1、劈裂灌漿加固原理及其施工方法一、劈裂灌漿的加固原理和特點堤體劈裂灌漿的理論基礎是水力劈裂原理，即向土體內(nèi)的孔內(nèi)壓水或灌漿時，作用在孔壁上的徑向壓力引起孔的擴張，使孔壁土體受劈裂擠應力，而當這些應力超過土體的抗拉強度時，就會在土體內(nèi)產(chǎn)生一些裂縫，這種裂縫的產(chǎn)生過程稱之為水力劈裂。水利上的堤壩是人工堆筑成的長條形土料建筑物，為梯形斷面，由于受多種自然因素的影響，常出現(xiàn)一些不穩(wěn)定現(xiàn)象。如果向不穩(wěn)定的堤段造孔并向堤體孔內(nèi)壓注漿液，加上漿液自重因素，使堤體沿軸線方向形成一道或數(shù)道粘土帷幕，則可達到消險固堤的作用。這種施工過程我們稱之為劈裂灌漿。劈裂式灌漿技術在土壩壩體除險加固中具有投資小、見效快、設備和

2、技術簡單、操作方便等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛地運用。但在具體操作中應注意施工工藝，保證灌漿的質量，才能達到預期的效果。二、工程簡介秋風嶺水庫位于廣東省潮陽市西南部的兩英鎮(zhèn)境內(nèi)，距市區(qū)36公里，距324國道約7.5公里，屬練江支流的秋風水系。壩址以上集雨面積105.1平方公里，總庫容6903萬m3.水庫兼顧防洪、灌溉、供水、發(fā)電等效益，是潮陽市庫容最大的一宗水庫。秋風嶺水庫主壩總長為1650米，為廣東省最長的大壩之一，壩體平均高度約20米。壩體建于20世紀50年代末期，主要依靠人工挑土筑壩，因此施工質量存在一定的問題，且經(jīng)過多年的水壓作用，壩體部分已出現(xiàn)險情，滲水現(xiàn)象較嚴重，對壩體的加固已刻不容緩。壩體

3、的劈裂灌漿工程量約為11127.2m，采用單排布孔，孔距4.0m，劈裂灌漿孔施工軸線為平行于壩頂軸線，位于大壩改建后壩頂軸線下游0.5m.劈裂灌漿形成的墻體與高噴防滲墻相連接。水庫主要擋水建筑物為均質土壩，壩頂高程48.0m，壩頂寬度7.0m，壩頂長1650m，根據(jù)地層地質資料，從上而下為：第一，人工回填土，為花崗巖風化土，局部為巖脈風化粘性土及粉質粘土。主壩上部10m段滲透性較強，中下部土質較密實，滲透性較弱。第二，花崗巖全風化土，透水性較弱。第三，強風化花崗巖，透水性中等，局部破碎帶透水性強。三、施工方法（一）劈裂灌漿孔施工平面布置施工孔平面布置如下圖所示：（空白孔為序孔，陰影孔為序孔）（

4、二）劈裂灌漿的主要施工設備 表1 主要施工設備的名稱、規(guī)格型號、數(shù)量 （三）劈裂灌漿注漿試驗根據(jù)設計要求和本劈裂灌漿防滲工程有代表性地質的地層，進行試驗。開挖檢查以便直接觀察情況，測定灌漿厚度。有關技術要求分別參照水利水電工程鉆孔試驗規(guī)程執(zhí)行。根據(jù)試驗確定起初劈裂壓力P、裂縫擴展壓力Pc、最大控制注漿壓力Pmin、注漿量Q等，以指導本工程整個過程的施工。（四）劈裂灌漿施工主要技術參數(shù)1、注漿深度、布孔、段高注漿深度：為壩體清基線以上人工填土部分。布孔：采用單排布孔，孔距4.0m，分二序施工。段高：為全孔一次灌注法。2、漿料選擇選用紅粘土漿，漿液比重為1.30。（五）劈裂灌漿施工劈裂灌漿施工采用

5、“壩體分段，單排布孔，分序鉆灌，孔底注漿，全孔灌注，綜合控制，少灌多復”的原則。1.劈裂灌漿施工工藝流程 開挖溝槽鉆孔制漿灌漿終灌封孔 2.劈裂灌漿施工方法 劈裂灌漿施工采用XY-100型鉆機2臺套造孔，YSB-250/120型調速注漿泵2臺套，分兩序施工，先進行序孔施工，再進行序孔施工材料采用粘土漿，漿液比重為1.30（六）施工要點 1.鉆孔施工： （1）鉆孔采用回轉鉆機鉆進，泥漿護壁；鉆孔孔徑89mm（2）鉆孔開孔位置與設計位置偏差不得大于50mm（3）鉆孔施工時應采取預防孔斜地措施，并應按設計要求測量孔斜孔底偏斜率不應超過1.5%（4）鉆孔地有效深度應穿過待注漿地層進入下部地層1.02.

6、0m為宜（5）選定部分一序孔作為向導孔，采用芯樣、劃分層位，其深度應大于墻體深度，間距不宜大于20m鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況（6）孔口管埋設：注漿鉆孔時埋設孔口管，以防止孔口塌落及孔口返漿，使壩地頂部注漿壓力由孔口管承擔，以避免地層表面劈裂，使灌注漿液在地層內(nèi)始終處于封閉狀態(tài)，因而可施加較大地注漿壓力，促使?jié){液析水固結；當孔口壓力消失后，地層所產(chǎn)生地回彈壓力較大，有利于提高漿液地固結速率和漿體固結地密實度在黏性土地層注漿壓力不大地情況下，直接將孔口管打入地層35m，利用黏性土地黏結力來防止冒漿及平衡注漿頂托力；在松散無黏性地層或注漿壓力較大地情況下，應在孔口預

7、先挖2m左右深地坑，將孔口管下入35m后，在管周邊回填黏性土并夯壓密實，必要時可回填塑性混凝土2.制漿采用攪拌機濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達到設計要求，漿液比重為1.30開始采用稀漿灌注，待壩體被劈裂后，改用濃漿3.灌漿施灌原則是“稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復，控制漿量”，施工時要將注漿管下到離鉆孔底部0.51.0m處啟動灌漿泵泥漿由射管噴出漿液劈裂壩體始于注管底部，沿小主應力作用面，逐漸向上發(fā)展孔底注漿可施加較大壓力，使壩體內(nèi)部劈開，把較多地泥漿壓入壩體，產(chǎn)生擠壓變形，待停灌后，壩體產(chǎn)生回彈，有利于提高壩體和漿脈地密度全孔灌注，漿液從注漿管底部涌出，自下而上、從壓力

8、大處向壓力小處、從壩體質量好部分向質量差部分、從已充填部分向未充填地部分、從裂縫中間向邊緣流動和充填要求每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞和孔口冒漿灌12次后，可提管12m4.終灌經(jīng)反復輪注后，漿體帷幕厚度須達到設計標準20cm如連續(xù)3次不再吃漿或壩頂連續(xù)3次冒漿即可終灌，直觀上要以飽、滿、實為度5.封孔在終灌后，先將注漿管插入孔底，再注入濃漿將稀漿或清水置換掉，直至濃漿（采用0.51以上地濃漿）填滿全孔為止，待漿液折水沉淀后，再進行第二次封填，直至鉆孔封滿為止6.灌漿期原型觀測按設計要求沿壩軸線方向每隔20m設一觀測標點，每級至少分別在壩頂上、下游壩肩處各設一個觀測標點，標點用砼樁或木

9、樁做成灌漿施工前應對布設地各樁垂直位移點觀測2次，灌漿期每班觀測12次，壩面出現(xiàn)裂縫時，應增加觀測次數(shù)，灌漿間歇期每2天觀測1次灌漿期間壩頂上下游壩肩處橫向水平位移每次不得大于25mm7.注漿中特殊情況地處理注漿過程中，有時會遇到冒漿、串漿等一些特殊情況，對這些情況地處理往往需采用一些特殊地方法分述如下： （1）冒漿：對孔口冒漿可采用重新回填黏土或在黏土中摻入少量水泥地方法，封堵套管外壁與孔壁之間間隙對孔口以外部分地冒漿，可采用限流、限壓及嵌縫地方法處理，如該法處理無效，則應停注待漿液凝結后再進行復注（2）串漿：在注漿過程中，若出現(xiàn)相鄰兩孔或隔孔冒漿，這表明堤壩地基已經(jīng)劈裂，串漿兩孔之間漿脈已

10、經(jīng)溝通處理這種現(xiàn)象，一是將冒漿孔用止?jié){塞堵上，然后在注漿孔再繼續(xù)注漿，另一種是將注漿孔與冒漿孔并聯(lián)，同時進行灌注（3）隆起：注漿期地層隆起，一是由于注漿時產(chǎn)生水平劈裂，在注漿壓力作用下，對地層產(chǎn)生抬動在這種情況下，應采取限壓方法或在保持注漿壓力地前提下，控制注入量二是由于在注漿壓力作用下，對濕陷性大地土體產(chǎn)生擠壓變形，而造成局部隆起這時，則應降低注漿壓力或調整施工方案總之，注漿中地層地隆起是應盡量避免地，若發(fā)生，則應找出原因，采用相應地處理措施后，再繼續(xù)注漿，以免對土壩質量造成不良影響（4）吸漿量過大：一種情況是注漿土體過于疏松，在注漿壓力作用下，伴隨著出現(xiàn)較大地壓縮變形，使裂縫加寬，吸漿量增

11、大這時，伴隨注漿量地增加，壓力將逐步上升，應繼續(xù)灌注到壓力上升至設計壓力或反復灌注到地層不吸漿為止另一種情況是地層存在掏刷形成地空洞，這時應一直灌注到空洞填滿為止四、效果評價 劈裂灌漿完成以后，經(jīng)過一段時間，等粘土漿完全析水固結后，隨機對灌漿地部位進行開挖，檢驗粘土墻地生成質量經(jīng)現(xiàn)場開挖檢驗，在壩體沿壩軸線方向形成數(shù)道粘土帷幕，寬度為10mm50mm，漿脈累計厚度100mm（見圖2）圖2 劈裂灌漿探槽開挖平面圖理論上，壩體沿壩軸線方向存在粘土帷幕，能使壩體的浸潤線驟然降低，有效地降低了水向背水坡腳的滲水，同時也提高了壩體的穩(wěn)定性；從灌漿施工完全結束后，主壩壩后坡腳滲水嚴重的情況已經(jīng)得到了明顯的

12、改善。錨桿二次高壓劈裂注漿施工馬力群、晁偉(鄭州市重點建設工程質量監(jiān)督站450002陳萍（河南精誠工程造價咨詢有限公司）河南省體育中心體育場設有兩個跨度為273m的網(wǎng)架罩蓬，每個罩蓬兩端均落在一個巨大的箱形拱腳基礎之上。由于網(wǎng)架罩蓬產(chǎn)生的水平力很大，設計上主要采用每個箱體設三排共36根29m長的永久性錨桿來提供水平抵抗力。錨桿施工質量的好壞將直接影響拱腳基礎的穩(wěn)定，進而影響整個工程的安全穩(wěn)定性。因此，必須對錨桿的施工過程重點加以控制。1、基本概況1.1施工基本參數(shù)錨桿：孔徑150，自由長度5m，錨固長度24m；傾角15，總長29m。二次劈裂注漿，水泥標號42.5，水灰比0.40.5，水泥用量每

13、米不小于90Kg/m錨索：采用5束75、1860N/mm2級15.24mm低松弛鋼鉸線，L30m（含保護端1m）。標高：第一排3.55M，第二排6.05M，第三排8.55M。水平間距：3600mm。1.2地質情況本場地所在地貌單元屬黃河沖積單元，根據(jù)勘察報告提供的巖土特征為：1.黃河近期泛濫沉積形成的褐褐黃色的粉土和粉質粘土層，底板埋深10.5m左右；2.為靜水相和緩流水相沉積形成的灰灰黑色的粉土和粉質粘土層，底板埋深16.0m左右；3.淺灰至褐黃色的粉土、粉細砂層；4.褐黃色褐紅色的粉質粘土和粉土層，底板埋深約56.0m。1.3場地標高及水文地質條件場地標高按設計標高約2.0m，勘察所揭露的

14、地下水類型為潛水，地下水穩(wěn)定水位在自然地表下3.5m左右。2、施工準備階段1.施工方案中的施工工序及各項技術參數(shù)是否符合規(guī)范要求，或符合經(jīng)試驗確認的施工參數(shù)；基坑的降水、開挖、支護方案是否已批準，特別是土方開挖，每層開挖的標高應能保證錨桿正常施工。2.應對施工現(xiàn)場的各種管線進行提前了解，防止在施工中將其損壞；摸清現(xiàn)場供水、供電能力，能否保證正常施工；規(guī)范要求最上一層錨桿錨固體以上的覆土厚度應有45m，本工程的覆土最薄處只有1.55m，所以施工前應提前在覆土厚度不夠的范圍內(nèi)進行覆土，注意覆土要壓實不應虛鋪，否則，將不起任何作用。3.檢查鉆管直徑和鉆管長度是否滿足施工要求，錨桿施工機械及其配套設備

15、能否正常運轉，在施工之前應調試完畢，工程中要用到的設備主要有：錨桿鉆機、注漿 HYPERLINK /list_C151040.htm t _blank 泵、切割機、電焊機、攪拌機，必要時還應有吊車幫助錨桿機移位。所用 HYPERLINK /list_C152510.htm t _blank 壓力表要進行標定，提供合格的標定證書。4.對制漿的操作方法和計量的準確性等提前檢查，保證所需漿液的配合比符合施工要求并質量穩(wěn)定。5.材料進場準備工作。水泥、鋼鉸線應經(jīng)復試合格，錨具應進行外觀檢查、硬度檢驗、靜載錨固性能試驗。6.做好測量放線工作，按設計及土層定出孔位并做好標記。7.錨索的制作本工程錨索采用鋼

16、鉸線，鋼絞線應除油污、除銹，排列要均布、平直，沿桿體軸線方向每隔1.5m設置一個隔離架以保證保護層厚度，排氣管及二次注漿管應捆扎牢固。二次注漿管應在錨固段每隔1.5m左右開一出漿孔，應注意靠近底部開孔應較大或較多，并用透明膠帶將底部端口和開孔封閉，避免注漿管在一次注漿時進入漿液，導致二次注漿無法進行。同時保證最下部開孔能夠最先被沖開，并依次由下至上逐步被沖開。二次注漿管距孔底100mm。自由段5束鋼鉸線分別涂上潤滑油并采用波紋管套裝，然后在波紋管上涂上潤滑油，最后用塑料護套管二次包裹，與錨固段鋼鉸線相交處的塑料護套管應密封，并用鉛絲綁扎牢固，鋼鉸線束底部可用短塑料管護套包裹，防止鋼鉸線束在安放

17、時不順利。上述工作完畢后，應放在不受雨淋的地方等待使用。3、施工階段3.1錨桿施工工藝準備移機就位安鉆管、反復提鉆管、鉆進至設計深度沖洗鉆孔安放錨索拔出鉆管一次注漿二次高壓劈裂注漿。對于移機就位至拔出鉆管各施工工序只要按規(guī)范規(guī)定施工即可，此處不再贅述。3.2一次注漿一次注漿的壓力可不加以限制，只要孔口溢出漿液，即暫停注漿，然后將孔口封閉，穩(wěn)壓1分鐘左右，即可結束注漿。正常情況下一次注漿水泥用量為2628袋，多時也可達36袋，注漿壓力為0.5MPa左右，注漿時間一般為20min1h，特殊情況下可達1h45min。3.3二次高壓劈裂注漿二次高壓劈裂注漿應在一次注漿形成的水泥結石體強度達到5.0MP

18、a（46小時）時進行，注漿壓力0.51.5MPa，最高達到2.0Mpa；注漿時間一般為20分鐘至1小時；本工程正常時水泥用量1723袋，少時11袋，多時60袋。二次注漿壓力與二次注漿的時間有一定關系，比如：一次注漿歷時1小時45分鐘，一次注漿結束到二次注漿開始歷時8小時，壓力達到1.82.0MPa；一次注漿結束到二次注漿開始歷時36小時時壓力一般為0.51.5MPa，個別5小時達到2.0MPa；可是但凡二次注漿壓力大于1.5MPa時，一般要比0.51.5MPa的水泥用量要少39袋。4、幾點體會4.1關于水灰比的問題規(guī)范規(guī)定：注漿材料宜選用水灰比0.40.5的純水泥漿，這主要是從保證錨固體的強度方面來講的，對于一次