表。使用压力宜在压力表最大标准值的1/4〜3/4之间。压力表应 经常进行检定‘不合格的压力表严禁使用，压力表与管路之间应设隔浆装置。 〔5〕灌浆管路。应保证能承受1 ’ 5倍的最大灌浆压力。 〔6〕水泥湿磨机。常用水泥湿磨机有长江科学院研制的11511353-1型湿 磨机和胶体磨〔转速为3000778：〕。
〔7〕自动记录仪。可采用01#-冚型、汉型或】-31型等微机自动记 录仪, 以提高灌浆记录的准确性和工作效率。
〔8〕灌浆压力大于35=1时，应采用高压灌浆泵、高压灌浆塞、耐蚀灌浆阀 门、钢丝编织胶管、大量程压力表、孔口封闭器或专用高压灌浆塞。
〔9〕集中制浆站的制浆能力应满足灌浆高峰期所有机组用浆需要。制浆站 应配置除尘设备。
〔10〕所有灌浆设备应作好维护保养, 保证正常工作状态, 并应有必要的备用
量。
二、灌浆材料
灌浆材料基本上可分为两类。一类是固体颗粒的灌浆材料’例如水泥、黏 土、砂等。用固体颗粒浆材制成的浆液, 其颗粒处于分散的悬浮状态‘是悬浮液。
334 水利水电施工工程师手册
另一类是化学灌浆材料, 例如环氧树脂、聚氨酯、甲凝等。由化学浆材制成的浆 液是真溶液。
岩石地基固结灌浆和帷幕灌浆均以水泥基浆液为主，遇到一些特殊地质条 件, 例如断层、破碎带、微细裂隙等’当使用水泥浆液难以达到预期效果时，方采 用化学灌浆材料作为补充, 而且化学灌浆多在水泥灌浆基础上进行。 砂砾石地基帷幕灌浆则多以水泥黏土浆为主。
三、灌注浆液
(一〕、浆液的选择
在地基处理灌浆工程中，浆液的选择非常重要‘在很大程度上直接关系到帷 幕的防渗效果、地基岩石在固结灌浆后的力学性能以及工程费用。因此研究灌 浆材料及其配浆工作一直是灌浆工程中的一个重要课题。通过多年来的试验研 究和工程实践‘在这方面取得了很大成绩。
由于灌浆的目的和地基地质条件的不同，组成浆液的基本材料和浆液中各 种材料的配合比例也有很大的变化。在选择灌注浆液时, 一般满足如下要求：
(丄）浆液在受灌的岩层中应具有良好的可灌性’即在一定的压力下，能灌入 到受灌岩层的裂隙、孔隙或空洞中，充填密实。这对微细裂隙岩石尤为重要。
(力浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必要的强度和黏结力。帷 幕灌浆在长期高水头作用下, 应能保持稳定‘不受冲蚀，耐久性强；固结灌浆则应 能满足地基安全承载和稳定的要求。
(幻为便于施工和增大浆液的扩散范围’浆液须具有良好的流动性。 〔4〕浆液应具有较好的稳定性, 析水率低。 (二）浆液类型 1.水泥浆
下马岭混凝土坝砂砾石层基础防渗帷幕灌浆使用的是水泥浆, 在一般情况 下, 不常使用。
水泥浆的优点是胶结情况好’结石强度高，制浆方便。缺点是水泥价格高； 颗粒较粗, 细小孔隙易灌入；浆液稳定性差，易沉淀‘常会过早地将某些渗透断面
堵塞，因而影响灌浆效果；灌浆时间较长时，易将灌浆器胶结住, 难以起拔。
第三篇 基础处理工程 335
灌注水泥浆时，其配比也常分为10 ：！5 ：！3 ：！2 1,1.5:1,1 ：！0^8 ：！0^ 6 10.5 ：丨等九个比级, 也可采用稍少一些的比级。灌浆开始时, 采用最稀一级 的浆液’以后根据砂砾石层单位吸浆量的情况, 逐级变浓。 2’水泥粘土浆
水泥粘土浆是一种最常使用的浆液，国内外大坝砂砾石层灌浆绝大多数都 是采用这种浆液，其主要优点是稳定性好；能灌注细小孔隙；而且天然粘土材料 较多，可就地取材, 费用比较低廉；防渗效果也好。
国内有的学者曾对砂砾石层灌浆帷幕的渗透破坏机理作过研究0，认为为 了提高砂砾石层灌浆帷幕的稳定性’防止细颗粒流失和产生管涌’关键是要设法 降低帷幕本身的透水性，而不是提高浆液结石的强度，因而没有必要在浆液中过 多地提高水泥含量。一般认为，浆液结石283的强度如果达到4〜5 X ！) 沙 即可满足要求。
水泥粘土浆中水泥和粘土的比例多为冰泥：粘土/丄：：" ：4〔重量比穴浆 液浓度范围多为干料；水二工：" ：3〔重量比〕。
有的大坝通过灌浆试验, 对灌注的水泥粘土浆液提出下列控制指标：0浆液 结石283龄期的强度不小于3〜5 X 功浆液粘度不超过603③浆液稳定
性应小于0.02 ；&浆液自由析水率应小于可供参考。
对于多排孔构成的帷幕, 在边排孔中，宜采用水泥含量较高的浆液；中间排 孔中，则可采用水泥含量较低的浆液。密云水库大坝‘谢尔，庞桑大坝、密希安大 坝都是采用这种浆液灌注的’见表“ - 2。
当灌注水泥粘土浆时’为简便起见, 从灌浆开始直至结束’多采用一种固定 比例的水泥粘土浆, 灌浆过程中不再变换。但也有少数工程，灌浆开始时, 使用 稀浆，以后逐级变浓‘例如岳城水库大坝基础帷幕灌浆就是采用了这样的方法。 水泥粘土浆浆液浓度若是分级时，比较常使用的方法是：浆液中水泥与粘土的掺 量比例固定不变, 而用加水量的多少来调制成不同浓度的浆液。
336
水利水电施工工程师手册
3’粘土浆
粘土浆胶结慢，强度低，多用于砂砾石层较浅’承受水头也不大的临时性的 小型防渗工程‘如白莲河坝围堰砂砾石层基础的防渗帷幕就是采用粘土浆进行 灌注的。但也有很少数大，其基础防渗帷幕基本上是采用粘土浆进行灌注的。 如日本船明坝(坝高24.5！^砂砾石层厚60！^防渗帷幕灌的是粘土浆, 但其中也 掺用了少量水泥广印度可达坝(坝高37.2！！需要处理段的长度65！！该部位砂 砾
第三篇 基础处理工程 337
石层厚约8””要求粘土浆的比重为丨.27, 每60乙的粘土浆中加入水泥2細硅 酸钠150”^〕的防渗帷幕就是灌的粘土浆。
曰本船明坝在工地灌浆试验之前, 先进行室内粘土浆液试验。在试验时, 很 重视粘土中胶质粘粒(粒径小于" 含量。试验结果表明’当胶质粘粒浓度# (^ + ^〕10.12-0.14时，可以获得坚固的胶结体，且泌水很少(仄为胶体粘粒 重,8为粘土重为水重〕。但当胶质粘粒浓度达到0’ 10-0.12时，浆液的粘 度却显示出很快地增长。所以为了保证浆液具有合宜的稳定性和流动性，选用 胶质粘粒浓度应有一个范围。该坝选用了 3种粘土（浓限654。！ 的占 424。〕和种粘土（液限〈。！^的占234。〕作过试验，当水泥7粘土 二0： 时〔重量比八最合适的胶质粘粒浓度的范围是0.045〜0.085。
船明坝实际施工时, 采用了粗粒和细粒两种粘土配制液。粘土性能和浆液 配比见表11 - 3和表11 -4每一段灌浆时‘先灌入粗粒粘土浆液‘灌至规定的数 量后结束。如果当尚未达到规定的数量就灌不进时, 则改用细粒粘土浆液继续 灌注，直至两种粘土浆液灌入量的总和达到规定的数量时结束’或是当细粒粘土 浆液也灌不进时结束‘均认为该段属于正常结束灌浆。
表11-3粘土性能
338
！. 水泥粘土砂浆 水利水电施工工程师手册
为了有效地堵塞砂砾石层中的大孔隙，当吸浆量很大‘采用上述浆液难于奏 效时, 有时在水泥粘土浆中掺入细砂, 掺量的多少, 视具体情况而定。这种浆液 仅是用于处理特殊地层，一般情况下不常采用。
5’硅酸盐浆液、丙凝、聚氨酯及其他灌浆材料
为了进一步降低帷幕的渗透性、有一些大坝的防渗帷幕在使用水泥粘土浆 灌注后’再用硅酸盐浆液或丙凝进行附加灌浆。例如阿斯旺大坝, 马特马克大坝 和谢尔，庞桑大坝在灌注了水泥粘土浆后, 又用硅酸盐浆液进行了附加灌浆。美 国哥伦比亚河上的洛克，利奇坝在灌注水泥粘土浆后’又加灌了八^-“即丙 凝) 浆液。
有时为了灌注大坝基础中的细砂层‘也常采用化学灌浆材料, 如永定河上的 下苹甸水电站落坡岭拦河坝基础细砂层中（细砂的细度模数为1.88〕就是采用 聚氨酯进行灌注的。灌浆后‘细砂层的单位吸水量由0.95降低到0.0431^^11^ ^),满足了设计要求。
第二节固结灌浆施工技术
固结灌浆是对水工建筑物基础浅层破碎、多裂隙的岩石进行灌浆处理‘改善 其力学性能, 提高岩石弹性模量和抗压强度。它是一种比较常用的基础处理方 法, 在水利水电工程施工中得到广泛应用。
一、主要技术要求
(丄）固结灌浆孔可采用风钻或其他型钻机造孔’终孔孔径不宜小于38！^^ 孔位、孔向和孔深均应满足设计要求。
02〕固结灌浆应按环间分序、环向加密的原则进行。环间宜分为两个次序‘ 地质条件不良地段可分为三个次序。
〔3〕固结灌浆宜采用单孔灌浆的方法, 但在注入量较小地段’同一环上的灌 浆孔可并联灌浆, 孔数宜为两个‘孔位宜保持对称。
(！) 固结灌浆孔基岩段长小于6瓜时, 可全孔一次灌浆。当地质条件不良或
第三篇 基础处理工程 339
有特殊要求时‘可分段灌浆。
〔5〕固结灌浆压力大于的工程‘灌浆孔应分段进行灌浆。灌浆段的划 分、灌浆压力的使用以及灌浆工艺的选择, 应通过现场灌浆试验确定。
(幻压水试验检查宜在该部位灌浆结束3〜73后进行。检查孔的数量不宜 少于灌浆总孔数的57。。孔段合格率应在以上, 不合格孔段的透水率值不 超过设计规定值的匸！) 1), 且不集中，灌浆质量可认为合格。
〔7〕岩体弹性波速和静弹性模量测试, 应分别在该部位灌浆结束和283 后进行。其孔位的布置、测试仪器的确定、测试方法、合格批标以及工程合格标 准, 均应按照设计规定执行。
〔8〕灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后, 应排除孔内积水和污物, 采用压力灌 浆法或机械压浆法进行封孔‘并将孔口抹平。
〔9〕钻孔相互串浆时，可采用群孔并联灌注’孔数不宜多于3个。应控制压 力，防止混凝土面或岩石面抬动。
二、施工程序与工艺
(一) 施工程序
钻进抬动观测孔、安装观测装置―弹性波钻孔钻进、压力、测试—静弹模测 试孔钻进、压水、测试—弹性波与静弹模测试孔封孔—灌浆I 0序分序施工—灌 后1似弹性波测试孔扫孔、测试—灌后283静弹模孔扫孔、测试―加密孔钻进、 压水、灌浆—灌后压水检查孔钻进、压水。
(二) 施工工
艺 1.钻孔的
布置
〔1〕无混凝土盖重固结灌浆, 钻孔的布置有规则布孔和随机布孔两组。规则 布孔形式有正方形布孔和梅花形布孔两种。正方形布孔分三序施工。随机布孔 形式为梅花形布孔。断层构造岩可采用三角形加密或梅花形加密布置。
〔2〕有盖重固结灌浆, 钻孔布置按正方形和三角形布置。正方形中心布置加 密灌浆孔, 在试区四周布置物探孔, 在正方形孔区设静弹模测试孔。断层地区采 用梅花形布孔‘并布设弹性波测试孔和静弹模测试孔。 2’灌浆设备与仪器
340
安装水利水电施工工程师手册
第三篇 基础处理工程 341
340^水利水电施工工程师手册 灌浆设备与仪器
安装情况, 如图11-1所示。
图11-1灌浆设备与仪器安装示意图
1 一高速搅拌机；2—双层储浆桶；3—流量传感器^一灌浆泵； 5—
压力传感器名一压力控制阀7—大循环阀门8—自动记录仪
3^有盖重固结灌浆区清基和浇筑混凝土
对基岩面的泥土、破碎岩块和松动块体进行清除, 并排除积水。由地质工程 师进行地质描述, 经监理人员验收签证后, 立模浇筑混凝土, 采用一个仓次浇筑, 形成盖重混凝土平合。浇筑时采用振捣器振捣密实。
4丨钻进抬动观测孔、安装观测装置
为进行压力、流量与岩体变形监测, 要求安设抬动观测装置。首先钻进观测 孔, 孔深应深入基岩一定深度。然后下入两种规格的观测管。将两层管间隙及 观测管与孔壁间隙灌入粉细砂, 并密实填满间隙。接着在外观测管上部伸出部 分与地表浇筑在一起，防止地面水泥浆进入孔内。在进行压水、灌浆前，将千分 表用管夹固定在内观测管上，使伸缩杆与地面观测平合接触，以便进行抬动变形 观测。
第三篇 基础处理工程 343
5’灌前测试孔钻进与压水
弹性波测试孔与静弹模测试孔均进行钻进、取心描述。并自上而下分段压 水或自下而上综合压水，或全孔一段压水。压力为0’ ？' 0” 2似[？&或0’ 每
5*^1读一次压力与流量, 连续四次读数。如符合规范要求，即可结束
压水。
6’灌浆孔钻进
〔1〕钻孔。按两排或三排分三序施钻，每孔采取自上而下分段钻进、分段灌 浆或钻进终孔后进行灌浆。钻进时应进行岩心描述。
〔2〕钻孔冲洗与裂隙冲洗。采用风水轮换冲洗钻孔, 将孔内岩粉等杂物冲洗 干净。反复冲洗，直至孔内沉积物不超过20。！^为止。然后进行裂隙冲洗, 压力 可为该段灌浆压力的该值若大于即采用1^1^。地质条件复杂或 有特殊要求时‘是否需要冲洗及如何冲洗, 通过现场试验确定。
〔3〕压水试验。进行灌前简易压水试验, 采用单点法，按灌浆规范执行。试 验孔数不宜少于总孔数的50。。 1.灌浆工作
〔1〕建立制浆站统一制浆。制浆站由水泥台、高速双桶搅拌机和与输浆泵组 成, 按一定比例配制纯水泥浆，然后泵送到湿磨机, 经磨细后再送到低速搅拌机 内供灌浆使用。
〔2〕灌浆方法。采用自上而下分段孔内循环式灌浆法, 射浆管距灌浆段底部
小于50^*1。
〔3〕灌浆压力。三个次序灌浆孔应采用不同的灌浆压力，I 序孔的灌浆压力 较低’II 序孔的压力较高，冚序孔的压力最高。
〔4〕灌浆浆液。普通水泥液水灰比可采用3 ：1、2 ：1、1 10.8 10.6 ：1、五个 比级, 湿磨水泥浆液水灰比采用3 11、2 11、1 10.6 1四个比级。
〔5〕变浆标准。当某一比级浆液的注入量达到3004以上或灌注时间已达 到让时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，可变浓一级水灰比。 当吸浆量小于104/+！时, 应换用湿磨水泥灌浆。
344 水利水电施工工程师手册
〔6〕开始采用湿磨水泥灌浆。当注入量很大时，可不经湿磨而直接灌注，一 旦注入量明显降低, 可立即改为湿磨水泥灌注。
〔7〕灌浆结束标准。在设计压力下’灌浆孔段注入率不大于0.41/+！时, 持续灌注30#丨仏即可结束。
〔8〕封孔。采用" 置换和压力灌浆封孔法“，先将孔内余浆置换成水灰比为 0.5 ：1的浓浆‘再将灌浆塞塞在孔口’进行压力灌浆封孔。 8’观测工作
在进行压水试验和灌浆的同时, 应进行抬动观测和记录工作。 1灌浆质量检查孔
〔1〕压水试验检查。灌浆结束3〜73后，钻进检查孔，进行压水试验检查。 采用单点法进行简易压水。当灌浆压力为1〜时，压水试验压力采用 ；当灌浆压力小于或等于时, 压水试验压力为灌浆压力的800。。压 水检查后, 应按规定进行封孔。
〔2〕测试孔检查。弹性波速检查、静弹性模量检查应分别在灌浆结束后 14&283后进行。
〔3〕抽样检查。对灌浆孔与检查孔的封孔质量宜进行抽样检查。 (三）固结灌浆效果检查
大坝基础固结灌浆完成后，应当进行灌浆质量和固结效果的检查, 经检查不 符合要求的地段, 根据实地情况‘认为有必要时‘需加密钻孔, 补行灌浆。
固结灌浆效果检查, 一般应以岩石力学性能的改进程度或所达到的数值为 主要标志，渗透性单位吸水量仅可作为间接指标, 起辅助性的检查作用’采用后 一方法检查，比较简单、易行‘所以在一般工程上多采用之。但其合格标准’不易 制定，故应尽量多做些力学性能试验, 以求得岩石经灌浆处理后的弹性模量数值 等力学指标, 供设计应用。
检查的方法, 常用的有下列几种： 1.整理、分析灌浆资料‘验证灌浆效果 〔1〕计算出各次序灌浆孔的单位吸水量和单位注入量的平均值，由其逐序的 减少程度, 评断灌浆效果。
(力依照不同的灌浆次序’绘制出单位吸水量频率曲线及频率累计曲线、单 位注入量频率曲线及频率累计曲线’由其变化情况‘评断灌浆效果。 2’钻设检查孔检查
第三篇 基础处理工程 345
在单位注入量大的地段或认为灌浆质量有疑问的地段, 应钻设检查孔‘进行 压水试验和灌浆以检查固结灌浆的效果。
检查孔的数目’一般可按灌浆孔数的5〜107。来控制。 〔1〕做压水试验压水检查工作宜在该部位灌浆结束不少于33后进行。压 水试验多选用一个压力阶段，其压力值多与该段同一高程的灌浆压力相同。深 孔固结灌浆检查孔压水试验的压力值，可根据工程实际情况确定，当单位吸水量 小于规定数值时, 认为合格。
1983年灌浆规范中规定：固结灌浆检查孔的孔段合格率应在807。以上，其 余孔段的指标值，亦不应超过设计规定值的507。（如设计值为0』3’则不应超过 0』45\即可认为合格。
在我国一些大坝固结灌浆工程中，一般常采用的灌浆质量合格标准的单位 吸水量值为0.02〜0.051/(0111^ ―〕。
国外有些大坝工程也有采用其他标准的, 例如日本的田子仓坝规定：在5乂 101/””压力下孔段注入水量小于51/1/时, 认为合格。印度的巴克拉坝规定： 在
10013//2压力下，注入水量每15孔段长度内，每分钟小于0’ 即在7’ 03 X 101/””的压力下, 每米长孔段, 每分钟的注入水量小于1 ’ 490，认为合格。
22〕单位注入量检查检查孔压水试验完毕后，本孔还需进行灌浆，以其单 位注入量值的大小也作为检查固结灌浆的一个标志。有些工程规定：检查孔的 单位吸水量和单位注入量均需小于某一规定数值’固结灌浆才被认为是合格。 例如某一工程作这样的规定验查孔的单位吸水量和单位注入量均分别小于0’ 03乙(爪/^ 。和259/瓜时, 该区的固结灌浆才算合格。 3’测定弹性模量或弹性波速
鉴定坝基岩石经固结灌浆后其物理力学性能和改进程度’常利用弹性模量 (或弹性波速〕来表示。用弹性模量检查，宜在该部位灌浆结束不少于143后进 行。
弹性模量(简称弹模, 用！表示）由于采用测试方法的不同，可分为静力弹 性模量(简称静弹模‘用！:8表示）和动力弹性模量（简称动弹模’用表示）两 种。静力弹性模量是用静力法求得, 其测试方法可分为两种, 一种是在岩石表面 测试, 常使用各式千斤顶进行试验或水压力法进行试验。另一种则是在钻孔内 测试, 使用的仪器有21-1型钻孔弹模计〔长江水利水电科学研究院制〕、2丫- 110
346 水利水电施工工程师手册
型钻孔压力计(水利水电科学研究院制) 、200型孔内弹力计〔日本制）和钻孔 膨胀计(法国制）等。根据岩石变形情况，可以计算出静弹模和静变模 动力弹性模量是用动力法求得的，即是用地震仪或声速仪, 利用锤击，放小炮或 发生器激发, 测定岩石弹性波传播速度, 再根据弹性波速度计算出岩石的动力弹 性模量。常用的仪器有：国产3“#-2型岩石声波参数测定仪, 北京地质仪器厂 和重庆地质仪器厂制造的12道和24道地震仪；美国的拜森15753型（单道〕、 1580型(六道〕和281210型〔12道) 信号增强地震仪等。
由于弹性波速度也能间接反映出岩石的物理力学性能，故有些工程就直接 用它来表示岩石经固结灌浆后的效果。
静弹模测试比较复杂‘且所测得的数据代表岩体的范围也很小, 而动弹测试 方法比较简便’速度快‘且能反映出深部岩层及较大范围的岩体的弹性模量，故 在固结灌浆效果检查中常被广泛采用。
灌浆前和灌浆后, 在同一地点做弹性模量或弹性波速试验, 根据其灌浆后的 培高情况来评断灌浆效果。
使用千斤顶做弹性模量试验’可以用下式计算岩石的静弹模丑3和静变模 ^ 1 一 ！) 从'
坞- 5
^ ？、 ！ 111 - 1〕
^ 11 - ！!) 从 ！I ― 0
一岩石的静力弹性模量(川^/!； ―岩石的静力变性模量（100/!)； 承党的压力（100/!)；
V 一加压板的尺寸：圆形板的指直径, 方形板的指边长((；』；
一弹性变形((；』； 一全变形；
！丄 一岩石的泊桑比；
——与承压板的刚度、形状以及与测量位置有关的系数（又称刚度
系
数穴见表11-5及表11 - 6。
第三篇 基础处理工程
347
用动力法做弹性模量试验, 可利用下列有关公式计算
义
# &
-
#
炉（！^
111
―
^〕 巧
# ⑴
3〕
由式〔11-2〕和式〔11-3〕得出
即
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V ； 1 2广
#
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2
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―
4〕
“2！卜 V？〕㈦-4〕 将
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式〔11 - 4〕中的！丄代入式〔11-3〕使得
式中力一一纵波速度；
348
水利水电施工工程师手册
运^重力加速度或981！^82 一一动弹性模量。
用动力法测得岩石中纵波速度和横波速度后，代入式〔11 - 5〕和式〔11 - 4 0，便可直接求出动弹性模量&和泊桑比！丄的数值。
由于岩石泊桑比值约为0.20〜0.34’为方便起见，一般多假定0=0.25或 0.3，则仅利用测得的岩石纵波速度值和已知的岩石密度「值, 代入式〔11 - 即可得出值，其误差不会很大。
若取"/。々，„/之乂^即^ = 260014/%3) 代入式〔10 —2〕得： 〜0.022〜2
若取0二0」0〜二2乂’则得： 二 0.019&&2
若已知岩石的纵波速度，则由式〔11 - 6〕或式〔11 ― 7〕很快即可估算出岩石 的动力弹性模量。
有的工程规定’岩石经过固结灌浆后’弹性波速（指纵波速度’不同）达到 3500！^么认为合格。也有的工程浆固结灌浆后
的岩石弹性波速标准规定为不 小于4000爿。关于这一数值’目前尚无统一标准，都是按照实地情况，酌情而 定。
有的工程求出基础岩石各部位弹性波速度与单位吸水量⑴或孔段透水 量
9
一
〔11
-
6〕 (！！
5
的关系式= 0 + 或^ ^ 8 (^、5、^、#为系数〕。以后， 在检查孔中仅做压水试验，求出单位吸水量⑴或也段透水量9值，而后根据上 述的关系式, 即可算出相应的弹性波速度’用以反映和验证固结灌浆效果。
因为坝工设计中使用的参数一般是静弹模或静变模值，所以最好是能求出 静弹模(或静变模）和动弹模两者之间的关系，有的单位提出了一些经验公式,
3
如：“^ 0’ 1441(“, 为静变模，为动弹 0，二 0’ 1杩穴二 5’ 3 - 0 54 5
20 X10
模，为纵波速度) 等。但由于各坝址基础岩石岩性不同，地质条件了各异，故 两
者之间很难构成一个通用的关系式, 上述的关系式仅能对某一坝址岩石有效, 不能视为普遍规律而作为通解应用。目前若欲求得一坝址处基础岩石的静弹 模和动弹模两者间的关系，仍多是利用在该坝址处测得的静、动态弹性参数‘通 过数据统计与对比关系得出’或是相应地将其点绘在双对数坐标纸上, 而后计算
第三篇 基础处理工程 349
出两者间的相关方程式。今举龙羊峡拱坝和故县重力坝两个工程为例，其试验 资料经整理、分析、对比、得出各参数间的关系数据如表11 -7、表11 -8所示。
表11 -8中各参数之间的相互关系式为：
二 2.74”0’163
V 》二 2’85五严184 钻孔取岩芯、开
挖竖井或平洞检查 除上述各项试验检查方法外‘还可利用检查孔所采取的岩芯, 观察水泥结石 充填及胶结情况。根据需要, 对岩芯也可进行必要的物理力学性能试验。
在大坝基础深部有危及坝基安全的软弱破碎带, 经灌浆处理后‘为确定灌浆效 果, 必要时‘也可开挖井洞或钻设大口径钻孔, 人员下去, 进行实地直观检查。同时, 在井、洞内还可做岩石力学性能试验, 如测定岩石的弹性模量等。 5’对灌浆效果的估价
综合现有的一些国内外资料’岩石经过固结灌浆后’对力学性能改进情况’ 可以得出以下几点概念：
〔1〕岩石经灌浆后’弹性模量均有所提高’提高程度的最大值将和该岩石在 完整、坚实状态下测得的弹性模量值相近似, 不大可能超过。
350 水利水电施工工程师手册
〔2〕岩石经过固结灌浆后’其弹性模量一般可以提高30〜川^)。/。，灌浆效果 很好的’可以提高150〜200。^甚至更高一些。
〔3〕裂隙清洁的坚硬岩石‘经过良好冲洗并灌浆后, 效果最好裂隙中若充填 有粘土、泥质等杂物时‘灌浆效果即将降低。
〔4〕弹性模量低, 裂缝又多的岩石，灌浆后’改进的程度大；弹性模量高的岩 石(例如纵波速度大于3500〜4000！^么动弹模大于25〜30 X川5“。，或静弹 模大于15 X川5^^2) ，灌浆后’改进程度将不会很大。
国外一引进大坝基础岩石灌浆前后的弹性波速、动弹性模量和静弹性模量 的资料列入表11 一 9、表11 一 10、表11 -11，可供参考。
表11 岩石灌浆后弹性波速V 。的改进
第三篇 基础处理工程 351
352 水利水电施工工程师手册
第三节帷幕灌浆施工技术
在岩石地基上建坝, 为了防止坝基渗漏’常采用帷幕灌浆。灌浆结合排水是 减少坝基渗漏、降低坝基扬压力的有效方法。
基岩透水性强‘灌浆帷幕防渗效果显著，宜以" 阻" 为主；基岩透水性弱，宜以 "排" 为主。在断层、挤压破碎带、泥化夹层等部位仍宜以" 阻" 为主’在幕后主排 水孔中还应采取措施’防止细颗粒土流出。
根据多年实践经验, 在透水性较大地段，防渗帷幕常能使坝基幕后扬压力降 低到0.59(9为水头〕左右；防渗帷幕再结合排水则可降低到〔0.2〜0.3〕9；若 再采取抽排措施。扬压力将会更小。
一、帷幕灌浆的几个重要问题
(丄）认真查明地质情况。这是进行设计的重要关键，特别是对于喀斯特、裂 隙、断层、破碎带、泥化夹层等不良地质‘更应进行重点勘探。
实践证明，顺河断层，特别是陡倾角断层，是库水易渗漏的通路‘即使是规模 小的断层，只要是穿过帷幕, 就应重视。因为处理不好’常会使幕后扬压力值增 大。遇到大的可断层，除彩结构措施外, 还应采取有效的防渗措施。例如，彩加 密孔灌浆, 在帷幕上游断层所在部位采用深孔固结灌浆或建造防渗井等。
〔2〕做好灌浆试验。在地质条件复杂而坝又较高的情况下，常在施工现场选 择有代表性的地段进行灌浆试验，以试验所得的成果作为防渗帷幕设计的主要 依据。我国三门峡、潘家口、乌江渡、龙羊峡、红枫、隔河岩、二滩等几十座大坝均 在工地进行了比较全面和细致的灌浆试验‘保证了帷幕灌浆设计和施工的顺利 进行。
〔3〕根据帷幕线上各部位不同的地质条件以及该部位水工建筑物对防渗帷 幕的具体要求’分地段进行帷幕设计‘在排数和孔距方面应有所差别。
(斗) 帷幕设计最基本的地质资料是帷幕线上的工程地质和水文地质‘但位于 帷幕线上的勘控孔有时较少’多利用其附近勘控孔推断, 精度不够。所以在
353 帷幕 灌浆施工中，还应分地段布设必要数量先导孔，据以验证设计的正确性和第三篇 基础处理工程
合理 性, 必要时应对灌浆孔的孔距和孔深进行修改和调整‘使之更加符合实际。
二、灌浆帷幕主要参数
1. 灌浆帷幕的防渗标准
进行灌浆帷幕设计时‘确定防渗标准是首要一环。帷幕的防渗标准取决于 枢纽布置、坝型、坝高、地质条件、水库渗漏损失的经济价值等，着重点是工程安 全、大坝地基的渗流稳定和水库渗漏损失的经济价值。
东风薄拱坝建于喀斯特地区’最大坝高162！^靠近右坝肩有地下厂房坝基 帷幕防渗标准见表11 -12。
由表11 - 12可见, 该工程防渗的重点地段是河床和两岸坝肩以及右岸地下 厂房上游，因此防渗标准也较高。 2’灌浆帷幕的形式和深度
(丄) 接地式帷幕。灌浆帷幕深入基岩中的相对不透水岩层, 基本上全部截断 渗流, 这种帷幕的防渗效果好。帷幕深度由相对不透水岩层的位置确定。高坝 在河床及左右坝肩近河床地段均宜采用这种形式。
(力悬挂式帷幕。在相对不透水岩层埋藏深的地段, 帷幕深度难以达到相对 不透水岩层，这种帷幕的防渗效果相对较差。
国内一些大坝，悬挂式帷幕深度一般约为坝高的502。其变化范围多在 302。〜702。之间。喀斯特发育地区有时达到1倍坝高或以上。
354 水利水电施工工程师手册 帷幕的形式和深度应根据大坝基岩地质条件和对基岩防渗的要求以及其他 一些因素综合确定。同一座坝由于各个地段具体条件不同，帷幕的形式和深度也 不完全相同。例如朱庄水库浆砌块石重力坝, 坝高100&在河床部位帷幕深度进 入相对不透水岩层5！^而在左岸坝肩部位, 坝高自该处岩面算起仅20〜35！^虽基 岩岩石破碎, 透水性大, 但由于相对不透水岩层埋藏很深, 所以选用悬挂式帷幕‘ 幕深定为该地段坝高的1倍左右。
高坝基岩灌浆帷幕常深入两岸坝肩’为不使钻孔深度在大’常在两岸分层开 挖灌浆平洞，在平洞内进行钻孔灌浆。
3”灌浆帷幕的厚度和灌浆孔的排数
灌浆帷幕厚度和灌浆孔排数的确定‘至今尚未有一个统一的准则’实际上这 个问题与地质条件、灌浆压力和防渗标准密切相关。
如果地质条件不良而防渗标准又较高, 例如要求透水率^小于II&,灌浆孔 的排数可为三排。采用高压灌浆时，扩散半径增大‘也可为双排；如果地质条件 又较好‘可采用单排。
我国一些高坝在河床地段，防渗标准常定为透水率^小于丨！!, 故多布设三 排或双排孔, 其中一排为主孔，深达相对不透水岩层’其他排孔的深度根据地质 条件，有的与主孔相同，成为均厚式帷幕，有的较浅，为主孔深度的3/2〜”, 成 为阶梯式帷幕。
对高坝帷幕灌浆或遇到复杂情况难于确定排数和孔距时’宜进行现场灌浆 试验或施工初期的试验性灌浆确定。 1灌浆压力
灌浆压力是保证和控制灌浆质量提高灌浆效果的一个重要因素‘使用较高的 压力有利于提高灌浆质量和效果, 但应注意防止混凝土抬动和不使岩体开裂引起 永久变形。我国70年代后修建的高坝, 一般均采用高压灌浆。 大型工程和地质条件复杂时‘灌浆压力宜通过灌浆试验确定。
三、压水试验
地基的渗透性一般有两种表示的方法：一为渗透系数尺, 其单位为一或 (：！!//,常用于土层或砂砾石层；另一种为单位吸水率⑴〔1/(^1141141^透水率9 I&", 常用于岩石。我国50〜80年代使用单位吸水率，直至1992年8125— 92
《压水试验规程》发布, 为与国际通用标准相一致, 开始改用透水率。渗透系数 X
355 多使用抽水或注水试验方法求得，而单位吸水率或透水率则使用压水试验方 法第三篇 基础处理工程
求得。本文统一使用透水率表示。
渗透系数X 和透水率^两者之间并无确定的相关关系，但有时为考虑问题 方便起见, 通过国内外各工程的实践, 两者之间的近似关系可为11&6〔1.3〜2’ 3〕父10一〜。！/。
①单位吸水率⑴现改为透水率„单位为I&，11&二^„丨^!；!!!^!^：!) 。
1. 压水试验的应用
81^62—94规范对压水试验作了如下规定：
“3.3.5帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时, 先导孔应自上而下分段进 行压水试验。压水试验采用五点法或单点法。各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆 前宜进行简易压水。
356 水利水电施工工程师手册
“3.9.5帷幕灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行压水试验, 试验采用五 点法或
单点法。“
2’压水试验所用压力值
81662—94规范对此的规定见表11 - 13。
3’压力试验测试方法
有些工程在灌浆试验的检查孔中进行了如下三种压水测试。
(丄）防渗性能检查‘逐级做压水试验。与前述帷幕灌浆检查孔中所进行的相
同。
(力耐久性能检查‘全孔一次进行’以2〜3倍坝前最大设计水深的压力向检 查孔内进行压水, 持续时间可为48〜7211甚至更长，观察压入水量有无变化,
357 初 步检验幕体的密实性与耐久性。如压入水量没有变化或变化很小，则认为耐第三篇 基础处理工程
久 性能良好。
⑶破坏性能检查‘全孔一次进行‘将压力逐级升高，观察压入孔内的水量’ 有无突然增大情况，以求得造成幕体破坏时的压力值。
四、灌浆技术措施
灌浆设备主要有水泥浆搅拌桶、灌浆机(泵〕、管路、灌浆塞等。有的灌浆机 附有水泥浆搅拌桶，有的搅拌桶由工地自行制造。搅拌桶由上下两个筒体及拌 灰装置、传动装置组成，容量一般在100〜200之间。对搅拌筒的要求是连续 地进行高速搅拌, 保证灌浆不间断地工作, 桶内水泥浆不会分离和沉淀。
灌浆管路有内外管、返浆管及高压输浆管，要求管子有足够的耐压强度‘便 于拆装。
灌浆塞是水泥灌浆孔的一种堵塞装置，装在灌浆管的头部, 其作用在于能分 隔密封灌浆孔‘进行分段灌浆。
灌浆机是灌浆的主要设备，灌浆质量在一定程度上取决于灌浆机的工作情 况。一般灌浆机有活塞式及气压式两种’目前已有较为轻便的液压式‘但前者应 用较广。
有的工程专用灌浆机不足，可采用钻探用的3界-250乂50型的泥浆泵来代 替灌浆泵，并配以适当容量的拌浆筒。
(丄) 灌浆方法有下述几种：
①按浆液的灌注流动方式分为纯压式和循环式(图11-2〕。纯压式浆液全扩 散到岩石的裂隙中去‘不再返回灌浆桶, 适用于裂隙发育而渗透性大的孔段；循环 式浆液在压力作用下进入孔段, 一部分进入裂隙扩散‘余下的浆液经回浆管路流 回到浆液搅拌筒中去。循环式灌浆使浆液在孔段中始终保持流动状态, 减少浆液 中颗粒沉淀, 灌浆质量高，国内外大坝岩石地基的灌浆工程大都采用此法。
358 水利水电施工工程师手册
图11-2浆液灌注方法
1一灌浆段2—灌浆塞；3—灌浆管4一压力表； 5—灌浆泵&一进浆管；7—阀门8—孔内回浆管； 9 一回浆管
10—供水管11 一搅拌筒
②按灌浆孔中灌浆程序可分为一次灌浆和分段灌浆两种方法。 一次灌浆用在灌浆深度不大，孔内岩性基本不变, 裂隙不大而岩层又比较坚 固的情况下，可将孔一次钻完, 全孔段一次灌浆。
分段灌浆是用在灌浆孔深度较大, 孔内岩性又有一定变化而列隙又大时, 因 为裂隙性质不同的岩层需用不同浓度的浆液进行灌浆, 而且所用的压力也不同。 此外, 裂隙大则吸浆量大, 灌浆泵不易达到冲洗和灌浆所需的压力, 从而不能保证 灌浆质量。在这种情况下，可将灌浆孔划分为几段, 分别采用自下而上或自上而 下的方法进行灌浆。灌浆段长度一般保持在5！^左右。
自下而上分段灌浆的灌浆孔，可一次钻到设计深度。用灌浆塞按规定段长 由下而上依次塞孔、灌浆，直到孔口（图11-3〕。此法允许上段灌浆紧接在下段 结束时进行, 这样可不用搬动灌浆设备，比较方便。
自上而下分段灌浆法的施工步骤如（图11-4〕所示。这种方法的灌浆孔只 钻到第一孔段深度后，即进行该段的冲洗、压水试验和灌浆工作。经过待凝规定 时间后，再钻开孔内水泥结石，继续向下钻第二孔段，进行第二孔段的冲洗、压水 试验和灌浆工作。依次反复, 直到设计深度。此法的缺点是钻机需多次移动, 每 次钻孔要多钻一段水泥结石，同时必须等上一段水泥浆凝固后方能进行下一段 的工作。其优点是从第二孔段以下各段灌浆时可避免沿裂隙冒浆；不会出现堵 塞事故；上部岩石经灌浆提高了强度，下段灌浆压力可逐步加大, 从而扩大
灌浆
第三篇 基础处理工程 359
图11-3自下而上分段灌浆
！0钻孔；㈦第三段灌浆 ^)第二段
灌浆；(⑷第一段灌浆
图11-4自上而下分段灌浆
！0第一段钻孔；化) 第一段灌浆；^)第二段钻孔；
(⑷第二段灌浆；(^)第三段钻孔；⑴第三段灌浆
有效半径, 进一步保证了质量；此外，也可避免孔壁坍塌事故。
上述分段灌浆的两种方法, 如果遇到地表岩层比较破碎，下部岩层比较完整 时, 在一个孔位可将两种方法混合使用，即上部采用自上而下、下部采用自下而 上的方法来进行灌浆。
〔2〕灌浆材料的选择和浆液浓度的控制：
岩石地基的灌浆一般都采用水泥灌浆。水泥灌浆的主要材料是由水泥和水 拌制而成的水泥浆。
水泥品种的选择及其质量要求：对无侵蚀性地下水的岩层，多选用普通硅酸 盐水泥；如遇有侵蚀性地下水的岩层，以采用抗硫酸盐水泥或矾土水泥为宜。
水
泥的标号应大于325#。为提高岩基灌浆的早期强度’我国坝基帷幕灌浆一般多 用425#水泥。对水泥细度的要求为水泥颗粒的粒径要小于|岩石裂隙宽度’灌 浆才易生效；一般规定, 灌浆用的水泥细度，应能保证通过0’ (（瓜瓜孔径标准筛 孔的颗粒重量不小于8596~90少。。
灌浆过程中，必须根据吸浆量的变化情况‘适时调整浆液的浓度‘使岩层的 大小裂隙既能灌满又不浪费。开始时用最稀一级浆液, 在灌入一定的浆量没有 明显减少时, 即改为用浓一级的浆液进行灌注, 如此下去，逐级变浓直到结束。 〔3〕灌浆压力及其控制方法：
灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力。确定灌浆压力的原则是：在 不致破坏基岩和坝体的前提下, 尽可能采用比较高的压力。因为压力高，可以使 浆液更好地压入细小的缝隙内，增大浆液的扩散半径‘析出多余的水分，提高灌 注材料的密实度。但是，灌浆压力也不能过高’否则会使裂隙扩大，引起岩层或 坝体的抬动变形。灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无压重等因 素有关’国内工程上目前常用下式进行计算
？ “ ！0 # # 9.80117(1 8〕 〔11 一 360 水利水电施工工程师手册
灌浆压力 式中：户
- -基岩表层的允许压力可由表11 - 14中查得； -灌浆段以上岩层的
厚度/瓜；
0- 滅- -灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的压力’？/瓜, 也可由表11
- 14查得； 灌浆孔以上压重的厚度/皿； 压重的容重/^/皿2 ； -
系数，可选用1〜3。
7~ 仄―
根据公式或以往类似工程经验所确定的灌浆压力’只能作为事
先估算的一 种依据。在实际工程中’由于具体条件千变万化, 灌浆压力往往需要通过试验来 确定, 并在灌浆施工中进一步检验和调整。
灌浆的结束条件是用两个批标来控制。即：一个是残余吸浆量, 又称最终吸 浆量，即灌到最后的限定吸浆量；另一个是闭浆时间’即在残余吸浆量的情况下， 保持设计规定压力的延续时间。
第三篇 基础处理工程 361
、彻类岩石在外加压重情况下，才能有效地灌浆。
国内帷幕灌浆工程中’大多规定：在设计规定的压力之下，灌浆孔段的单位 吸浆量小于0’ 2〜0’ 41^！“延续30〜60)10以后, 就可结束灌浆。
有的工程，由于岩层的细小裂隙过多, 在高压作用下‘后期吸浆量虽不大, 但 延续时间很长‘仍达不到结束标准，且回浆有逐段变浓的现象。这说明受灌的细 小裂隙只进水不进浆‘或只有细水泥颗粒灌入而粗颗粒灌不进。在这种情况下’ 或者改变水泥细度, 或者经过两次稀释浓浆而仍达不到结束标准, 确认只进水不 进浆时‘再延续10〜就结束灌浆。
五、回填封孔技术措施
在各孔灌完后‘均应很好地回填封孔‘将钻孔严密填实。回填材料多用水泥 浆或水泥砂浆。砂的粒径不大于1〜^！)) 砂的掺量一般为水泥的0’ 75-2倍。 水灰比为0.5 ：1或0.6 ：1。机械回填法是将胶管（或铁管）下到钻孔底部’用泵 将砂浆或水泥浆压入’浆液由孔底逐渐上升’将孔内积水顶出，直
362 水利水电施工工程师手册 到孔口冒浆为 止。要注意的是软管下端必须经常保持在浆面以下。人工回填法与机械压浆回 填法相同，但因浆液压力较小, 封孔质量难以保证。
六、特殊情况的处理方法
1. 灌浆中断的处理方法
(丄）因机械、管路、仪表等出现故障而造成灌浆中断时, 应尽快排除故障，立 即复恢灌浆。否则应冲洗钻孔, 重新灌浆。
(力恢复灌浆时, 如注入量较中断前减少较多‘应使用开灌比级的浆液进行 灌注。按依次换比的规定重新灌主。
〔3〕恢复灌浆后，若停止吸浆，可用高于灌浆压力0’ 14’？^的高压水进行冲 洗而后恢复灌浆。 2’串浆处理方法
(丄) 相邻两孔段均具备灌浆条件时, 可同时灌浆。
(力相邻两孔段有一孔段不具备灌浆条件, 首先给被串孔段充满清水，以防 水泥浆堵塞凝固，影响未灌浆孔段的灌浆质量。并用大于孔口管的实心胶塞放 在孔口管上，用钻机立轴钻杆压紧。 3’冒浆处理方法
(！混凝土地板面裂缝处冒浆，可暂停灌浆，用清水冲洗干净冒浆处, 再用棉 纱堵塞。
(力冲洗后用快干地勘水泥加氯化钙捣压封堵’再进行低压、限流、限量灌 注。
4’漏浆处理方法
(丄）浆液在延伸较远的大裂隙通道渗漏在山体周围，可采取长时间间歇（一 般在2411以上) 待凝灌浆方法灌注。如一次不行, 再进行二次间歇灌注。
〔2〕浆液在大裂隙通道渗漏, 但不渗漏到山体周围，可采用限压、限流与短时 间间歇(数十分钟）灌浆。如达不到要求’可采取长时间间歇待凝, 然后限流逐渐 升压灌注。一般反复1〜2次即可达到结束标准。 丄固管处理方法
灌注水灰比1 ：1以下的浓浆时‘容易发生固管现象。如采用小口径孔口封 闭自上而下分段循环灌浆法施工，可解决固管问题。
I 溶洞和暗河的处理方法
(丄) 溶洞内如有粘土填充且稳定性较好‘可不必清除, 按常规浆液灌注即可’ 如填充物不密实、不稳定，应冲洗清除, 然后投砂、砾石骨料回填再灌注水泥浆 液。
363 ⑵溶洞、暗河通道、漏浆量很大, 可采用布袋法灌注。将浓浆灌入布袋内封第三篇 基础处理工程
好 袋口丢入孔内。边投砂、砾石骨料, 边投布袋浓浆‘边灌双液浆(加速凝剂的浆液〕。 待通道基本堵塞, 待凝4811后再扫孔, 按常规方法灌注水泥浆液。
七、质量检查
1. 质量评定
灌浆质量的评定，以检查孔压水试验成果为主’结合对竣工资料测试成果的 分析, 进行综合评定。每段压水试验吕荣值满足规定要求即为合格。
之. 检查孔位置的布设
(！ 一般在岩石破碎、断层、裂隙、溶洞等地质条件复杂的部位、注入量较大 的孔段附近、灌浆情况不正常以及经分析资料, 认为对灌浆质量有影响的部位。
(力检查孔在该部位灌浆结束3〜73后就可进行。采用自上而下分段进行 压水试验, 压水压力为相应段灌浆压力的807。。检查孔数量为灌浆孔总数的 川。/。，每一个单元至少应布设一个检查孔。
3’压水试验结束
检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆和封孔‘检查孔应采取岩心， 计算获得率, 并进行描述。 压水试验检查
压水试验检查‘坝体混凝土和基岩接触段及其下一段的合格率应为 以下各段的合格率应在90/6以上，不合格段透水率值不得超过设计规定值的 且不集中，灌浆质量可认为合格。
5 “抽样检查
对封孔质量宜进行抽样检查。
第四节化学灌浆施工
一、化学灌浆的意义和作用
化学灌浆是在水泥灌浆的基础上发展起来的一种以化学材料作为浆液的新 型灌浆方法。
364 水利水电施工工程师手册 水泥灌浆的应用虽最为普遍‘但也有一定的局限性。在某些不良地质条件 下, 例如断层、岩石破碎带、泥化夹层、岩石微细裂隙等, 使用水泥灌浆处理, 有时 难于见效, 而采用化学灌浆就较易解决这些问题。
防渗帷幕采用化学灌浆时, 一般情况下先进行水泥灌浆‘在此基础上再进行 化学灌浆，这样既可提高帷幕灌浆质量‘也比较经济。
二、化学浆液的特性
(丄）化学浆液的黏度低，有的接近于水‘例如丙凝浆液的黏度仅为1.2〜
1. 60&"，甲凝浆液的黏度也能进入, 灌浆效果好。
(力化学浆液的聚合时间可以比较准确地控制‘对灌浆施工非常有利。 〔3〕化学浆液聚合后所形成的聚合体的渗透系数很小’一般可达10 — 6〜 川一、“, 或更小‘抗渗性强，防渗效果好。
〔4〕有些化学浆液聚合体本身强度及其与岩石或混凝土的粘结强度都比较 高，可承受高水头‘稳定性和耐久性好。
〔5〕有机高分子化学浆液即使经过改性后, 仍常具有低毒性, 使用时应特别 注意, 切实防止污染环境，同时还重视对人身的有效防护。
三、化学浆液的类别
在水利电工程地基防渗处理化学灌浆中，常采用的化学浆液主要有水玻璃
类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧类、甲基丙烯酸
酯类等。鉴于除水 玻璃类外，有机高分子化学浆液或多或少具有低毒性’具价格也较高’故对这些 浆液进行改性’以减除毒性，改善性能，降低成本, 并研究其老化规律和使用寿 命。1990年^新型浆材(环氧类）问世, 在这些方面均有所改进和创新，已取 得可喜成果。
此外, 我国于80年代，开展了用国产栲胶配制单宁类化学浆材的研究。经 检10/0 0.001？&‘3 测证实，该浆材无毒或基本无毒，但在水电工程地基灌浆处理方面尚未正式使 用，其灌浆效果尚待验证。
四、化学灌浆的应用
目前, 在大坝基岩处理方面仍以水泥或水泥基浆液为主‘化学灌浆仅起辅助 作用，着重解决一些水泥灌浆难以见效的问题。对具有低毒性的化学浆液, 原则
365 上应尽量不用或少用。但在堵漏和混凝土裂缝灌浆处理方面，由于效果好, 化学 第三篇 基础处理工程
灌浆日益显示出其优越性。
五、化学灌浆施工
化学灌浆机理与水泥灌浆机理不同’化学浆液渗入地基十分缓慢‘每段灌浆 时间常长达十几小时’甚至几十小时。故不可采用水泥灌浆技术。
(丄) 化学灌浆方法。按浆液的混合方式来区分, 有单液法灌浆和双液法灌浆 两种。为施工简便, 一般多采用前者。
(力压送浆液的动力。帷幕化学灌浆多采用电动式比例泵或其他化学浆泵进 行灌注‘其主要优点是能保持连续供浆。小型工程也有采用手压泵的。
〔3〕灌浆方式。采用纯压式。
(斗) 灌浆开始条件。一般有两种：一种是以灌前压水试验透水率值为准，大 于某值‘例如31+或51+时，灌注水泥浆；小于某值时’则进行化学灌浆。另一 种是以在设计灌浆压力下求得孔段的注入率值为准，大于某值，例如大于31/ -1/或51^1/1时, 灌注水泥浆；小于此值时‘进行化学灌浆。一般情况下宜采用 后者。
〔5〕灌浆结束标准。注入率小于0.11^1/1或基本不吸浆时结束。为了防 止灌浆时间过长，有的工程还规定了当灌浆时间达到若干小时后也可结束灌浆。
〔6〕浆液聚合时间的确定。这是保证灌浆质量的一个重要因素‘应根据地质 条件、被灌介质、灌浆目的、注入率、施工工艺等情况而定。陈村水电站坝基用丙 凝浆液进行灌浆，当注入率小于51/1&时, 浆液聚合时间采用50〜60！^！！。
(刃灌浆结束后应注意的事项。剩余的废浆应倒在指定的地点, 不得乱扔、 乱倒，特别是不要倒入与饮用水源有联系的沟渠中，以免污染水源。
第五节！" 灌浆施工
我国常规压力灌浆法一般均从稀浆开始, 按10 ：1、8 ：1、6 ：1、4 ：1、2 ：1、1’5 ： 1、1 10.8 10.6 10.5 ：1共十个比级(质量比）逐级变换。根据压力和注浆量 来控制注浆, 容易造成浆液浪费现象。为消除这些缺点，国
366 水利水电施工工程师手册 际上提出了 ！" 灌 浆法的新技术。它已成功地运用于世界上许多大坝的现场灌浆。国内三峡、小 浪底、二滩、江垭等大中型水利电工程中进行试验或得到推广应用’并取得良好 效果。
一、01#的理论根据和(“值的选择
1. 01#的理论根据
01#是灌浆强度值的英文缩写。这个概念最早 由^4隆巴迪提出，基于不同浆体的屈服强度(粘聚力）和动力粘滞性的实验研究 以及流体力学渗透性理论的研究, 通过在灌浆现场对灌浆压力和灌浆量的监测， 总结出：要对岩体灌浆‘就必须消耗一定的能量在一设定的灌浆段内’能量的消 耗近似等于最终灌浆压力户和灌浆体积V 的乘积’即V 。这个数值被定义 为灌浆强度值‘简称灌入体积可用注入单位灌浆段的体积1/皿来表示。 灌浆过程中达到上述三个指标中的任一个吸浆量小于11/！！&时持续灌注 30^1&即可结束。
2： 0#值的选择
根据^4隆巴迪的理论‘应按不同地层情况, 选用不同的！" 值。一般可分 为很高、高、中、低、很低五个等级强度值。其范围见表11 ； 15，供作参考。
一般情况下, 推荐选用中等强度的值。可根据试验情况和以往在同类 地层常规灌浆试验资料, 进行选择。
第三篇 基础处理工程 二、! 灌浆技术的特点 367
(丄) 灌浆过程中只用单一水灰比浆液灌注, 浆液中掺有高效塑化剂以提高灌 浆的可灌性。简化施工工序、降低材料消耗’为大型灌浆工程中采用集中制浆 站、提高灌浆质量与制浆效率创造了有利条件。
(力采用稳定的低到中等的灌注速率, 使灌浆全过程中逐渐提高灌浆压力’ 使浆液向岩体裂隙中逐渐扩散。
〔3〕可对灌浆压力、灌注速率、灌注和可灌性的过程进行适时监测。 〔4〕使用较浓的流动性较好的稳定浆液进行灌注, 可避免水力劈裂对岩体的 破坏, 使灌浆故障大为减少。
〔5〕采用限制压力、限制灌注量及户乂特性曲线所组成的包线来控制灌浆结 束, 从而使灌浆时间大为缩短。
三、钻孔布置
灌浆孔可按两排或三排布置’排距可酌情确定，孔序可采用两序或三序，孔 距按分序加密的原则确定。根据地层情况‘可设计抬动观测孔, 布置检查孔和物 探测试孔, 以便检查灌浆效果。
四、浆液的选择与制备
01#灌浆要求采用稳定浆液。根据稳定浆液的技术要求, 确定技术要求’ 确定技术指标冰灰比、析水率^！!) 、马氏漏斗粘度、粘聚力、比重、283结石抗压 强度。
浆液制备应严格按照要求的工艺进行。要求采用高速胶体搅拌机〔2800！^ ‘！) ，按需要加入水量, 进行搅拌，加入预先配制水化好的膨润土浆液和所需水 泥, 最后加入减水剂，搅拌30〜60^即可使用。浆液制备到使用完不能超过21 否则应予以废弃。
五、钻孔灌注工艺
1. 钻孔、压水试验
⑴钻孔可采用金刚石或硬质合金钻进。孔径可采用91^^、75！^^、或 59”。为使钻孔偏斜率满足规定要求, 应尽可能采用长粗径钻具钻进。
368 水利水电施工工程师手册 (力钻孔在钻灌段完成后用高压水冲洗’水清砂净即。裂隙冲洗, 在先导孔 应专门进行, 一般为30！^！！。在后序孔中，可与简易压水相结合’简易压水与裂 隙冲洗方法为：在安装好孔口封闭器后。采用压力水冲洗钻孔‘其压力为该段灌 浆压力的但最大值不能超过1305。然后进行简易压水，进行30！1丨仏每 5’！测记一个数字‘流量要求相对稳定。
〔3〕先导孔、检查孔均采用自上而下分段进行吕荣法压水试验。一般压力为 0.3345、0.635、1345三个压力值、五个压力阶段；或最大压力值的3020、 602。、最大压力三个压力值、五个压力阶段。先导孔第一段压力采用0.13115、 0.2305 0.335三个压力值, 要求流量稳定‘严格按压水试验规程进行。
2’灌浆工艺
(丄) 采用小口径孔口封闭、自上而下分段循环或自下而上分段灌浆。单一水 灰比、稳定浆液, 简化了施工工艺，有利于保证灌浆质量。采用灌浆自动记录仪’ 减轻了技术人员工作量, 提高了工作效率。
〔2〕根据工程特点和地质条件选择灌浆质量限制包络线, 确定灌浆压力。灌 浆段长一般为5！！也可采用2’ 5’或3瓜。
第三篇 基础处理工程 369
(幻灌浆设备与仪器安装，见图11-5。
图11-5灌浆设备与仪器安装示意图
1 一高速搅拌机；2—低速搅拌机；3—流量传感器^一灌浆泵； 5—压力传感器名一钻孔7—灌浆自动记录仪8—回
浆筒； 9一管路；10—灌浆参数信号线；11 一阀门
3丨灌浆过程控制
(丄) 压力与注入率是灌浆过程中需要控制的主要指标参数, 一般注入率只要 不大于301/0/1，灌浆压力能达到设计压力, 就应尽早在设计压力下灌浆。若注 入率大于301^‘应以限流为主，使注入率保持在15〜201/0/1的条件下灌 浆，保持压力稳定。当注入率为5〜101/0/1时, 则每3〜50/1将压力增加0丨 5113左右。当注入率不大于51/0/1时, 压力应快速升到设计最大压力值。
〔2〕在每段灌浆前，将灌浆参数输入微机（灌浆自动记录仪广包括段次、孔 深、“值、压力上限和灌浆量上限等信息。！" 灌浆系统在灌浆过程中，便 自动绘制六条曲线, 即！" 灌浆包络线图、灌浆压力（尸) 历时曲线、吸浆率（乂) 历时曲线、灌浆能力（^/尸) 历时曲线、灌浆量（口) 历时曲线、灌浆能力（^/尸）与 灌浆量（口）关系曲线。灌浆过程中，可以通过模拟量参数显示窗口，同时观察八 个灌浆孔段的瞬时流量和压力值, 也可以显示上述六条曲线, 这六条曲线和灌浆 记录表一样, 每分钟作为一个记录单元, 通过自动采集和自动处理，能够适时正 确掌握灌浆全过程, 并严格控制按灌浆要求进行作业。 4丨灌浆结束标准
370 水利水电施工工程师手册
(丄）当灌浆过程曲线接近设计的“曲线时‘应适当降低灌浆压力’控制吸 浆率减少到小于11/1！！！时, 持续灌浆30#“即可结束灌浆。
〔2〕当灌浆压力达到上限、且吸浆率小于11/1！时，持续灌注30#“结束 灌浆。
〔3〕当灌浆量达上限, 而吸浆量较大’可降压限流灌注，或间歇待凝复灌，直 至吸浆率小于后，持续灌注30#丨！1结束。
〔4〕灌浆全过程要在要求的压力下, 灌注时间不少于120#“且最终注入率 不大于51/11111的时间不少于30#“也可结束灌浆。
5’观测工作
在灌浆区还布置适当数量的抬动观测孔，抬动观测装置。在压水试验和灌 浆过程中，监视上部岩体抬动变形情况’防止压力劈裂地层而产生抬动破坏。
6’封孔
采用有压封孔‘射浆管下离孔底距离小于浆液水灰比为0.7 I封孔 压力为1乂10注入率小于11/1！时，灌注30#1即可结束，提出射浆管后’应 把浆液灌满。两天后第二次补浆。以便把孔内积水排出。
六、施工质量控制
大规模的灌浆施工，战线长’设备多’工序复杂。应坚持质量优先的管理原 则，强化质量监督‘严把工序质量关。现场施工员，负责处理施工中的问题, 特殊 情况, 可向经理部直接反映。
(丄) 对原材料要求有合格证、出厂检验证, 并定期进行抽查, 发现问题, 及时 解决。
〔2〕浆液的质量直接影响灌浆效果。每班测试不少于2组, 所有数据必须如 实记录。
〔3〕钻孔开工, 应先把孔号、桩号、序次、深度报监理工程师审核，同意后才可 开钻。施工中对孔深、孔斜、射浆管下入深度、使用压力、浆液指标、灌浆结束标 准, 都需经过抽样初检、复检。经值班监理同意后，才能进行下道工序或结束灌 浆。
4〕定期对灌浆记录仪、测斜仪进行校验, 保证记录仪测试设备能正常工作， 确保测试精度和计量准确。对灌浆设备经常保养、检修, 使其处于良好状态。
七、特殊情况处理 第三篇 基础处理工程 371 〔1〕灌浆时’回浆比重和浓度明显变稠时‘应采取稀浆液或废弃稠浆〔时间已 到采用新浆继续灌注。
(力为防止固管现象, 射浆管螺纹必须加塞线防止漏浆。射浆管应以低挡转 速转动。如出现固管现象, 应立即停止灌浆，用泵送水冲孔。此时不能强行开机 转动射浆管, 等冲洗10〜20！！1“再试着活动。如射浆管确已固结，可采用顶、吊 打等措施处理‘或采用大一级钻具进行扩孔‘扩套一段，用反丝锥取出一段。
一 般固管都能处理好。
〔3〕压水、灌浆过程中’破碎带、断层内施工‘应在回浆桶加装过滤网，防止破 碎岩块冲出后进入泵内，加速泵的磨损。
〔4〕洞室内灌浆, 底板冒浆，可用纱线及水泥、薄片木楔堵漏，采用低压限流 或间歇灌浆、部分待凝或注入水玻璃复灌。
〔5〕其他洞室漏浆‘如灌浆量大、注入率较稳定时, 应采用低压、限流或间歇 灌浆。在灌浆量达到很大时‘可待凝16〜2411后复灌。复灌仍不能结束时, 加注 水玻璃待凝后复灌。
八、01#灌浆存在的问题
01#灌浆存在以下一些问题：
！) 目前灌浆仪器设备是单机单泵。大规模施工, 应实现一台微机对 多灌浆点的控制。国内灌浆仪器的研制工尚需加强。
〔2〕软岩地层微细裂隙, 采用法灌浆尚不能解决问题, 采用湿磨超细水 泥灌浆法, 可取得良好效果。
3〕法灌浆不适用于大溶洞、裂隙与断层破碎带地层，可采取特殊处理 措施加以解决。
4〕稳定浆液的研究工作有待进一步深化，国内塑化剂的功效明显不如国外 有关品种, 研究潜力较大。
第六节砂砾石层灌浆施工
在砂砾石层上建坝的防渗设施有多种，主要应根据地质条件和工程具体情 况而定。
372 水利水电施工工程师手册 用灌浆方法在砂砾石层中建造防渗帷幕的主要优点是：帷幕对于地基变形 适应性好, 施工灵活性大‘适用于深厚砂砾石层处理。
我国最早采用灌浆方法在砂砾石层坝基中建造防渗帷幕的大坝上马岭混 凝土重力坝。该坝于1957年先在砂砾石层中进行灌浆试验, 采用套管法，灌注 纯水泥浆。试验成果表明’防渗效果良好’渗透系数由灌前的200一降低到灌 后的0.1^。以后在密云水库、岳城水库以及刘家峡大坝左岸副坝等坝基砂砾 石层中相继采用了不同的方法进行了帷幕灌浆, 灌注液改用水泥黏土浆，防渗效 果均很好。
进入70年代，由于混凝土防渗墙施工技术日益成熟。深度在40、50米以内 的砂砾石层的坝基防渗处理多采用混凝土防渗墙‘使用帷幕灌浆方法的日渐减 少。
一、地质条件
为了更好地进行帷幕灌浆设计, 正确地选用灌浆施工方法, 保证帷幕防渗效 果, 必须了解和掌握帷幕线部位及其附近地区砂砾石层的工程地质条件和水文 地质条件；需要查明砂砾石层的组成和分布状况；弄清各层的渗透性及其渗透系 数以及砂砾石层的颗粒级配。
颗粒级配曲线是一项重要的参考资料, 从曲线上还可提出一些数值’用以计 算可灌比值似, 或初估灌注效果。
(丄）可灌比值似的计算式为
“85
式中：015—砂砾石层颗粒级配曲线上相应于15少。处的颗粒尺寸‘！^瓜； 山
5—灌浆材料颗粒级配曲线相应于857。处的颗粒尺寸‘皿皿；
一般认为似〉10〜15时, 具有可灌性。
〔2〕根据一些工程灌浆实践，砂砾石层中粒径小于0’ 1&&颗粒的含量小于 5少。时’一般易于接受水泥黏土浆的有效灌注。
二、灌浆试验
由于砂砾石层的组成复杂多变，为了使帷幕灌浆设计和施工更符合实际, 应 先期在工地进行灌浆试验。解决下列主要问题 (丄) 选定适宜的钻进方法；
373
〔2〕确定灌浆施工方法, 推荐合理的施工程序、施工工艺； (幻选定适用
第三篇 基础处理工程
的浆液； 〔4〕确定灌浆压力；
〔5〕提供有关的技术参数‘如帷幕的排数、排距、孔距、以及相应的孔深等；
〔6〕提出对钻孔、灌浆以及其他需用的机械设备； 〔7〕提出帷幕灌浆工程中各项主要定额； 〔8〕提出对帷幕灌浆的质量检查方法和工作细则； 〔9〕对灌浆试验工作和试验效果进行总的评价。
三、帷幕的设置
灌浆帷幕应与大坝防渗体相连, 心墙坝或斜墙坝的防渗帷幕均设置在心墙 或斜墙的下面。
(丄）帷幕的型式。分为均厚式和阶梯式两种，前者适用于较浅的砂砾石层’ 后者则常用于深厚砂砾石层。
〔2〕帷幕的厚度。主要根据幕体内允许坡降确定, 允许坡降值一般采用3左 右, 密云白河主坝采用值为6。
在深厚砂砾石层中修建灌浆帷幕，因为渗透坡降随砂砾石层的加深而逐渐 减小, 所以在上部允许坡降值较小’帷幕排数多，厚度大’下部采用较大值，帷幕 排数减少, 厚度减小。帷幕成阶梯状。
〔3〕帷幕深度。均厚式帷幕, 各排孔均深达基岩；阶梯式帷幕中间排有1〜2 排孔深达基岩。有一些坝, 帷幕中有一排孔深入基岩中一定深度，以加强防渗。
四、灌浆施工
1. 灌浆方法
灌浆方法大体上可归纳为下述四种方法。
(丄) 打管灌浆法。该方法多用于砂砾石层较浅的临时性工程。 (力套管灌浆法。该方法缺点较多, 近期很少采用。
〔3〕循环钻灌法。这是由我国创新的一种施工方法』0年代初期在岳城水 库土坝地基防渗帷幕施工中应用，以后又在刘家峡副坝地基防渗帷幕施工中使 用。在实践过程中不断完善和改进‘90年代又在四川省冶勒水电站百米深的砂 砾石
374 水利水电施工工程师手册
层灌浆试验中使用，均取得了很好的效果。这种方法比较简便，进度快’比 较适合我国国情。
〔4〕预埋花管法。这是国际上通用的一种灌浆方法，其主要优点是：可以使 用大压力灌注’地面冒浆和灌浆孔间串浆的可能性小, 灌浆质量好；根据工程需 要, 可以任意采用自下而上或自上而下的灌浆方法, 也可以先灌注全孔中的任何 一段, 并且每一段还可重复多次进行灌浆。主要缺点是花管不易拔出，耗用钢管 多。50年代末期，我国密云白河主坝坝基防渗帷幕就是采用这种方法施工的， 防渗效果很好。80年代有些工程使用塑料管代替钢管’实践实是可行的。 2’施工程序
多排孔时应先灌边排孔, 后灌中间排孔。同一排的灌浆孔可分为两个次序 施工。
3’灌浆浆液
砂砾石层灌浆通常使用黏土水泥浆’优点是稳定性好，能灌注细小孔隙, 费 用低廉。
黏土水泥浆中水泥和黏土比例多为’水泥：黏土 二 1 ： 1〜1 ：4 (重量比）；浆液 浓度范围多为’干料：水二 1:1〜1:3〔重量比〕。一般认为28天结石强度能达到 04~05^？&即可满足要求。
对于多排孔构成的帷幕, 边排孔常采用水泥含量较高的浆液’中间排孔则常 采用水泥含量较低的浆液。
每一段灌浆常采用一种配合比的稳定浆液进行灌注。 4^灌浆压力
^第三篇基础处理工程^373
从原则上讲以使用较大的压力为宜’但灌浆压力的大小与灌浆方法和灌浆 浆液密切相关’宜通过现场灌浆试验确定。
五、灌浆效果检查
最常用的检查方法是在帷幕体内钻较大口径的检查孔, 逐段做渗透试验, 求 出各层的渗透系数尺, 验证其是否满足设计要求。
渗透试验可根据实际情况采用抽水试验、压水试验或注水试验。由于抽水 试验和压水试验两者求得的渗透系数常常不同，可考虑采用下式确定渗透系数 ！值
式中和分别代表抽水试验和压水(或注水) 试验求得的渗透系数值。
第七节灌浆施工组织设计
钻孔灌浆工程初设阶段的施工组织设计是把钻孔灌浆工程量按施工总进度 安排, 在保证质量和满足设计要求的前提下, 研究确定施工方法、施工手段(采用 机械设备〕、工效、年施工强度和工程造价等。使建设管理单位对组织本项工程 施工有较全面的了解‘便于在投标中对投标单位进行资格审查和必要的准备工 作〔如人员生活的安置、设备备订货等〕
一、设计依据
地基处理灌浆工程施工组织设计编制的依据一般为： (丄）国家和主管部门颁布的有关规程规范。
〔2〕水工建筑物地基处理工程的设计图纸、工程量、质量要求及检查标准等。
〔3〕地基处理工程所在地区及工程部位的地形、水文气象、工程地质、水文地 质资料及有关工程施工协调配合等技术资料。
376 水利水电施工工程师手册 〔4〕枢纽工程施工总进度计划确定的地基处理工程的起讫施工时间以及施 工导流和拦洪渡汛等有关设计资料。
〔5〕工程所在地区的当地建筑材料, 风、水、电和劳动力供应等条件的调查分 析资料’以及施工场区内外交通运输条件。 〔6〕国内外先进的施工经验。
二、施工布置
水泥灌浆材料’需经搅拌机械拌制均匀，然后通过灌浆机压入钻孔。这一套 制浆与灌浆系统，需建立较为固定的机房。
制浆可以分为与灌浆机配套进行分散制浆和制浆作业独立进行集中制浆两 种形式。分散制浆可根据灌浆孔灌注情况进行配浆’比较灵活方便凜中制浆是 把制浆作业专业化, 只生产最浓一级的浆液，由各机组直接从作业面上的浆液循 环管路中放浆‘再加水稀释配成所需要的水灰比。集中制浆的好处是：①减少制 浆设备’可使用散装水泥储料罐，实现制浆机械化一条龙。②节约劳力，减轻工 人的劳动强度。③减少弃浆，降低工程造价。④灌浆作业面没有粉尘损害’改善 了工作条件。
集中制浆的优点是明显的，它是灌浆施工技术的一项重要发展。 从储灰罐到制浆机, 需通过喂料器(螺旋输送机或括板输送机〕和计量器(称 水泥的电子秤或电子皮带秤‘量水箱〕称量两项中间环节来达到，制浆是批量式 的，制出的一个制浆厂，一般由储灰罐、喂料器、计量器、制浆机、储浆搅拌桶、输 浆泵和管路等组成。制浆厂的机械设备大小和数量、布置形式，将根据工程规 模、设计制浆能力、地形情况等进行设计。
制浆厂的地点‘应布置在汽车能抵达‘风、水、电接线方便，与大坝施工作业 无干扰的地段。为便于浆液输送, 制浆厂宜布置在坝肩两岸较高的地方。
灌浆机房一般布置在钻孔作业面附近，沿坝轴线方向或帷幕轴线方向，以 80^左右布置一个为好, 便于机房与孔口联系’同时避免管路过长，浆液在管路 中摩阻大而发生颗粒沉降, 或者为浆液输送而加大压力造成管路受压过大而发 生爆管事故。
制浆厂向灌浆机供浆是通过输浆中转站实现的。制浆厂把制好的浓浆送往 工作面上的输浆中转站, 各机组从输浆站上的浆液循环管路中放浆、加水稀释, 配成所需水灰比的浆液使用’其布置形式如图11-6所示。
377
有些施工部位‘如大坝河床部位基岩的固结灌浆，与开挖爆破和混凝土浇
第三篇 基础处理工程
筑
之间的施工干扰大, 没有条件布轩输浆管道, 制浆机就只能与灌浆机布置在同一 机房内。分散性的制浆都是使用的袋装水泥。为减轻制浆工人的体力劳动，机 房应布置成楼式结构，如图11-7所示。其楼板与制浆机进料口齐平，制浆机的 出浆口与储浆搅拌桶的上口相衔接，使浆液自然流放。
图11-6输浆循环管路示意图
“) 两层廊道之间的循环方式；⑴) 在同一层廊道内的循环方式 1 -上层廊道；2 “下层顾道；3 -机组用浆;4 -输浆站来浆；5 “输浆泵； 6 -贮浆搅拌桶7 -回浆管8 -机组用浆；9 -输浆管；10 “输浆泵
图11-7制浆与灌浆机械同机房的布置形式
1 -楼梯2 “水泥堆平台；3 “水泥4 -进料口 5-制浆机6“量水桶7“搅拌桶8“灌浆泵
378 水利水电施工工程师手册
机房位置只能根据现场情况和所担负的灌浆范围选定。 一个工地, 机房往往要拆迁数次。为了省工（节省拆建时间）省料(避免拆迁 建房材料损耗〕，可以将机房设计成装配式结构。
如钻孔要灌注化学材料, 一般都将制浆和灌浆设备放在孔口附近，以减少管 路占浆损耗。
三、进度计划
灌浆同岩石开挖和混凝土浇筑有密切关系‘在总进度控制下, 根据建筑物各 部位的岩石开挖和混凝土浇筑施工进度来编制灌浆进度计划，验证在总进度计 划里留给灌浆作业的时间内’安排实施灌浆作业的可能性及其灌浆作业进度计 划。
固结灌浆的施工进度是根据所确定的有压重或无压重的灌浆方法，逐个坝 块地按开挖和混凝土浇筑的施工进度编制的。它受开挖和混凝土浇筑施工的制 约，生产强度的波动性较大。
帷幕灌浆一般是在廊道内施工，它不受其他工种干扰和影响’能进行均衡生 产, 只要廓道形成’大坝达到一定高度，基岩面以上的压重足承受灌浆设计压 力，不会发生抬动’便可开展帷幕灌浆。
在水库开始蓄水前, 必须完成水库初期蓄水位以下的帷幕灌浆和排水孔的 钻孔。高于初期蓄水位以上的帷幕灌浆和排水孔’可以在初期蓄水以后’水库达 到正常蓄水位以前完成。
基础各种灌浆的施工程序是：先固结’后帷幕。帷幕灌浆全部完成〔或某个 范围内〕’经检查合格后’才能钻排水孔。
各建筑物的工程量按年分类累计。得到分年的固结、帷幕和排水孔的施工 进度计划。
四、灌浆结束条件
通常采用的灌浆结束条件有两种。第一种是灌浆直至不再吸浆或最终吸浆 量小于一定数值时即结束灌浆。这种条件适用于渗透性较弱的地区和多排孔帷 幕内的中排孔。但在岩层渗透性强，吸浆量大的情况下，如果仍按照第一种要求 的条件结束灌浆, 则不但会使灌注历时延续很长, 而且浆液会大量地流散到要
379
求 的防渗帷幕范围以外‘造成材料的浪费。因此, 便采用第二种条件结束灌浆。
第三篇 基础处理工程
第 二种条件就是不论压力的大小, 只要灌入孔段内的干料累计量已达到规定的限 量时, 即结束灌浆。
当帷幕由多排孔组成‘如果砂砾石层的吸浆量大时‘则其边排孔多采用限量 灌注，中间排孔原则上仍应灌至岩层不吸浆时为止。根据一些灌浆工程资料的 概括, 在渗透性较大的砂砾石层中’帷幕边排孔的干料限量为3〜中间排 孔在达到规定的压力下主至岩层浆或单位吸浆量已小于1〜21^丨仏并延续灌 注
30x1(1即结束灌浆。
干料限量的多少, 在一定的帷幕结构下’决定于砂砾石层的孔隙率、浆液的 填充率和要求的浆液有效扩散范围。一般地质条件下，对孔距为3皿的灌浆孔, 其控制的干料限量多为3〜5‘。
今列举几个大坝砂砾石层帷幕灌浆的结束标准的实例，见表11 - 16。
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。在 表11-17中列举出几个大坝帷幕灌浆后的地表抬动值, 供为参考。
380
水利水电施工工程师手册
帷幕灌浆后, 在砂砾石层表面产生一定微量的反动，一般是允许的。允许抬 动值的大小依工程具体情况而定。例如有的规范规定：灌浆后地面最大抬动值不 超过受灌砂砾石层厚度的1~27。是允许的。如果砂砾石层上已是建成的坝体或 是在廊道内灌浆。则不允许产生抬动，或量仅鸡许产生微小的抬动’当在有水头 压力的情况下更不允许产生抬动, 以免危及坝的安全。
如刘家峡右岸黄土副坝砂砾石基础灌浆，是在已建成的厚为10〜17！^的黄 土坝体上进行施工的‘不允许地表抬动，故采用了最大不超过1 5 X 10//0！2的 较低压力灌浆。
实践表明，在砂砾石层上部的5〜10！^范围内，特别是在无盖重层的情况 下，一般不易取得良好的灌浆效果, 这主要是由于怕引起地面抬动变形和产生地 表冒浆现象而不允许使用较大灌浆压力的缘故, 见表11-18有时即便使用较大 的压力’也会由于产生严重的地表冒浆，影响上部岩层的灌浆质量。灌浆压力 小, 在同样孔距的情况下’灌浆效果就会较压力大的差些, 使用泥浆固壁钻孔的 灌浆更是如此。
表11 - 18砂砾石层基础灌浆处理情况表
！防止或减少表面抬动的措施
(丄) 在靠近砂砾石层表面的灌浆段灌注纯水泥浆，可以较快地造成较坚固抗 压的盖重层。
(力增加表层灌浆孔的密度，可以增强帷幕上部的密实性。 (幻在砂砾石层上面铺设一定厚度的粘土铺盖或混凝土盖板。 (斗) 先填筑一定厚度的坝体材料’如系土坝或混凝土坝‘则先铺筑一定厚度 的土料或先浇筑一定厚度的混凝土‘而后进行灌浆。
以上所述的几种措施‘可单独采用，也可结合采用’视灌浆工程的具体情况 而定。
之. 地表抬动变形观测
382 水利水电施工工程师手册
在帷幕的范围内，可设置由观测桩组成的地表变形观测系统’于灌浆前后分 别进行标高测量。根据灌浆前后桩顶标高的变化，即可反映出地表的抬动变形 情况。
刘家峡水电站大坝的黄土副坝砂砾石基础帷幕灌浆是在坝已建成的情况下 施工的’曾做了地表变形观测。沿灌浆帷幕线布置了观测网’由三排地表变形观 测桩组成, 排距2.5！^桩距10皿。用精密水准仪测量。按灌浆前后所测得的成 果, 表明地表未产生抬动变形。
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义^横波速度；
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！丄一一岩石的泊桑比；
“一一岩石密度，广二^
似一一岩石容重；