灌浆试验范文（精选10篇）
灌浆试验 第1篇
岩溶渗漏是在岩溶区修建水库普遍关注的问题, 岩溶渗漏问题的有效处理更是工程建设的难点和地基处理的关键, 其可行性和可靠性直接关系到水库能否正常蓄水。针对工程复杂的水文地质条件, 适时开展灌浆试验, 对了解工程区防渗线路的可灌性以及论证采取灌浆处理方法防渗在技术上的可行性, 效果上的可靠性和经济上的合理性, 为灌浆帷幕设计提供合理的结构参数及确定灌浆帷幕应达到透水率防渗标准所应采取的灌浆工艺措施、提供施工进度计划的设计依据和合宜的质量标准等具有重要的作用。
1 岩溶区帷幕灌浆的特点
我国从70年代开始在岩溶发育地区修建高坝。以乌江渡为代表。由于坝高、库大、岩溶发育、地质条件复杂, 普遍存在如下共性问题:
(1) 灌注材料多。岩溶区溶洞、溶蚀裂隙多, 透水性大、灌注材料较非岩溶地区要大。如乌江渡大坝帷幕灌入水泥5.56万t, 观音阁大坝为4.7万t。国外一些大坝帷幕灌浆的单位注入量一般多在400kg/m以上。
(2) 防渗帷幕深
岩溶区帷幕深度往往较一般岩石地区要深, 有的坝基帷幕深度甚至高达坝高的2~3倍。
(3) 工程量大
岩溶地区多因帷幕深、线路长、排数多从而导致帷幕灌浆工程量较大。如乌江渡、东风、隔河岩的灌浆工程量分别为19.2万m、28.9万m和19.3万m。
(4) 施工复杂
岩溶区地质情况多变, 存在不同类型的溶蚀、溶隙溶洞、地下管道等, 需针对不同的类型采用不同的工艺及材料灌注。施工过程中有时会揭露出前所未知的新情况, 如五里冲水库、黔中水利枢纽平寨水库遭遇的岩溶大厅等。
(5) 帷幕灌浆造价较高
由于灌浆工程量大, 耗用材料多, 施工复杂, 施工历时长等因素影响, 帷幕造价较高。国外有资料显示, 岩溶发育地区帷幕造价可达大坝的30%甚至更多。
2 岩溶区帷幕灌浆试验的施工方法
本文以云南省文山州德厚水库工程库区帷幕灌浆试验进行分析阐述。
2.1 工程基本概况
德厚水库位于云南省文山市马塘镇, 地处红河流域泸江水系盘龙河上游右岸一级支流德厚河中下游段, 总库容1.13亿m3, 水库大坝为沥清混凝土心墙堆石坝, 最大坝高70.9m。工程区域范围内约60~70%的地表为碳酸盐岩出露, 岩溶地貌极为发育, 分布广泛。水库库盆区正常蓄水位以下除咪哩河有少量玄武岩和碎屑岩外, 碳酸盐岩出露面积约占90%, 库区咪哩河右岸有盘龙河低邻谷存在, 存在向邻谷的岩溶渗漏问题。坝址区大面积分布碳酸盐岩, 岩溶强烈发育, 存在坝基及绕坝渗漏问题。在工程可行性研究阶段确定的坝址区防渗帷幕线长2000m, 咪哩河库区防渗帷幕线长2487m。
2.2 试验区布置、布孔
鉴于本工程岩溶区防渗处理的难度和复杂性, 结合前期的审查、评估、咨询意见及规范要求, 先期在位于库尾罗世鲊村附近的防渗线路上选取两个区采用钻探与物探、“探”“灌”结合的工作方式进行灌浆试验, 每个试验区设两个分别按孔距1.5m和2m布置的试验段, 各试验段长为50m, 帷幕孔按1排布置。
2.3 施工工序
试验采取按设计灌浆工艺及压力施工→根据情况调整工艺及压力试验→再验证、调整……直至获得适合的灌浆压力、工艺的程序进行。
2.4 先导孔施工
两个试验区每个试验段内分别布置3个孔距25m的先导孔, 先导孔深度100~130m。为验证、确定防渗灌浆处理底界, 在各先导孔内做压 (注) 水试验及钻孔电磁波CT。先导孔终孔孔径不得小于75mm, 终孔后稳定水位48h, 按水利水电地质观测规程进行灌浆前地下水位监测, 并根据实际情况开展联通试验等, 之后方可进入后续灌浆试验程序。
2.5 灌浆试验钻孔施工
采用XY-2型回转式地质钻机, 金刚石钻头钻进, 钻孔终孔孔径不小于75mm。所有钻孔孔均全孔测斜, 采用STL-1GW型测斜仪, 其孔底偏差值应满足技术要求的规定, 施工中采取可靠的防斜措施, 一般每20m左右跟踪测斜一次, 发现钻孔偏斜超过规定时, 及时纠偏, 或采取其他补救措施。钻进时常采用加长钻具或调整立轴角度等方法加以控制。灌浆孔在灌浆前应进行钻孔冲洗, 孔内沉积厚度不得超过20cm。灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗, 直至回水清净时止, 冲洗压力可为灌浆压力的80%, 并不得大于1MPa。
2.6 灌浆施工
2.6.1 灌浆方法
本期试验采用“孔口封闭、自上而下、孔内循环”的方式, 并根据实际情况提出安装双层套管的改进措施, 即对上部反复击穿已灌段从地表冒浆的孔段, 扫孔后安装小一级套管至灌浆顶界以下10m附近, 这一措施不仅加快了施工进度, 还避免了升压复灌时造成已灌上段的反复劈裂, 在保证灌浆质量的前提下, 大大节约了水泥用量。
2.6.2 灌浆材料
(1) 水泥:灌浆采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥, 细度为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。同一灌浆孔不使用不同厂家、不同品种、不同强度等级的水泥。
(2) 水:灌浆用水符合JGJ63-2006的规定, 拌制用水的温度不超过40℃。
(3) 外加剂
根据实际情况, 经监理人批准, 可在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及其它外加剂。各种外加剂的质量遵守SL62-1994第2.1.7条的规定。
(4) 对较大型溶蚀空洞、地下暗河或其它注入量较大地层段, 采用混凝土、水泥砂浆、纯水泥浆、级配骨料+砂浆+水泥浆等充填材料。
2.6.3 灌浆浆液配比
按规范要求进行浆液及外加剂的相关试验。纯水泥浆液进行5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1六个比级, Ⅰ序孔开灌水灰比一般采用3:1, 其他各序开灌水灰比采用5:1。外加剂掺量为水泥重量的0、0.15%、0.2%、0.25%四种掺量, 根据浆液配合比研究结果研究结果及技术经济分析, 提出适用于厚德水库工程帷幕灌浆的浆液配比。
2.6.4 灌浆压力
灌浆压力应尽快达到设计压力, 但注入率大时应分级升压。各灌段长度及灌浆压力按表1执行。
当帷幕孔较深时, 以采用高压力为宜, 在溶蚀裂隙、溶洞充填物不易或不宜被清除的情况下, 更应使用大的灌浆压力, 使浆液与充填物结合紧密, 以起到防渗和提高帷幕耐久性的作用, 同时, 考虑到深孔底部存在孔斜偏移的问题, 使用大压力灌浆使浆液扩散范围增大, 有利于保证帷幕的连续性和完整性。
2.6.5 浆液变换及结束标准
本期灌浆试验浆液变换遵循如下原则:当灌浆压力保持不变, 注入率均匀减少时, 或当注入率不变, 压力均匀升高时, 不改变水灰比;当某一级水灰比浆液的注入量已达300L以上, 或灌注时间已达30min, 而灌浆压力及注入率均无改变或改变不显著时, 改为浓一级灌注;当其注入量大于30L/min时, 根据具体情况越级变浓;当改变浆液水灰比后, 如灌浆压力突增或注入率突减时, 立即查明原因, 进行处理, 必要时上报设计。各灌浆段结束条件为:在该段最大设计压力下, 注入率不大于1L/min, 延续灌注时间不小于60min。试验封孔采用“全孔灌浆封闭法”。
2.6.6 检查孔施工
检查孔的数量按总灌浆孔的10%予以确定, 检查孔压水试验在灌浆间隔14d后进行, 按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。
3 岩溶地区帷幕灌浆试验的注意事项
(1) 冒浆或者串浆地层
灌浆过程中, 发现冒浆时, 应根据具体情况采用低压、浓浆、限流间歇灌浆等方法进行处理。发生串浆时, 如被串孔正在钻进, 则立即停钻;如串浆量不大时, 在灌浆的同时, 在被串孔内通入水流, 使水泥浆不致充填孔内;如串浆量大时, 在条件许可的情况下, 与被串孔同时灌浆, 但应注意防止岩层及盖板抬动。如串浆量大, 且无条件同时灌浆的情况下, 用灌浆塞堵塞串浆孔, 并对灌浆孔继续进行灌浆, 灌浆结束后, 应立即将被串孔内灌浆塞取出, 并扫孔洗净, 待后再灌。如串孔沿裂隙串得比较远, 采用浓的浆液施灌。
(2) 灌浆工作出现中断
当因故障导致灌浆工作出现中断的时候, 尽量减少中断时间, 及早恢复灌浆。若中断时间大于30min, 则立刻对钻孔进行冲洗。冲洗没有效果时, 扫孔进行重灌。
(3) 遇到地下暗河或者溶洞
遇溶隙、溶洞、地下暗河、掉钻段时立即停止作业, 并及时与设计人员沟通协商, 根据实际情况采取与之相符的措施以达防渗要求。对于一般的小洞穴和小裂痕, 可按照常规的方法实施帷幕灌浆工作。对规模较大的充填溶洞和夹泥裂隙, 采取不对裂隙和溶洞内充填物进行冲洗的高压灌浆的方法进行处理;充填型溶洞规模较大时, 采用高压旋喷进行处理, 其工艺参数根据填充类型、施工设备等通过试验确定。对于无填充规模较大的溶洞, 先采用钻排气孔和送入孔的方式进行水泥砂浆或C20混凝土填塞, 再进行帷幕灌浆施工。而对于规模较大的溶洞空洞, 采取送入孔和钻排气孔的方式进行混凝土挥着水泥砂浆的填塞, 然后再进行帷幕灌浆工作。
4 结语
综上所述, 岩溶地区的帷幕灌浆试验工作工序较多, 由于受到地形地貌的影响, 遇到的情况也可能比较复杂。因此, 必须严格按要求实施每一个环节。不管是在准备阶段, 还是在施工的过程中, 都有很多问题需要注意。而对于整个过程中可能发生的问题, 也应该提前考虑到, 才能做到有条不紊, 即使遇到问题也能及时采取处理的措施, 保证施工的进度和质量。
摘要：岩溶渗漏问题的有效处理是岩溶区水库工程建设的难点和地基处理的关键, 针对岩溶区复杂的水文地质条件, 适时开展帷幕灌浆试验, 是论证拟定的防渗线路的可灌性和合理性, 为设计提供合理的参数、确定合理的防渗处理措施等最关键的环节, 探索岩溶区帷幕灌浆试验的新方法、新工艺, 具有重要的现实意义。本文结合德厚水库工程实例, 对岩溶区帷幕灌浆试验的方法和需注意的事项进行了介绍, 以期能在实际工作中提供参考。
关键词：岩溶地区,帷幕灌浆,试验,注意事项
参考文献
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[2]黄辉, 施召云, 叶秋强, 等.两河口水电站庆大河拦水坝帷幕灌浆试验[J].东北水利水电, 2014 (1) :59~62.
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灌浆试验 第2篇
【关键词】固结灌浆；帷幕灌浆；坝基；处理；应用
随着我国国民经济的发展，科学技术的进步，人们的生产生活与电力系统的关系日益密切，对电力系统运行的安全性和可靠性提出了更高的要求。因此，人们在水电站的施工建设的过程中，使用固结灌溉和帷幕灌溉这两种方式来对水电站的坝基进行处理，以提高水电站的质量。固结灌溉主要是针对水电站建设过程中所涉及到的岩石的整体性和均质性进行处理的，固结灌溉可以能够增加岩石所具备的的抗压强度和弹性模量，大大降低岩石发生变形或者是不均匀沉陷的几率。帷幕灌溉主要是针对水电站坝基中的渗水问题进行处理的，在坝基中设置一个防渗用的帷幕，从而有效的阻止或者是降低地下水向下渗透，以保障水工建筑物的正常运行，提高水电站运行的可靠性和稳定性。
1.习水县大合水电站工程的概述
我省的习水县大合水电站大坝工程是由进水口、拦河大坝以及引水隧洞等几个部分共同组成的，拦河大坝属于碾压砼重力坝的一种，坝顶高程是633.50m，坝顶的轴线距离是122.00m，最大坝高的距离为32.50m，这里所说的最大坝高距离并不包括齿槽的深度距离，在大坝上设置溢流表孔的数量是3个，溢流与堰顶之间的距离为3.00m，溢流表孔的宽度为6.00m。如果河流处于枯水期的话，河水面的高程距离是618.00mm，河水面的宽度在20-40m这个范围内，水深可达到2-5m。河谷的断面呈现出“V”字形，大坝的两岸地形较为陡峭，坝基和坝的两岸主要是砂岩层状，中间还夹杂着泥岩和泥质粉砂验等物质。
2.固结灌浆与帷幕灌浆在坝基处理中的应用
2.1灌浆工程量
此次工程施工包括很多方面，有隧道、大坝等方面灌浆施工工程，工程量涵盖620m的坝基固结灌浆、150m的洞内帷幕灌浆、770m的洞外帷幕灌浆。
2.2坝基施工布置
灌浆工程的安排可以依据工程施工的特点来进行施工布置。通过供风系统为隧道开挖和坝基开挖供风，并利用水泵来为坝基开挖供水，从离施工工地近的变压器接线，以用来供给建坝基所用的电。在坝基施工过程中产生的废水和废浆先用排水沟将其排到集水坑里进行沉淀，沉淀后，再用排污泵抽到施工区域以外即可。而对于岩芯以及坝基施工所产生的废渣等是需要人工将其集中后，再利用车辆进行运输，将它们运到指定的地点进行处理。全部灌浆需要根据所用的水泥液来进行集中制浆站的布置，再架设上管道用以输送，但是对输送管道的距离有明确的规定，不得大于200m。在制浆站里需要设置20m2的水泥库一个，普通的砂浆搅拌机200L左右的1台，高速搅拌机200L左右的1台；制浆站里还需要在输浆管道和灌浆工作面之间设置 100mm的输浆干管， 100mm的输浆干管上需要与 25mm的输浆短管相连接，有利于浆液可以在最短的时间内运输到各个灌浆机组。
在大坝坝基施工的过程中，需要先使用固结灌浆的技术，然后再使用帷幕灌浆技术。如果在大坝的坝基中，砼压重体已经达到了2米左右，这时就需要使用固结灌浆技术了，现将固结灌浆所用的周边孔钻出，然后再钻中间孔。该工程在帷幕灌浆与固结灌浆施工完成后，再进行钻孔灌浆技术的施工。帷幕灌浆与固结灌浆都需要按照对其进行加密处理。帷幕灌浆所使用的灌浆孔分为三序加密，并严格按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的顺序进行施工；固结灌浆则需要按照二次序孔加密的方法进行加密。固结灌浆与帷幕灌浆都是在基础砼层的强度已经达到50%时，才能进行这两项技术的施工，帷幕灌浆孔应该先对坝体砼和基层接触段处的灌浆施工，然后再进行下段次的灌浆施工。
3.灌浆技术的施工方法
3.1钻孔
在钻孔时，需要使用机钻进行全部钻孔的施工，一般情况下，都是使用轻型回转钻机、金刚石钻机以及硬质合金钻机等钻机进行施工。浅孔就不需要使用岩芯进行钻孔，可以通过冲击回转钻机进行钻孔的施工。
3.2灌浆
帷幕灌浆可以使用自上而下或者是自下而上的方法进行灌浆施工，灌浆接触段可以设置成2m，其余的段设置成5m为一个阶段进行施工，如果碰到特殊情况的话，可以根据施工现场的实际情况，对段进行适当的增减，但是不能超过10m。在岩基段进行固结灌浆孔的施工，孔之间的距离不得小于6m，使用全孔一次灌浆的方法进行；超过6m时，需要在监理人的指示下或者是和帷幕灌浆施工方法一致的施工方法进行。进行帷幕灌浆施工时，需要使用孔内循环方式的分级升压方式进行施工，在距离灌浆段底部0.5m处塞上灌浆塞，防止漏浆现象的出现。固结灌浆是通过孔内循环或者是纯压的方式进行施工。
自上而下的灌浆施工工艺流程如图一所示：
图一 自上而下的灌浆施工工艺流程
自下而上的灌浆施工工艺流程如图二所示：
图二 自下而上的灌浆施工工艺流程
3.3冲洗
灌浆孔在进行灌浆施工之前，需要对孔壁和裂隙进行冲洗，并且要到清洗水变清为止，一直持续10分钟左右就可以亭子，冲洗可以使用压水冲洗和风水联合冲洗两种方法进行。如果是单控冲洗时间不得少于30分钟，如果是孔与孔之间是串联的，则冲洗时间不得少于2个小时。灌浆孔或者是灌浆段在进行完裂隙冲洗之后，需要接着进行灌浆施工。在使用风水联合冲洗施工时，具备一定压力的风、水两个管道既可以同时与单管相接入，又可以分别与单管相连接，接入到孔底结束，孔口可以通过阀门进行控制，以此来控制孔口的开合程度，并向孔内交替传输水、风，孔内或者是缝隙内的杂物就可以随着风与水的混合体就可以流出来了，流出的水变清澈之后，时间再持续10分钟就可以结束灌浆孔的冲洗。
3.4压水试验
孔内冲洗结束之后，就可以对灌浆孔进行压水试验了，可以通过“简易压水”、“五点法”以及“单点法”等三种方式进行压水试验。压水试验时所用的压力是灌浆压力的五分之四左右，当该值比1MPa大时，就按1MPa进行。等压水试验进行20分钟之后，间隔5分钟就需要对压水流量的数值进行读取，最后读取的流量值可以作为计算流量使用，并将计算结果用透水率进行表示。通过五点法以及单点法这两种方式进行压水试验时，需要按照标准SL62-94中的附录A进行。
在帷幕灌浆的过程中，需要对灌浆孔自上而下进行分段的压水试验，并根据施工图纸上标注的方法进行。其他孔内的各个灌浆段可以先使用简易压水试验。如果想对孔进行检查，那么就得使用五点法压水试验。
在进行固结灌浆时，当进行到灌浆之前，就需要根据帷幕灌浆中的要求，进行简易的压水试验，并对钻孔内的耗浆情况进行计算，并对成果资料进行分析，在固结灌浆中，检查孔的数量应该占到整个固结灌浆孔总数的5%以上。
在进行压水试验之前，需要对灌浆孔内的稳定水位进行观测，如果孔的内部出现漏水，则还需要对孔内的漏水量进行测量。
压水试验的计算公式：
如果是通过单点法进行灌浆孔的压水试验，则可以通过下面的公式进行计算：q=Q/PL
公式中，Q——压入水的流量L/min；
P——进行压水试验的段中的全压MPa；
L——压水试验段的长度；
p——透水率Lu。
如果是通过五点法进行灌浆孔的压水试验，则可以通过下面的公式进行计算：q=Q/PL，只不过这个公式需要求出透水率的值，然后再根据各个阶段得到的压水试验的资料，将P与Q之间的曲线绘制出来，以供确定P与Q的曲线类型使用。
3.5灌浆材料
在坝基的灌浆施工中，通常都是使用普通的硅酸盐水泥或者是硅酸盐大坝水泥进行施工，水泥的标号是425#，与坝体接触并用来进行灌浆的水泥标号是525#，在大坝施工中，一定要保证使用的水泥质量。进行灌浆时所使用的水的温度，一定要保持在40℃以下，在水泥浆液中掺砂与粉煤灰时，它们的粒径要保持在2mm以下，细度模数要在2以下，粉煤灰的级别要在Ⅲ级，这些物质的掺入量必须要得到监理工作人员的认可。
3.6钻孔灌浆设备
一般情况下，坝基的钻孔都是使用XY—2PC型的轻型回转钻机，为了加快钻孔灌浆的施工进度，如果钻孔是一个浅孔且不需要取芯的钻孔，就可以使用XU150型号的冲击回转钻机进行施工。灌浆设备通常情况下，都是型号为35/100、100/100的灌浆机，每台灌浆机都有与之配套的高速和普通两种类型的搅拌机。
4.结语
综上所述，固结灌浆和帷幕灌浆已经成为坝基处理中的最主要施工手段，有利于提高坝基的施工质量，延长水工建筑物的使用寿命。只有严格按照固结灌浆和帷幕灌浆的操作标准进行，才能有效的避免质量事故的发生，只有在认真操作和熟练掌握原理、方法的前提条件下，才能更好地运用固结灌浆和帷幕灌浆。
【参考文献】
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[3]阎海.固结灌浆与帷幕灌浆在新疆某工程中的应用[J].水利建设与管理，2011（05）.
马堵山电站帷幕试验灌浆效果分析 第3篇
马堵山电站是云南省红河梯级水电开发的第二个电站, 工程位于云南省红河干流个旧市境内, 工程由左右岸挡水坝、门库段、溢流坝段、排沙底孔及厂房坝段组成, 工程以发电为主, 远期兼顾有防洪、供水、航运等综合利用效益。水工建筑物主要有:重力坝、厂房等。正常蓄水位为217m, 坝顶高程为222.5m, 最大坝高107.5m, 水库总库容为5.51亿m3, 电站装机容量为288MW。
由于坝址区工程地质比较特殊, 电站运行水头高, 河床段对帷幕防渗质量要求高, 防渗路线长以及灌浆工程量大等原因, 根据施工规范, 需进行现场灌浆试验, 以保证马堵山水电站大坝基础帷幕灌浆在技术上的可行性和质量上的可靠性, 探索合理的灌浆设计参数和最优施工方法, 为帷幕结构优化和顺利实施创造条件。
马堵山水电站大坝基础帷幕灌浆试验由广东水电二局股份有限公司马堵山水电站主体工程项目经理部承担施工。施工时段:2009年5月1日至2009年11月27日。
2 现场灌浆设计
马堵山水电站帷幕灌浆设计标准采用透水率来衡量, 要求检查孔压水试验透水率:坝高70米以上q≤1Lu;坝高70米以下q≤3Lu。也即▽152以下的帷幕q≤1Lu;▽152以上的帷幕q≤3Lu。经论证并结合大坝施工进度, 试验场地选在工程结构、水文地质条件具有代表性的10#坝段灌浆廊道以及11#坝段灌浆廊道内进行。分别采用1.5m;2.0m两种不同孔距以及采用湿磨机对浆液进行磨细后注浆进行试验, 以探讨最佳帷幕灌浆孔距和灌浆压力等技术参数。
3 帷幕灌浆试验
帷幕试验灌浆施工工艺流程如下图:
帷幕灌浆试验施工方法详见马堵山水电站监理部批复的《马堵山水电站帷幕灌浆试验方案》及补充方案 (施工技术方案报审表10号) 。
4 帷幕灌浆试验效果分析
4.1 单位注入量分析
4.1.1 不同试验段采用湿磨机对浆液磨细的帷幕灌浆注入量对比分析
试验统计结果表明:
未采用湿磨机的10#坝段:Ⅰ序孔单位注入量为:76.38kg/m;Ⅱ序孔单位注入量为:49.80kg/m;Ⅲ序孔单位注入量为:44.75kg/m;Ⅱ序孔比Ⅰ序孔单位注入量递减53.37%。递减规律明显。
采用湿磨机的11#坝段:Ⅰ序孔单位注入量为:135.57kg/m;Ⅱ序孔单位注入量为:74.33kg/m;Ⅲ序孔单位注入量为:49.66kg/m;Ⅱ序孔比Ⅰ序孔单位注入量递减82.39%。递减规律明显。
4.1.2 同一试验段相同地质采用湿磨机对浆液磨细后的帷幕灌浆注入量对比分析
10#坝段的ZW-3#孔和ZW10-5#孔、ZW-7#孔和ZW10-9#孔的孔位相近, 但前者未采用湿磨机且先施工而后者采用湿磨机并后施工, ZW-3#、ZW-7#孔单位吸浆量为37.8kg/m、45.89kg/m;ZW10-5#、ZW10-9#单位吸浆量为52.40kg/m、54.54kg/m。说明采用湿磨机磨细后浆液仍能进入已经灌注过的岩层。
从注入量来看, 采用湿磨机对浆液进行磨细后, 岩石的吸浆量明显增加, 说明水泥浆的细度对该部位的灌浆效果有一定的影响作用。
4.2 压水试验成果分析
(1) 灌浆前孔内压水试验:
根据钻孔取芯揭示, 该部位岩石完整性较差, 裂隙发育但张开度不大。试验孔灌前压水试验同样表明了这一特点:除个别孔段无法加压, 透水率无法计算, 其余均在100Lu以内, 可计算的段数平均6.77Lu。
(2) 检查孔压水试验:
10#坝段灌浆廊道根据试验孔距布置了2个检查孔:j1;j2分别检验孔距2.0、1.5米的帷幕灌浆效果。压水试验采用单点法逐段压水试验。从压水试验成果表可以得出:j1#孔段透水率大于1lu;j2#孔双排帷幕内各段透水率小于1Lu, 但副帷幕以下的孔段亦均大于1Lu。因此孔距2.0米不能达到设计防渗要求, 而孔距1.5m亦只有双排帷幕内大部分孔段能达到设计防渗要求。
11#坝段灌浆廊道亦根据试验孔距布置了2个检查孔:j11-1;j11-2检验孔距1.5米的帷幕灌浆效果。压水试验采用单点法逐段压水试验。
从压水试验成果表可以得出:
两个检查孔各段透水率在双排帷幕内均小于1Lu可以满足设计防渗要求, 副帷幕底高程以下检查孔均有1个孔段的透水率未达到小于1Lu的设计标准 (分别为1.12、1.4Lu) , 说明孔深在副帷幕底高程以下的帷幕存在不能达到设计防渗要求的可能。
4.3 抬动变形分析
试验过程中, 两个试验区均布置了抬动观测点以检验灌浆压力对混凝土的抬动值。试验表明在升压试验中混凝土的抬动均在0.2mm以内, 最大为0.17mm, 升压试验成功。
5 结语及建议
(1) 试验表明, 帷幕灌浆孔距1.5m效果较好;双排帷幕 (孔深相同) 可以满足设计防渗要求。另外为方便施工, 帷幕轴线宜距廊道上游壁1.0米。建议设计修改原帷幕设计孔距及轴线桩号。
(2) 帷幕孔深, 在试验过程中未钻至设计的相对不透水层, 因此本工程的帷幕深度需重新设定。
(3) 采用PO42.5普通硅酸盐水泥, 并且采用湿磨机对浆液进行磨细对帷幕效果较好, 浆材水灰比依次为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七个比级是合适的。为保证帷幕的抗渗性和耐久性, 宜在灌浆时采用较小的水灰比浆液进行大压力灌注, 以减小灌后浆液的泌水量, 提高水泥结石强度。
(4) 试验表明, 抬动变形主要与注入量和灌浆压力有关。今后的帷幕灌浆压力可以采用下表内的压力值。
摘要：云南红河马堵山水电站坝基地质条件复杂, 加固处理难度大。对马堵山水电站坝基帷幕试验灌浆效果的分析研究, 阐述在复杂地质条件下坝基加固处理的帷幕灌浆施工工艺选择和技术应对措施, 以供参考借鉴。
关键词：马堵山电站,坝基,帷幕试验,效果分析
参考文献
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浅析土坝坝体劈裂灌浆技术 第4篇
一、劈裂灌浆概述
依据机理：1.沿土坝轴线小主应力面可劈开坝体；2.能量的调整、转换；3.浆、坝互压；4. 湿陷作用；5.泥浆对坝体充填；6.泥浆的固结和压密。共同验证：劈裂灌浆通过灌浆压力和坝体的湿陷变形，原有的土坝体裂缝充分开裂，使已出现的弱应力区和强应力区之间应力的应变互相传递转换，打破原坝体内部应力的不平衡，建立新的应力平衡。随灌、随劈裂随充填，缝开浆到、料满。随着复灌次数增加，多次充填挤压，使浆体和原坝体得到挤压密实，形成防渗能力较高的帷幕体，因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。
二、劈裂灌浆设计要点
（一）适用范围：（1）坝体浸润线较高，坝后坡存在大面积湿润或有管涌、流土破坏现象。（2）坝体辅土过厚，施工碾压不突、土质疏松、存在架空现象。（3）坝体出现不均匀沉陷的横向裂缝，较弱带、适水沙层或较多的蚁穴兽洞等隐患。
（二）灌浆孔的设计
（1）布孔位置：一般沿坝轴线偏上游单排布孔，对重要的坝或坝体普遍碾压不实，土料混夹有风化块石，存在架空隐患，可双排或三排布孔。
（2）分序钻孔：每排孔序数宜分为二序。
（3）孔深、孔径：孔深多至坝底深入其基岩弱风化层0.5—1米，斜率控制在1.5%以内，孔径采用5—10厘米为宜。
（4）终孔距离：终孔距离视孔深孔位而定，河槽段孔深15米左右时，可采用3—6米，在岸坡段宜适用1.5—3m孔距。
（5）排距：需双排或多排孔，排距0.5—1.5米。
（三）坝体灌浆控制压力的确定，灌浆压力一般指孔口的压力值，即灌浆时限制的最大压力，灌浆压力的设计是一个比较复杂的问题，与坝型、坝高、坝体质量、灌浆部位、浆液浓度及灌浆泵量的大小等因素有关，可根据《土石坝养护修理规程》提出的孔口压力值不超过24.5Kpa的灌浆压力上限值综合数值。
（四）防渗泥墙厚度，一般为5—20㎝
（五）灌浆期，复灌次数及复灌时间间隔
一般孔要求灌浆5次以上，两次灌浆间隔应大于5天。
三、劈裂灌浆施工工艺
结合相关规范要求及实际施工工艺，总结如下：
1.钻孔：按设计图纸布好孔位，用京探100型液压钻机造孔，硬打孔口管2-3米，钻孔要求铅直，分序钻进，先疏后密。造孔采用稀泥浆护壁钻进，不得用清水循环钻进。
2.制浆：采用高速搅浆机湿法制浆，随测泥浆密度，满足设计要求.其密度1.2—1.7g/㎝3， 先稀后浓，封孔时达到1.7g/㎝3。
3.灌浆：“稀浆开路、浓浆灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多复、控制浆量”。孔底灌浆、全孔灌注是劈裂灌浆保证坝体安全及灌浆质量的重要环节，具体工艺为：将注浆管下到离钻孔底部0.5—1.0m，泥浆由射浆管喷出，孔口设置一道或多道止浆设施，以便浆液从孔底压入坝体，以期达到坝体下劈上不劈目的。开始用稀浆，经过3—5分钟后再逐步加大泥浆浓度；在灌浆中，应采用“少灌多复”的方式轮灌，每孔每次平均灌浆量以孔深计，每米每次孔控制在0.5—1m3，各灌段灌入浆量的计算，可以各种比重的泥浆每立方米中含的干土料由表可查得，由此可得出应灌入的泥浆量。
4、终灌、封孔：直观上要以饱、满、实为度，具体标准是：
①连续复灌三次不再吃浆。
②坝顶连续三次冒浆，或连续三次超过控制压力、位移和裂缝宽度达到控制（宽度控制在1—3cm以内）。
③每孔灌浆次数和灌浆量达到或超过设计数量
封孔一般用稠浆（1.6—1.7 g/cm3）封孔。在终灌后，将孔内清水抽出，然后注入稠浆，最后表面用土夯实。
四、劈裂灌浆的质量控制
劈裂灌浆属隐蔽工程，很多业主对该工程施工不是很了解，难以对施工企业严加监督，导致灌浆质量参差不齐，有的甚至出现一些新的病害。结合近年参加的一些工程施工及相关资料，总结以下几点：
1、泥浆质量必须达标：土料选择在《土坝坝体灌浆技术规范》中有明确要求，重要的工程作专业的土料及浆液的土工试验检测，野外作业时把握的要点是：土料湿润时，用刀切，切面非常光滑，刀刃有粘滞阻力，湿土手能搓成0.5-1.5毫米的土条，长度不短于手掌，手持一端不致于断裂，种植土须揭尽，土料溶后，高速搅拌均匀，可作一些简单的检测，如含沙率、失水率、成浆率等简易试验。制浆时要湿法高速机械制浆，泥浆过14目筛，过滤筛时可用人力来回振荡泥浆，促使泥浆顺利过筛，若结合灌浆消灭白蚁，在浆液中可掺入少量灭蚁药（五氯酚钠或敌白电虫），药剂在水中的含量为0.1%—0.2%。
2、灌浆压力控制：灌浆压力不超过设计允许值，劈裂灌浆开始时慢慢加压，压力表指针慢慢转向高处，到一定值时，指针会在此摇摆，大约1分钟左右，指针会突然下降，即坝体被劈开了。劈开前的孔口压力可大于设计允许值，但维持时间不能超过2—3分钟，否则可能发生坝体位移、滑坡、抬动等，影响坝体安全。劈开后的孔口压力值，一般都很低，有的坝质量差，还会出现负值。
3、控制进浆流量：进浆流量不要大于80L/min，即使出现负压值，也不要超过此量。宜宾县喜捷风吹寺水库就出现此种情况，说明此坝质量差，采取限流量，加大浆液密度，复灌间隔时间加长到10—15天等措施保证了坝体安全及灌浆质量，工程质量满足设计要求。
4、控制灌入量：达到设计灌入量后即可结束该段灌浆，若因某种需要中途暂停灌注，以后可继续再灌。
5、出现问题的处理
①当坝面出现纵向裂缝后，应分析缝的原因，湿陷缝，可继续灌浆。劈裂缝，加强观测，裂缝宽度（1—2cm）时，立即停灌，待基本闭合后再灌；当坝面出现横缝时，立即停灌开挖检查，可以用粘土回填夯实后继续灌浆。如裂缝较深，可用稠浆灌注裂缝。
②坝顶和坝坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆口，用粘土回填夯实，钻孔周围冒浆，可用压砂处理后，继续灌浆，如白蚁洞冒浆，应在冒浆口压砂堵塞洞口，再继续灌浆，水下坝坡或土坝与其他建筑物接触带冒浆，可用稠浆间歇灌注，
③灌浆前期，若出现相邻孔串浆，在确认对坝体安全无影响可用木塞堵住串浆孔，继续灌浆。当在后期，发现邻孔串浆，证明已形成连续泥墙，可低压限流同时续灌，培厚泥墙厚度。
④坝坡隆起，立即停灌，如确认不是与滑坡有关的隆起待停灌间歇5—10天后，可用稠浆、低压限流等手段继续灌浆。
只要结合相关规范要求，严格、认真地执行好以上四点，土坝坝体劈裂灌浆工程的质量就能确保。
高性能灌浆料的试验研究 第5篇
目前的土木建筑工程，以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，或者在使用中出现裂缝。裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因，因此，对裂缝的控制和处理至关重要。混凝土裂缝修补使用较多的方法是压力灌浆法，这就需要大量的灌浆材料。一些特殊工程，如设备安装、建筑物植筋、建筑物梁、板、柱桩加固、轨道安装的灌装、地脚螺栓的锚固等使用的灌浆材料也越来越多，因此灌浆材料及灌浆技术引起人们的极大关注。
灌浆料最早由法国土木工程师charles.Berlghy 1802年发明，采用一种木制冲击简易装置、用人工锤击方法挤压粘土浆液，将粘土和石灰浆体注入墙体来加固港口砌筑墙。到了1826年，波特兰水泥(硅酸盐水泥)的出现，给灌浆材料带来了新的发展，19世纪中期，随着硅酸盐水泥首次应用在灌浆材料里，灌浆技术和灌浆材料的发明与应用也随之发展起来。20世纪50年代，发达国家将其应用于基础的二次浇筑，比起水泥的7 d养护，将养护时间缩短到24 h左右，大幅度提高了设备的安装速度，起到了缩短停产时间、减少生产损失的积极作用，早期的高强灌浆料主要由有机环氧树脂构成，其建设和设备安装对精度与速度都提出了更高的要求，对基础灌浆、钢筋锚固所用胶凝材料的技术经济性要求更为迫切。为此，国内外从20世纪80年代开始研制和使用具有微膨胀性能的无机灌浆材料。
20世纪70年代，随着大量进口设备、技术的引进，高强快速灌浆料也随着设备安装被带入国内。但由于其价格昂贵，我国开始了灌浆料的研制工作，并于1977年研制成功，开始在冶金设备安装中大量应用。早期的高强灌浆料主要由有机环氧树脂构成，其造价昂贵，易老化，毒性较大，而且效果并不理想，这对灌浆料提出了更高的要求。后来经过20多年的研究实践，我国灌浆料的技术性能逐步提高，其各项技术性能已达到国际水平。20世纪90年代初，我国自主研发生产的水泥基灌浆材料已开始在众多大中型企业的设备安装、建筑结构加固改造工程中得到广泛应用。已从传统的用于机械设备安装的二次灌浆发展到用于混凝土结构的加固修补等诸多方面，并获得良好的效果。
2 选题背景及意义
目前的灌浆料大多采用硫铝酸盐水泥作为主要的胶凝材料，由于硫铝酸盐水泥具有快硬早强但后期强度不高的特点，使得灌浆料在具有早强高强特点的同时，也存在一些不足，如凝结时间太快、可施工操作的时间较短、流动性也受到影响、后期强度不高等。这就需要加入各种外加剂来改善该类灌浆料的性能。且硫铝酸盐水泥及各种外加剂的使用，使得灌浆料的总体成本较高。
鉴于此，本文通过以硅酸盐水泥为主要胶凝材料制备高性能灌浆料，用硅酸盐水泥→少量硫铝酸盐水泥→膨胀剂→减水剂→消泡剂复合体系成功研制出早强、高强、大流动度、微膨胀、可操作时间长的高性能灌浆料，该灌浆料初始流动度可达到300 mm以上，30 min流动度大于240 mm,1 d抗折强度大于10 MPa,1 d抗压强度大于50 MPa，膨胀率大于0.2%。并且由于采用了硅酸盐水泥取代大多数硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料，节省了大量的费用，有很好的经济效益。
3 原材料及试验方法
3.1 原材料
水泥:P．Ⅱ42.5硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥。
集料:普通建筑用砂。
外加剂:膨胀剂A，减水剂B，消泡剂C。
3.2 试验方法
1)搅拌时间控制。用水泥胶砂搅拌机对提前混合好的原材料进行搅拌，加水后按照慢搅60 s，快搅30 s，停90 s，快搅60 s的顺序进行搅拌。2)流动度试验。流动度试验按GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范和《水泥基灌浆材料》中的规定进行。用尺寸为:高度60 mm±0.5 mm，上口内径70 mm±0.5 mm，下口内径100 mm±0.5 mm，下口外径120 mm的截锥形圆模测其流动度。实验时取消振捣棒插捣，取消振动，用50 cm卡尺测量胶砂底面最大扩散直径及与其垂直的直径，计算平均数，取整数。3)强度试验。抗压抗折强度试验参照GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法，实验时取消振动成型，将材料灌入40 mm×40 mm×160 mm试模，初凝后放入养护箱中，选择1 d,3 d,7 d,28 d,90 d的龄期进行抗折抗压试验。4)竖向膨胀率试验。竖向膨胀率参照GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范和JC/T 313-1982膨胀水泥膨胀率试验方法进行试验。
4 试验结果及分析
4.1 拌和物的性能
施工时，要求灌浆料在其自重作用下不经过振捣可实现填充空隙，达到自密实状态，这就对灌浆料的流动度有很大的要求。国家标准GB/T 50448-2008水泥基灌浆材料应用技术规范对水泥基灌浆材料流动度的规定是初始流动度不小于270 mm,30 min保留值不小于240 mm。本试验加入总量13%的水后，拌和物所具有的性能是初始流动度不小于300 mm,30 min保留值不小于260 mm，初凝时间60 min，表面无泌水情况。
4.2 强度性能
GB/T 50448-2008水泥基灌浆材料应用技术规范对抗压强度的规定是1 d抗压强度不小于20 MPa,3 d抗压强度不小于40 MPa,28 d抗压强度不小于60 MPa。本研究配制的高性能灌浆料1 d抗压强度可达到56 MPa,3 d抗压强度78 MPa,7 d抗压强度84 MPa,28 d抗压强度90 MPa。无泌水现象，初始流动度可达330 mm,1 d抗折强度10 MPa,3 d抗折强度18 MPa,7 d抗折强度20 MPa,28 d抗折强度19 MPa,3 d竖向膨胀率0.17%,7 d竖向膨胀率0.24%。与标准要求和其他灌浆料性能进行对比可看出，我们研制的灌浆料具有早强高强、后期强度增长明显、凝结速度快(60 min即可初凝)、流动度大。这种高性能灌浆料既满足了一些对早期强度有要求的工程，又极大地扩展了灌浆料的应用范围。
4.3 竖向膨胀率
灌浆料应用与设备安装和轨道安装的灌装等工程中，要求灌浆料硬化后具有一定的膨胀性。参照GB 50119-2003混凝土外加剂应用技术规范和JC/T 313-1982膨胀水泥膨胀率试验方法，对自制的高性能灌浆料进行检测，其3 d竖向膨胀率0.17%，满足规范的要求。
4.4 适用范围
因本高性能灌浆料采用的胶凝材料主要为硅酸盐水泥，且未采取防冻措施，因此如果日平均气温在5℃以下时，该材料不适用。对于在30℃以上气温的季节施工，应采取添加缓凝剂措施或者表面覆盖，以减少灌浆料的流动度经时损失，提高施工性能。
5 结语
1)该高性能灌浆料成本低、适用范围广。2)该高性能灌浆料具有早强、高强、流动性好、自密实、无需振捣、无噪声、微膨胀等特点，适用于大型设备安装、轨道安装的灌装、工程补修和抢修等工程。3)该灌浆料适宜施工温度是5℃～30℃，对气温高于30℃的季节施工，应采取措施，防止流动度损失。
注:我是北方工业大学的研究生，在北京建筑材料科学研究总院老师和同事的指导下完成的实验，实验的具体配方涉密，不能写在论文中。
摘要：以硅酸盐水泥为主要胶凝材料,成功研制出早强、高强、大流动度、微膨胀、可操作时间长的高性能灌浆料,该灌浆料既能满足传统灌浆料早强的要求,又扩大了应用范围,而且采用了成本低廉的硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,极大地降低了生产成本。
关键词：高性能灌浆料,硅酸盐水泥,大流动度
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水泥基灌浆料适用水泥试验分析 第6篇
国内的水泥基灌浆料所用水泥通常是硅酸盐水泥,并通过添加膨胀剂促使水泥浆体内部形成钙矾石,以获得早强、高强、微膨胀等性能。因钙矾石在80 ℃即会发生分解,有报道担心国内市场上的膨胀剂性能的稳定性,并因此质疑灌浆料体系在工程应用上的稳定性。
硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、微膨胀的特性,可用于配制水泥基灌浆料,但其价格较普通硅酸盐水泥高出不少,因而有研究使用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥复合胶凝体系来降低成本[4,5,6]。硫铝酸盐水泥与普通水泥的适应性有待探讨。该文研究了各种硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合胶凝体系的适应性,对相关企业选择原材料具有一定指导意义。
1 试 验
1.1 原材料与混凝土配比
水泥:龙麟P.O 42.5,龙麟P.O 42.5R,龙麟P.O 52.5,龙麟P.O 52.5R,龙麟水泥集团有限公司生产;R.SAC 425,郑州市中泰水泥有限公司生产;砂:河砂,中砂,细度模数2.5;减水剂:萘系,粉剂,减水率约20%;水:自来水。
所用配比见表1。
1.2 方法
流动度测试方法:参照JC/T 986—2005执行。
强度测试方法:参照JC/T 986—2005和GB/T 17671—1999执行,成型时,直接一次性将浆料注满试模,不振动,刮平后进行养护[7]。
2 试验过程
2.1 P.O 42.5水泥与R.SAC 425水泥的适应性
以R.SAC 425水泥取代P.O 42.5水泥,取代量分别为胶凝材料总量的15%、30%、50%、65%、80%和100%,按表1配比进行试验。试验结果如图1、图2所示。
由图1、图2可以看出,R.SAC 425水泥取代P.O 42.5水泥对灌浆料初始流动度影响不大,高掺量时稍降低流动度;R.SAC 425水泥在低掺量下对灌浆料的30 min流动度保留值影响不大,但掺量超过胶凝材料总量50%时,使其急剧下降,掺量达到80%时30 min后浆体已硬化。R.SAC 425水泥明显提高灌浆料的1 d抗压强度,随着其掺量的增加,灌浆料1 d抗压强度逐渐提高;随着R.SAC 425水泥取代量的增加,灌浆料3 d抗压强度先降低后升高;而对于28 d抗压强度,R.SAC 425水泥取代量的增加起到负面影响,取代量30%时稍提高,在取代量超过50%之后降低明显。
可见,R.SAC 425水泥取代P.O 42.5水泥超过50%时,将影响30 min流动度保留值,降低28 d强度,不可取;取代量在30%左右时,虽使得3 d抗压强度有所降低,但不影响流动度,且使得1 d、28 d抗压强度提高。
2.2 P.O 42.5R水泥与R.SAC 425水泥的适应性
以R.SAC 425水泥取代P.O 42.5R水泥,取代量分别为胶凝材料总量的15%、30%、50%、65%、80%和100%,按表1配比进行试验。试验结果如图3、图4所示。
由图3、图4可以看出,R.SAC 425水泥取代P.O 42.5R水泥对灌浆料初始流动度影响不大;R.SAC 425水泥在低掺量下对灌浆料的30 min流动度保留值影响不大,但掺量超过胶凝材料总量50%时,使其急剧下降,掺量达到80%时30 min后浆体已硬化。R.SAC 425水泥明显提高灌浆料的1 d抗压强度,随着其掺量的增加,灌浆料1 d抗压强度逐渐提高;随着R.SAC 425水泥取代量的增加,灌浆料3 d抗压强度先稍降低后升高;而对于28 d抗压强度,R.SAC 425水泥取代量的增加使得灌浆料强度呈波浪形降低,仅取代量30%时稍提高。
可见,R.SAC 425水泥取代P.O 42.5R水泥超过50%时,将影响30 min流动度保留值,降低28 d强度,不可取;取代量在30%左右时,虽使得3 d抗压强度稍有降低,但不影响30 min流动度保留值,且使1 d、28 d抗压强度提高。
2.3 P.O 52.5水泥与R.SAC 425水泥的适应性
以R.SAC 425水泥取代P.O 42.5水泥,取代量分别为胶凝材料总量的15%、30%、50%、65%、80%和100%,按表1配比进行试验。试验结果如图5、图6所示。
由图5、图6可以看出,R.SAC 425水泥取代P.O 52.5水泥对灌浆料初始流动度影响不大;R.SAC 425水泥在低掺量下对灌浆料的30 min流动度保留值影响不大,但掺量超过胶凝材料总量50%时,使其急剧下降,掺量达到80%时30 min后浆体已硬化。R.SAC 425水泥明显提高灌浆料的1 d抗压强度,随着其取代量的增加,灌浆料1 d抗压强度逐渐提高,但100%时出现下降;随着R.SAC 425水泥取代量的增加,灌浆料3 d抗压强度仅在50%和100%出现明显降低,其余掺量符合正相关规律;而对于28 d抗压强度,R.SAC 425水泥取代量的增加起到负面影响,在取代量80%时出现升高折点。
可见,R.SAC 425水泥取代P.O 52.5水泥超过50%时,将影响30 min流动度保留值,不可取;低取代量时虽提高早期强度,但降低28 d强度,不合适。即R.SAC 425水泥与P.O 52.5水泥适应性较差。
2.4 P.O 52.5R水泥与R.SAC 425水泥的适应性
以R.SAC 425水泥取代P.O 52.5R水泥,取代量分别为胶凝材料总量的15%、30%、50%、65%、80%和100%,按表1配比进行试验。试验结果如图7、图8所示。
由图7、图8可以看出,R.SAC 425水泥取代P.O 52.5R水泥对灌浆料初始流动度影响不大;R.SAC 425水泥在低掺量下对灌浆料的30 min流动度保留值影响不大,但掺量超过胶凝材料总量65%时,使其急剧下降,掺量达到80%时30 min后浆体已硬化。R.SAC 425水泥明显提高灌浆料的1 d抗压强度,随着其掺量的增加,灌浆料1 d抗压强度逐渐提高;随着R.SAC 425水泥取代量的增加,灌浆料3 d抗压强度先稍降低后升高;而对于28 d抗压强度,R.SAC 425水泥取代量的增加使得灌浆料强度呈波浪形降低,仅取代量30%时稍提高。
可见,R.SAC 425水泥取代P.O 52.5R水泥超过65%时,将影响30 min流动度保留值,降低28 d强度,不可取;取代量在30%左右时,虽使得3 d抗压强度稍有降低,但不影响30 min流动度保留值,且使1 d、28 d抗压强度提高。总体来看R.SAC 425水泥取代P.O 52.5R水泥对灌浆料28 d强度降低程度较小,即适应性较好。
3 结 论
a. R.SAC 425水泥取代P.O 42.5和P.O 52.5级水泥超过50%左右时,将影响30 min流动度保留值,降低28 d强度,不可取;取代量在30%左右时,影响较小。
b.综合来看R.SAC 525水泥与P.O 52.5水泥适应性较差,与P.O 52.5R水泥适应性稍好。
摘要：以硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代硅酸盐水泥P.O 42.5、P.O 42.5R、P.O 52.5、P.O 52.5R,试验分析其初始流动度、30min流动度保留值及1d、3d、28d抗压强度。试验结果表明,硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代P.O水泥对初始流动度影响不大,替代P.O 42.5水泥、P.O 42.5R水泥、P.O 52.5水泥超过50%时,使得浆料30min流动度保留值急剧下降,替代P.O 52.5R水泥超过65%时,使得浆料30min流动度保留值急剧下降;硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代P.O水泥对抗压强度的影响均表现为提高1d、3d强度,降低28d强度,对快硬性水泥降低28d强度幅度稍小,对非快硬性水泥强度降低较大。
关键词：灌浆料,水泥,适应性
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预应力孔道灌浆配合比设计试验研究 第7篇
目前,预应力混凝土结构在桥梁施工技术中得到了大量应用,灌浆材料在预应力桥梁结构施工中拥有举足轻重的地位。灌浆材料是以高强度材料作为骨料,以水泥作为结合剂,辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加入一定量的水,搅拌均匀后即可使用。灌浆材料的重要作用包括以下三点: 1) 保护预应力筋免遭锈蚀,保证预应力混凝土结构或构件的安全寿命; 2) 使预应力筋与混凝土良好结合,保证预应力的有效传递,使预应力筋与混凝土共同工作; 3) 消除预应力混凝土结构或构件在反复荷载作用下,由于应力变化对锚具造成的疲劳破坏,提高结构的可靠度和耐久性。所以,灌浆材料是确保预应力结构工程质量,延长预应力桥梁结构安全使用年限的关键因素。所使用的灌浆料应具有以下特征: 较好的流动度; 泌水率低、不离析、无沉降; 适宜的凝结时间; 具有一定保塑性能; 凝固前应具备塑性膨胀、硬化中后期微膨胀作用; 具有一定抗折抗压强度。
灌浆料普遍存在新拌浆体流动性不好,可泵送能力差,后期强度不足,性能指标不能达到国标要求的技术指标问题。灌浆料的质量问题直接影响桥梁等结构的耐久性及安全使用。在桥梁安全事故中,有部分桥梁就是因灌浆料质量问题而造成预应力筋锈蚀、应力损失、梁体裂缝等严重质量问题,造成重大财产损失。近年来随着预应力后张梁的广泛采用,灌浆料的质量日益受到重视。而良好的灌浆料必须具有较好的流动性、浆液稳定性、膨胀性及具有一定阻锈能力,这样才能发挥出灌浆料的优良作用。因此针对灌浆材料的流动性问题,制定合理的研究方案,进行有效的试验研究。
1 国标要求摘要
依据JTG/T F50—2011 公路桥涵施工技术规范( 见表1) 。
2 材料介绍及试验方法
依据表1 进行设计试验,选取合适材料,以满足国家标准对于灌浆料性能指标的要求。试验选用虎鼎牌P. O42. 5 水泥,减水剂为聚羧酸系高效减水剂,以及钙矾石( UEA) 膨胀剂,外掺料选用一级粉煤灰与矿粉S95 进行对比试验。
针对试验目的,采用控制变量的方法进行试验。用水泥浆流动度测定仪测定浆体的流动度( 以1 725 m L为标准) 。经过标准养护,分别测定3 d,7 d,28 d的抗折抗压强度,分析数据得出结论。
3 结果及其分析
3. 1 减水剂、膨胀剂最佳掺量测定
依据已有资料数据,拟定减水剂与膨胀剂的用量占水泥用量的10% ,从各占5% 的用量开始进行试验。试验结果表明,减水剂的用量有一个最佳适用值,当减水剂的用量过多,会影响水泥与减水剂的充分接触,反应不完全,大大降低了减水剂很好的发挥作用。经过改进试验,将减水剂的用量调节到占水泥用量的2. 5% ,这个时候测得的初始流动度达到最佳的状态,因此初步认定减水剂占水泥用量的2. 5% 最为合适。
3. 2 外掺剂选用测定
外掺剂拟采用矿粉与粉煤灰。依据现有资料,矿粉与粉煤灰都有改善流动性的功能,但掺加外掺剂后要保证灌浆材料初始流动度符合规范要求,所以进行控制变量试验进行比对。首先配制灌浆料,一种采用水泥用量10% 的粉煤灰,一种采用水泥用量10% 的矿粉。按标准拌和方式拌和后,粉煤灰( 配比E) 初始流动度为31 s,不符合规定; 另一种掺拌矿粉( 配比B) 初始流动度仅有14 s,这就说明矿粉更适合改善灌浆料的流动性。
3. 3 矿粉最佳用量测定
在确定了减水剂、膨胀剂用量后,进行对矿粉的最佳用量测定。各数据如表2,表3 所示。
图1 试验结果表明: 矿粉与粉煤灰( 配比E) 相比,对于各时间长度的流动性都有很大的改善作用,说明矿粉促进了各组分之间的反应与融合,更好的促进了减水剂与水泥的反应,使减水剂充分发挥作用。观察配比D,配比D矿粉用量达到了15% ,这个时候,折线有一个明显的向上趋势( 流动性变差) ,说明矿粉用量与减水剂用量都有一个最佳掺入量,如果掺入量不足或者超过这个最佳值,都会使流动性降低,不利于施工。观察配比B与配比C,矿粉掺量对于这两个配比几乎没有太大影响,这也就说明了,矿粉最佳用量在10% 左右,甚至低于10% 。由图1 纵向观察,随着时间的增长,流动性在降低,说明灌浆料在渐渐凝固,不论矿粉,还是粉煤灰,或是其他外加剂,都没有使灌浆料产生很好的缓凝现象。
MPa
图2 试验结果表明: 各个配比的抗压强度随着时间的增长都有不同程度的提高。针对相同龄期不同配比来讲,随着矿粉掺量的增加,强度有一定的下降,这就很有力的说明,矿粉对于抗压强度的影响有向下趋势,虽然提高了流动性,但是抗压强度并没有提高,然而完全满足了规范所要求的抗压强度。纵向观察,在3 d ~7 d的时候,抗压强度都有很大的提升,但是从7 d到28 d强度的提升就比较缓慢。
图3 试验结果表明: 矿粉的掺入对于抗折强度有很大的影响,从配比A到配比B来讲,抗折强度大幅降低; 7 d的抗折强度达到了最高,而28 d的抗折强度反而下降,甚至配比B和配比C的抗折强度不能满足规范的要求。由配比B ~ 配比D可以看出,在一定范围内随着矿粉掺量的增加,抗折有明显的上升。这就说明,矿粉有无对于灌浆料抗折强度有较大的影响,而矿粉的不同掺量对灌浆料也具有较大影响。
4 结语
针对以上的试验结果与分析,得出以下结论: 1) 采用聚羧酸减水剂,最佳的掺入量占水泥总量2. 5% ,此掺量会使减水剂与水泥反应达到最佳的状态。2) 矿粉对于灌浆料的抗压强度影响较小,对于抗折强度影响较大。3) 矿粉对于灌浆料的抗折强度具有很大的影响。4) 矿粉对于灌浆料的抗折强度的影响要分别考虑。考虑分为有矿粉和无矿粉,与不掺入矿粉相比,掺入矿粉会使抗折强度下降很大; 但当掺入矿粉时,掺入量的增加对于抗折强度有正作用。
摘要：为了研究不同配合比对预应力孔道灌浆材料的影响,向水泥中加入不同掺量的高效减水剂、膨胀剂以及外掺剂,并测得在不同养护时间下的抗折强度、抗压强度以及静止初始,30 min,60 min的流动度,得到了最佳减水剂的掺量和不同种类掺合料对灌浆材料流动度、抗折强度和抗压强度的影响规律。
关键词：预应力孔道,灌浆,流动度,抗压强度,抗折强度
参考文献
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灌浆试验 第8篇
我国磷肥生产开始于20世纪50年代, 磷石膏是工业化生产磷肥的废渣, 即硫酸与磷矿石采用湿法生产的磷酸时所得的副产品, 主要成分是二水石膏 (Ca SO4·2H2O) , 每生产1t磷酸就要产生4.5~5.5t磷石膏[1]。磷石膏和天然石膏不同, 除了含有Ca SO4·2H2O外, 还含有未分解的磷矿、未洗涤干净的磷酸以及氟化钙、铁铝化合物、酸不溶物、有机质等多种危害人体健康及生物生长的有害杂质[2]。从2006~2011年我国磷石膏的堆积量超过了2.5亿t, 而我国每年的利用率为20%。近年来, 人们的环保意识逐渐增强, 磷石膏的再利用问题已越来越受到重视。特别是国家大力倡导生产绿色环保建材产品的政策为磷石膏的开发利用提供了发展的契机[3]。
石膏建材具有质轻、节能、防火、变形小、施工高效文明、对人体亲和无害等特点, 是国际上推崇发展的节能型绿色材料[4]。用磷建筑石膏制备墙体灌浆料以取代传统建筑物的砖墙, 可以现场施工、浇注, 并且该制备技术工艺简单, 投资成本低, 有利于规模化生产, 而且石膏墙体具有轻质、防火、隔音、施工时间短等优点[5]。
1 原材料及试验方法
1.1 原材料
磷建筑石膏:采用四川某公司生产的2.0级磷建筑石膏, 其性能测试结果见表1。
从图1可知, 磷建筑石膏主要由半水石膏CaSO4·0.5H2O和少量二水石膏Ca SO4·2H2O构成。半水石膏的峰强而尖, 说明其结晶良好。从图2可知, 半水石膏为片状、不规则形状。
粉煤灰:采用某电厂的二级粉煤灰, 其化学成分见表2。
生石灰:由市场购得, 有效Ca O≥60%。
缓凝剂:本试验采用的缓凝剂为柠檬酸钠。
减水剂:四川某公司生产的聚羧酸减水剂, 水剂浓度40%。
1.2 试验方法
参照GB/T 9776—2008《建筑石膏》检测磷建筑石膏粉物理性能及灌浆料物理性能;软化系数:将试块放入 (20±3) ℃的水中浸泡24h, 用湿毛巾擦干试块表面的水, 按照GB/T 9776—2008中抗折强度试验方法测定试件的抗折强度, 用式 (1) 计算软化系数。
式中, f—软化系数;
R2—吸水时试块的断裂荷载, N;
R1—干燥时试块的断裂荷载, N。
2 结果与讨论
2.1 试验结果
%
采用正交试验法设计实验, 以磷建筑石膏为主要原料, 固定水膏比 (0.46) 和减水剂掺量 (0.6%) , 选取粉煤灰 (A) 、生石灰 (B) 、缓凝剂 (柠檬酸钠) (C) 三个影响因素作为正交试验研究对象, 每个因素采用3个不同的水平, 以流动度、凝结时间、强度以及软化系数为考察指标, 设计正交试验方案及正交试验结果分别见表3和表4。
2.2 正交试验结果极差分析
2.2.1 极差分析结果
对流动度、初凝时间、终凝时间、2h抗压强度、2h抗折强度、软化系数进行极差分析, 分析结果见表5。
2.2.2 影响因素极差分析
根据表4和表5的正交试验结果分析, 可初步得出:
(1) 各因素对流动度影响程度的大小为:粉煤灰>生石灰>缓凝剂。
(2) 各因素对凝结时间的影响程度的大小为:缓凝剂>粉煤灰>生石灰。
(3) 各因素对强度的影响程度大小为:缓凝剂>粉煤灰>生石灰。
(4) 各因素对软化系数的影响程度大小为:粉煤灰>生石灰>缓凝剂。
软化系数是耐水性质的一个表示参数, 软化系数的取值范围在0~1之间, 其值越大, 表明材料的耐水性越好。软化系数的大小, 有时被作为选择材料的依据。强度是材料在经受外力或其他作用时抵抗破坏的能力, 强度越大表明材料越好, 因此, 强度往往也是选择材料的依据。粉煤灰对软化系数的影响最大, 并且影响随着粉煤灰掺量的增加而降低, 因此, 对于软化系数而言, 粉煤灰掺量越小越好, 故A1最好。粉煤灰对强度的影响仅次于缓凝剂, 但仍然对强度有较大的影响, 并且都是随着掺量增加强度逐渐减小, 所以, 对于强度而言, 粉煤灰和缓凝剂的掺量都是越小越好, 故A1C1。流动度表示灌浆料流动性的一种量度, 太大和太小都不利于作业。凝结时间就是试样加水到凝固所需的时间, 凝结时间过快或过慢, 将直接影响到灌浆料的灌筑和施工进度。生石灰对四个指标的影响中, 对流动度的影响最大, 且是随着掺量增加而增大, 上面的9组实验中, 流动度都偏大, 故生石灰掺量越小为好, 即B1。综上所述, 选取的最优配方为A1B1C1即:粉煤灰10%, 生石灰3%, 缓凝剂0.1%, 水膏比0.46, 减水剂0.6%。
2.2.3 重复性试验
按正交试验分析最佳配合比配制的墙体灌浆料性能测试结果见表6。
由表6的各项性能测试结果可以看出, 最优配方下制备墙体灌浆料性能满足现场石膏浇注的施工工艺要求以及非承重墙体强度的技术指标。
3 放射性分析
磷石膏中含有微量镭, 具有一定的放射性, 国内也有磷石膏放射性超标的报道。由于一般的处理方法很难将放射性元素分离出来, 磷建筑石膏是由磷石膏脱水转变而成的, 故磷建筑石膏以及磷建筑石膏制备的灌浆料的放射性是否超标是大家普遍关心的问题。磷建筑石膏以及最优配方磷建筑石膏制备墙体灌浆料的放射性检测结果如表7和表8所示。
当建筑石膏用做建筑主体材料时, 其放射性核素限量应符合GB 6566—2001《建筑材料放射性核素限量》的规定。当建筑主体材料中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足IRa≤1.0和Ir≤1.0时, 其产销与使用范围不受限制。由表6和7可以看出磷建筑石膏的内外放射性指标:IRa=0.707<1.0、Ir=0.923<1.0, 最优配方磷建筑石膏墙体灌浆料的内外放射性指标:IRa=0.636<1.0、Ir=0.915<1.0, 这说明磷建筑石膏以及最优配方磷建筑石膏制备墙体灌浆料的放射性满足GB6566—2001的要求, 可以广泛用于建筑物的墙体, 同时还可以看出最优配方的灌浆料的放射性比纯磷建筑石膏的放射性更低。
4 结论
以粉煤灰10%, 生石灰3%, 柠檬酸钠0.1%, 减水剂0.6%以及水膏比为0.46组合的磷建筑石膏墙体灌浆料的强度、软化系数、流动度及凝结时间的性能最优分别为软化系数0.57, 2h抗折强度2.52MPa, 2h抗压强度7.75MPa, 初凝时间14min, 终凝时间21min, 流动度208mm, 满足现场石膏浇注的施工工艺要求以及非承重墙体强度的技术指标, 所以, 磷石膏墙体灌浆料可以用来作为隔墙材料。
参考文献
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论超前灌浆施工的加固技术 第9篇
关键词隧道；灌浆；加固技术；力学分析
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0135-01
由于我国隧道工程数量众多，难以避免地遇到各种不良地质问题，如断层破碎带、软岩膨胀地层、涌水涌泥、瓦斯、高地应力和高地温等。隧道施工通过这些不良地质地段时，施工作业效率往往会大大降低，甚至出现衬砌或机械设备严重损坏的事故。其中，断层破碎带和涌水问题是隧道施工过程中遇到的最常见的不良地质情况。目前，处理断层破碎带和涌水问题最为有效的措施是采用超前灌浆措施来固结松散围岩、阻断渗水通道。对于超前灌浆法的超前支护机理尚缺乏系统的研究，围岩-支护系统耦合及退耦行为欠全面认识。在应用方面，必须全面分析超前灌浆在加固技术的基础上。
1灌浆技术加固
①增加地基土的不渗水性。防止流砂，防止钢板桩渗水、水坝坝基漏水和遂道开挖时的涌水，以及改善地下工程的开挖条件。②防止桥墩或边坡护岸的冲涮。③整治坍方滑坡，处理路基病害。④提高桩周或桩端等处地基土的承载力，减少地基的沉降。⑤实施托换技术，对古建筑地基进行加固。
1）浆液材料。灌浆工程中所用的浆液一般由主剂、溶剂（水或其他溶剂）及各种外加剂按一定比例配制而成。
2）灌浆技术应用的特点。①水坝坝基中几乎都要进行灌浆防渗和加固，在铁道、市政、交通等工程中灌浆技术也有重要的应用。②可用的浆材品种越来越多，浆材性能越来越好。③目前一般的灌浆工程中仍以水泥浆系和水玻璃系浆材占主导地位，但高价的有机浆材为解决特殊工程问题提供了更有效的手段。④一些比较发达的国家，已在灌浆施工中运用电子计算机监测系统。压浆技术参数如表所列。
2质量措施
①注浆管的连接必须牢固密封，它与钢筋笼必须绑扎稳固且下笼时应注水检查，确保灌浆管密封完好，同时在下笼时严禁强力冲撞，做到轻提慢放，避免损伤注浆管。②在桩侧注浆时，钢筋笼须下到孔位中心，其偏差不得超过20mm，以确保注浆时注浆液能冲破表层砼。③经常检修压浆泵、搅拌系统，确保其运行良好，并对所使用水泥浆经3mm×3mm滤筛过滤。④灌浆管堵塞时，应在紧靠桩身处另打两小孔，进行桩底灌浆，且必须满足压浆技术参数要求。⑤当桩端、桩侧压注水泥浆达到设计值或压浆泵压力达到3.5MPa时，认为压浆合格，可结束压浆工作。
3超前灌浆作用机理的论述
1）对破碎地层的作用。破碎岩石的预灌浆加固机理是以该类岩石的自身结构为骨架，通过高压渗入的浆液充填构造裂隙，在岩石中形成新扩散相，并在矿物颗粒表面形成大量的新相萌芽，随着浆液凝固发育，萌芽彼此交错联结，裂隙孔隙又为坚固的骨架所贯穿，形成由原生矿物颗粒与浆液凝结物的共混结构体，使自身的强度、完整性及抗渗性能得到大大提高。
2）对含水地层的作用。地下洞室未开挖前，初始应力场与渗流场处于相对静止的动态平衡中，而开挖破坏了岩体的原始应力场，应力场的改变引起渗流场的变化，导致岩体渗流场发生突变，引发突水及岩体渗透变形等。采用渗透灌浆法充填岩体裂隙，可将裂隙或孔隙中的水排挤出并形成一道防渗帷幕，阻止地下水对岩体渗透，使水压作用在固结体外围。在预灌浆设计时，必须先确定允许的最大渗漏量，并期望预灌浆在洞室掌子面前方形成一不透水区来减少渗流量，以确保施工安全。
4灌浆施工技术
灌浆系统由储浆筒、压浆泵、压力表、压浆管等组成，压浆泵的最大压力应不小于10MPa。在成桩5d左右，桩身砼强度达到设计值50%时，便可灌浆，当注浆量达到设计标准时，即停止压浆。施工流程图如图1所示。
图1
压浆管的布设：钻孔桩成孔清孔完成后，分置于钢筋笼两侧的2根通长压浆管进入沉渣或桩尖土30～40cm处，压浆管采用内径25～35mm钢管，下端加工成注浆花管，为防止桩身砼浆液堵塞压浆管，在放置压浆管之前，应采取诸如生胶带、橡胶带等措施予以绝对密封。压浆管之间的丝扣连接应用生胶带止水。根据地层情况，若采用桩侧灌浆，可在桩侧安装两根直径20mm压浆管，以环向管联结，在环向管外侧钻上花孔并暂用生胶带等密封，随钢筋笼一起安装到位。钢筋笼下到设计标高时，将注浆管顶部用堵头密封，以防灌注砼桩身时砂浆等物堵塞浆管。
5超前灌浆浆材力学分析
1）超前灌浆浆材特性。在进行隧道超前灌浆时，浆材的选择是决定灌浆效果和造价的关键因素。随着灌浆技术的发展，灌浆浆材的品种日益繁多，目前主要有两大类:水泥浆液和化学浆液。水泥浆液主要有单液水泥浆、水泥-水玻璃浆、黏土水泥浆等。化学浆液主要包括水玻璃类、丙烯酰胺类、木质素类、环氧树脂类、铬木素类、聚氨脂类等。在实际预灌浆工程中，常用的浆材主要为单液水泥浆、水泥水玻璃浆液等，化学浆材价格较高且常具有毒性，因而多在特殊工程以及紧急情况下使用。
2）水泥水玻璃浆材性能。作为速凝剂使用，掺量较少，一般约占水泥重量的3%~5%；作为主材料使用，掺量较多，可根据灌浆的目的和要求而定。这种浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且不能控制、结石率低等缺点，提高了水泥灌浆的效果，扩大了水泥灌浆的适用范围。可用于防渗和加固灌浆，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型的浆液可达到快速堵漏的目的。对于水泥水玻璃浆液，根据灌浆工程的需要，一般可分为加固和堵水两个方面。对于堵水，特别是水压较大，水流速较快或充填岩土的大空隙，要求浆液的凝结时间短且具有一定的抗压强度；对于加固地基或围岩，则要求浆液具有足够的抗压强度。水玻璃能显著加快水泥浆的凝胶时间。凝胶时间随水玻璃浓度、水泥浆浓度（水灰比）、水玻璃与水泥浆的体积比以及温度等因素的变化而变化。当其他条件相同时，水泥浆浓度与胶凝时间近似呈直线关系，即随着水泥浆浓度的增加，水灰比越小，水泥与水玻璃之间的反应加快，凝胶时间缩短。当其他条件相同时，随着水玻璃浓度的减小，凝胶时间缩短，并呈直线关系。水泥浆越浓，反应越快；而水玻璃越稀，反应越快。当其他条件相同时，水泥浆与水玻璃的体积比变化范围为1:0.3~1:1时，胶凝时间与其呈直线关系。对于水泥水玻璃浆液，决定其浆液结石体抗压强度的主要因素是水泥浆的浓度（水灰比）。其它条件一定时，水泥浆越浓，其抗压强度越高。当水泥浆浓度较大时（如水灰比为0:5时），随着水玻璃浓度的增高，抗压强度增高；当水泥浆浓度较小时（如水灰比为1:5时），随着水玻璃浓度的增加，抗压强度降低。但当水泥浆浓度处于中间状态时（如水灰比为1时），则其抗压强度变化比较复杂。水泥浆与水玻璃的体积比对抗压强度也有较大的影响。当水泥浆与水玻璃的体积比在一定范围时，反应进行的最完全，强度也就最高。实际上，浓水泥浆需要浓水玻璃；稀水泥浆需要稀水玻璃。水玻璃过量反而会使整个体系的水泥浓度降低，以致于使抗压强度下降。灌注水泥-水玻璃双液浆时，控制好灌浆材料的胶凝时间是预灌浆能否成功的关键，浆液凝结时间一般控制为1~2min，如遇大涌水封堵时采用快凝型浆液灌浆，凝结时间为10~30s。在碰到大涌水或较大裂隙时，C-S浆液是预灌浆首选的灌浆材料。综合考虑凝胶时间、抗压强度、施工及造价等因素，水泥水玻璃浆液的适宜配方为:水泥为425或525普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比为0.6:1-1:1，水泥浆与水玻璃的体积比为1:0.5-1:0.7，水玻璃模数为2.4~3.4，浓度为22~40Be。
6结束语
灌浆试验 第10篇
关键词：灌浆,检测方法,孔间对穿测试,高摩赞大坝枢纽
高摩赞大坝位于巴基斯坦西北边境省Gomal Zam河的Adam Kok峡谷内, 峡谷底宽25～40 m, 河床面高程约635 m, 岸顶高程1 000～1 300 m, 相对高差达350～650 m, 为略显不对称的V字形河谷, 两岸基岩裸露, 岸坡陡立。设计坝高133 m, 坝顶高程763 m, 坝顶长约234 m。坝肩岩体灌浆试验选择在右坝肩的2个勘探平洞中, 平洞底部高程分别为653.9 m和704.8 m, 距洞口分别为10.5～17.5 m和16～22 m。
1场地工程地质条件
A试验区被灌岩体岩性为薄层灰岩夹少量中厚层灰岩和极薄层灰岩, 深灰色, 微—隐晶结构, 岩石结构较致密, 岩层间错动痕迹明显。地层产状为NW352°/SW∠52°, 层面间局部微张开。主要构造形迹为裂隙, 局部发育有挤压破碎带 (或层间剪切带) 。裂隙发育产状以NW280°～295°/SW (NE) ∠55°～88°和NE55°～60°/NW (SE) ∠65°～85°为主, 延伸性相对较好, 裂隙宽度一般小于2 mm (较大裂隙多为1～5 mm, 充填较紧密) , 部分已被方解石充填, 部分受卸荷影响呈微张状, 裂隙面附泥、钙质膜。另外, 岩体中隐微裂隙发育, 裂隙短小而密集, 多呈微张状, 其间距多在3～20 cm之间。总体评价, 岩体结构为镶嵌碎裂结构, 能够代表坝址区岩体质量分区的中下部岩体。
B试验区被灌岩体岩性以薄层灰岩为主, 夹少量中厚层灰岩、极薄层泥质灰岩及砂质页岩。灰岩为灰—深灰色, 隐晶结构;薄层泥质灰岩, 黑灰色, 粉砂质结构, 层间揉皱现象较明显, 该岩层所占份额很小;页岩为紫灰色, 粉砂质结构, 页岩多被挤压呈碎片或鳞片状, 层间错动痕迹明显。受卸荷影响, 局部层面呈松弛状。地层产状为NW350°/SW∠45°, 主要构造形迹有断层、挤压破碎带、裂隙等。其裂隙的发育产状以NE45°～75°/SE (或NW) ∠60°～85°为主, 间距一般30～60 cm, 裂面平直、光滑;其次为NW280°～290°/NE (或SW) ∠60°～70°。裂隙延伸性相对较好, 裂隙宽度一般小于3 mm, 部分已被方解石充填, 部分受卸荷影响呈微张状, 裂隙面附泥、钙质膜。另外, 岩体中隐微裂隙发育, 裂隙短小而密集, 多呈微张状, 其间距多在3～20 cm之间。值得注意的是, 在该区发育有一小断层f1, 走向NW292°～315°, 倾向NE, 倾角51°～85°, 具压扭性特征, 主要由糜棱岩带和碎裂岩带二元结构组成。总体评价, 岩体结构以碎裂结构为主。
两试验场地地质剖面图见图1。
2灌浆试验设计与施工
2.1 试验目的和目标
灌浆试验的主要目的如下。
(1) 进一步论证坝基岩体采用水泥固结灌浆处理方法的可行性和可靠性。
(2) 为灌浆施工提供合理的施工程序、施工工艺;选择适宜的灌浆材料和浆液配合比。
(3) 对灌浆施工所需的主要技术参数, 如:灌浆孔的间排距、孔深、灌浆压力等, 提出合理的建议, 为灌浆设计和施工技术要求提供依据。
(4) 通过对灌浆后岩体的地球物理测试、孔内压水试验等, 了解经灌浆处理后岩体质量的改善程度、均一性及变形特性, 为优化设计提供依据。
固结灌浆试验的目标是灌后岩体的地震波纵波速度:A区大于3 500 m/s, B区达到2 800～3 500 m/s;岩体透水率小于3 Lu的试验段应达到90%以上。
2.2 试验布置
根据试验目的, 综合考虑被灌岩体的地质条件、岩体结构特征、场地条件、施工工期等因素, 两试验区灌浆孔均采用正方形网格式布置, 按Ⅲ序次施工。由于试验区岩体除典型裂隙发育外, 微裂隙也比较发育, 且多为微张开, 故选取垂直钻孔、自上而下的灌浆方法。根据试验、观测、测试、检查等项目的需要, 每个试区均采用1组19个孔 (13个灌浆孔、3个检查孔、1个抬动观测孔、2个物探地震波对穿测试孔) 和1个检查竖井进行布置, 布置形式见图2。其中灌浆孔和检查孔单孔深度30 m, 抬动观测孔和物探对穿孔单孔深度35 m。
2.3 灌浆施工
灌浆水泥选用D.G.H-SRC型抗硫酸硅酸盐水泥, 通过80 μm方孔筛的筛余量为2.4%, 初凝时间为3 h, 终凝时间为4 h, 水泥力学性能见表1。
为提高灌浆压力, 保证灌浆质量, 防止在灌浆过程中发生地面抬动及冒浆, 在受灌岩体顶板上浇铸1层厚0.3 m的钢筋混凝土盖板。
由于岩体质量较差, 所有钻孔均采用双管单动钻具金刚石钻头清水钻进。灌浆采用先Ⅰ序、后Ⅱ序、再Ⅲ序的顺序进行。各段灌浆施工程序为:造孔→声波测试→裂隙冲洗→压水试验→灌浆→进入下一段灌浆循环。
采用孔口封闭自上而下分段循环方法进行灌浆。第1灌浆段段长为2 m, 第2段段长为3 m, 其它段长均为5 m。
第1段灌浆压力采用0.2 MPa, 以下试段每增加1 m, 压力增加0.1 MPa, 最大灌浆压力为3 MPa。
灌浆试验浆液的水灰比采用2∶1, 1∶1, 0.8∶1, 0.5∶1 (或0.6∶1) 四个比级。为了增强细小裂隙灌浆效果, 灌浆水灰比一般采用逐级变浓的方法进行灌注。当某一比级浆液的注入量已达到300 L, 而灌浆压力和注入量均无改变或改变不显著时, 变浓一级。当注入量大于30 L/min时, 采用越级变浓。
2.4 灌浆结束标准及封孔方法
在每一灌浆段最大设计压力下, 当注入率不大于1 L/min后, 继续灌注30 min, 即可结束该段灌浆。全孔结束灌浆后, 采用全孔灌浆封孔法, 在该灌浆段的最大压力下, 灌注0.5∶1的浓浆, 置换出孔内稀浆后, 继续灌注30 min, 即可结束该孔的灌浆工作。
3灌浆效果检查与测试
根据试验数据分析, A试验区单位注灰量平均值为200 kg/m;B试验区单位注灰量平均值为496 kg/m, 具有明显的差异性和不均一性。为检查灌浆效果及灌后岩体质量的改善情况, 本次灌浆试验采用了多种检查和检测方法。
3.1 钻孔岩芯直观检查
钻孔岩芯裂隙中的水泥结石随灌浆序次的增加而增多, 其中:A试验区钻孔岩芯裂隙中的水泥结石主要充填于较大的陡倾角裂隙中, 水泥结石厚度一般为0.5～2.0 mm;B试验区钻孔岩芯裂隙中的水泥结石主要充填于较大的陡倾角裂隙或挤压破碎带中, 水泥结石厚度一般为1～2 mm, 个别达15 mm, 局部见团块状水泥结石, 厚度25～40 mm。
根据钻孔编录资料统计, 水泥结石多沿着陡倾角节理或挤压破碎带充填, 说明试验区岩体中陡倾角裂隙和破碎带是主要的耗灰结构面。
3.2 压水试验测试
在每个试验区分别布置了3个检查孔, A试验区灌后检查孔岩体透水率值小于3 Lu的段次占90%, 最大值为6 Lu;B试验区灌后检查孔岩体透水率值均大于4.5 Lu, 最大值为28 Lu, 且较分散。
3.3 物探声波测试
采用CE-9201型声波测试仪, 在水耦合的钻孔中进行单孔的声波测试。测试钻孔包括灌前测试孔、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序灌浆孔、检查孔。单孔声波成果能够反映测试孔附近的岩体质量。
A试验区测试孔、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔和检查孔岩体声波速度平均值分别为3 470, 3 650, 4 320, 4 490, 4 660 m/s;B试验区的测试孔由于严重漏水, 无测试成果, Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔和检查孔岩体声波速度平均值分别为2 560, 3 640, 3 890, 4 330 m/s。
3.4 物探地震波对穿测试
在灌浆场地外侧布置地震波对穿孔, 进行孔间地震波测试。采用DZQ24型地震仪, 耦合介质为水。孔间地震波测试成果, 能反映2孔之间岩体的弹性及质量状况, 显示综合效应。
A试验区岩体灌前和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序灌后岩体地震波纵波速度平均值分别为2 520, 2 830, 3 470, 3 790 m/s, 岩体波速变异系数分别为0.22, 0.19, 0.17, 0.16, 岩体完整性系数平均值分别为0.18, 0.22, 0.33, 0.40。达到了灌后岩体的地震波纵波速度大于3 500 m/s的目标。
B试验区岩体灌前和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序灌后岩体地震波纵波速度平均值分别为1 810, 2 180, 2 750, 2 940 m/s, 岩体地震波纵波速度变异系数分别为0.30, 0.20, 0.15, 0.15, 岩体完整性系数平均值分别为0.09, 0.13, 0.21, 0.24。基本达到了灌后岩体的地震波纵波速度达到2 800～3 500 m/s的目标。
3.5 开挖竖井检查
灌浆试验结束后, 在A、B两个试验区各开挖一个竖井来检查灌浆效果。通过对检查竖井的观察可以发现, 水泥结石分布较多, 且多分布于裂隙或挤压破碎带中。
4灌浆质量评价
灌浆试验是在有盖重的情况下进行的, 充分模拟了大坝基础开挖并浇筑了一定厚度的混凝土以后施行固结灌浆的实际情况。根据抬动观测资料, 起灌压力还可以适当增加。
灌浆试验所采用的开灌水灰比为2∶1, 是合理的。有个别孔段发生串、冒浆现象, 采用了低压浓浆灌注或间歇灌浆等方法, 有效地控制了浆液的流失。
灌浆过程中采用分级升压的方法, 充分避免了灌浆设计压力过大而导致瞬时抬动变形, 破坏岩体结构。
灌浆试验的后序孔平均单位注灰量小于前序孔的平均单位注灰量, 规律性明显。
A试验区灌后检查孔岩体透水率值达到了灌浆试验的目标;B试验区灌后检查孔岩体透水率值没有达到灌浆试验的目标, 可能是由于该区岩体破碎, 泥质充填物较多, 孔口不返水, 洗孔不彻底造成的, 建议施工灌浆过程中应充分洗孔。
检查孔及各序灌浆孔的岩体声波波速、地震波纵波速度与前序相比均有明显的提高, 充分说明灌浆效果比较显著。
经过Ⅰ～Ⅲ序灌浆处理后, 两试验区岩体地震波纵波速度变异系数分别为0.16和0.15, 比灌前有明显降低, 表明经过灌浆处理后两试验区岩体的均一性均有了明显的改善。
从开挖的检查竖井来看, 水泥结石分布较多, 也说明灌浆效果明显, 岩体中结构面的可灌性较高。
5结语