基巖化學(xué)帷幕灌漿

1、基巖化學(xué)帷幕灌漿為了截?cái)啻髩位A(chǔ)滲流，保證設(shè)計(jì)水頭，以滿足水庫及壩工設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益；降低揚(yáng)壓力和防止集中滲流，確保大壩穩(wěn)定和安全，在壩基上游部位，平行于壩軸線，用灌漿方法將漿液壓入巖石裂隙或砂礫石層的空隙中去，形成一個(gè)類似帷幕形狀的防滲條帶。由于它的作用主要為防滲，故稱為防滲帷幕。有關(guān)這方面的灌漿技術(shù)，稱為防滲帷幕灌漿。過去防滲帷幕的灌漿材料主要為水泥，它應(yīng)用于大壩防滲帷幕方面起了很大作用。隨著工程上一些特殊問題的逐步暴露和要求日益提高

2、，有的水泥帷幕不能完全滿足設(shè)計(jì)要求，因此，將化學(xué)材料，特別是高分子材料應(yīng)用于帷幕灌漿，其作用將更為重要，它在實(shí)際使用中已取得了較為顯著的效果。1灌漿前的準(zhǔn)備工作為更好地滿足基礎(chǔ)防滲帷幕的要求，在進(jìn)行化學(xué)帷幕灌漿前，必須注意以下幾個(gè)方面。.1.1摸清地質(zhì)情況在基巖帷幕化學(xué)灌漿前，首先應(yīng)對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)的地質(zhì)情況包括裂隙、斷層、破碎帶等影響大壩滲透穩(wěn)定的主要地質(zhì)缺陷和水文地質(zhì)條件，進(jìn)行調(diào)查研究，做到心中有數(shù)。這樣才能決定是否有采用化學(xué)灌漿的必要和

3、考慮相應(yīng)的帷幕灌漿方案，以及施工工藝，以期取得較良好的防滲效果。1.2了解壩工條件灌漿方案中采用的帷幕深度、孔距、排距和灌漿壓力等參數(shù)均與大壩本身要求有極大的關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)帷幕前，必須對(duì)壩工條件作深入的了解，以確定上述各種參數(shù)。如根據(jù)壩工要求，進(jìn)行帷幕灌漿的目的，除防滲外，還有一定程度的補(bǔ)強(qiáng)要求，這樣，在選擇化學(xué)灌漿材料時(shí)，就可將此因素考慮進(jìn)去。此外，可根據(jù)壩工條件來確定帷幕的防滲標(biāo)準(zhǔn)，以及允許水力坡降，從而決定幕體的厚度。1.3對(duì)水

4、泥灌漿情況的了解化學(xué)灌漿，特別是基礎(chǔ)化學(xué)帷幕灌漿，大都是在已做過水泥灌漿處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，在了解地質(zhì)及壩工條件的同時(shí)，必須對(duì)過去水泥灌漿的情況與資料作全面了解與分析，查清水泥灌漿所以不能滿足要求的原因：如裂隙太細(xì)，水泥灌漿時(shí)吸水不吸漿；或地下水流速較大，灌入的水泥漿易被沖走；或地下水對(duì)水泥有一定侵蝕性，縮短了幕體的使用年限等。根據(jù)這些來研究采用化學(xué)灌漿的可能性和必要性。1.4灌漿材料的選擇化學(xué)灌漿材料的品種較多，至于采用何者為宜

5、，須視具體工程的要求而定。防滲帷幕的主要作用在于防滲，對(duì)材料本身的強(qiáng)度要求不高，這樣，選用丙烯酰胺、鉻木素等化灌材料比較適宜，因其粘度低、可灌性好，其凝膠體的滲透系數(shù)小，抗?jié)B性能好，用于基巖帷幕灌漿，效果較好。鑒于目前高分子化學(xué)材料的單價(jià)較高，因此，有的臨時(shí)性工程，如水利工程的圍堰基礎(chǔ)防滲，礦井、隧洞的預(yù)注漿等，就可選用其他價(jià)格較廉的材料，如水玻璃與水泥的混合材料等，這方面國(guó)內(nèi)有許多經(jīng)驗(yàn)，均獲得了良好的效果。對(duì)通過斷層破碎帶部位的基礎(chǔ)帷

6、幕，如果需要其具有一定強(qiáng)度，可選用聚合體有一定強(qiáng)度的材料，如聚氨脂材料，改性脲醛材料如丙強(qiáng)等。可是一般帷幕灌漿大都是水泥灌漿之后進(jìn)行的，因此，起強(qiáng)度作用的骨架主要是依靠水泥，這在一定程度上可以彌補(bǔ)化學(xué)材料本身強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)。2帷幕設(shè)汁巖層面垂直，這樣，同樣孔深的鉆孔可以穿過較多的裂隙或巖層面，不但可節(jié)省鉆進(jìn)的工作量，而且灌漿效果也較好。在沒有特定要求，不影響灌漿質(zhì)量和不過多地增加鉆孔工作量的情況下，為便于鉆進(jìn)和灌漿施工，帷幕鉆孔特別是淺

7、孔可盡量采用垂直孔。在某些特定條件下，要求鉆斜孔時(shí)，就必須按照設(shè)計(jì)所規(guī)定的傾斜度和方位角鉆進(jìn)，并保證其偏斜率不超過允許值，這樣才易形成一連續(xù)性良好的帷幕，增強(qiáng)防滲效果?？仔钡臏y(cè)定，與水泥灌漿鉆孔相同。在鉆進(jìn)中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的孔向鉆進(jìn)，尤其是深孔更要注意。鉆進(jìn)的具體要求，亦與水泥灌漿相同。3.1.3注意事項(xiàng)3.1.3.1必須按設(shè)計(jì)定位開孔，其誤差一般不宜大于10厘米。3.1.3.2孔位確定后，鉆機(jī)立軸方向必須準(zhǔn)確控制，以保證孔口段的孔

8、向準(zhǔn)確，因?yàn)檫@是全孔能按設(shè)計(jì)方向鉆進(jìn)的關(guān)鍵。3.1.3.3及時(shí)了解孔斜情況，如果鉆孔偏斜超過允許范圍，應(yīng)及時(shí)分析原因，并采取相應(yīng)措施，便于及時(shí)糾正。3.1.3.4當(dāng)?shù)谝豢锥喂酀{結(jié)束，需繼續(xù)往下掃孔鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)俟第一孔段灌漿結(jié)束4～8小時(shí)后進(jìn)行，具體時(shí)間視所采用材料的性能而定。3.1.3.5在對(duì)第Ⅱ、Ⅲ次序孔和檢查孔鉆進(jìn)時(shí)，必須經(jīng)常注意回水情況，并視回水中有無聚合體帶出；仔細(xì)觀察巖心的裂隙中有無漿液聚合體，及其充填和膠結(jié)情況，以便逐序了解灌

9、漿質(zhì)量和效果。3.2鉆孔沖洗鉆孔沖洗是一個(gè)很重要的工序，它的目的是用壓力水將孔底和粘附在孔壁處的巖粉、鐵砂、碎屑以及在巖石裂隙或空洞中所充填的松軟或風(fēng)化的泥質(zhì)充填物沖出孔外，或是將充填物推移到需要灌漿處理的范圍以外，這樣才能保證漿液很好地充填裂隙，起到防滲或加固作用。鉆孔沖洗有單孔和群孔二種。單孔沖洗有高壓水沖洗、高壓脈動(dòng)沖洗和揚(yáng)壓力水沖洗等三種，根據(jù)不同的沖洗要求而選擇。所謂群孔沖洗就是把兩個(gè)以上的鉆孔組成一個(gè)孔組，進(jìn)行沖洗，它在實(shí)際

10、工程上雖然取得了一些效果，但由于工藝比較復(fù)雜，技術(shù)上目前尚存在一些問題，所以只有對(duì)地質(zhì)條件比較復(fù)雜的少數(shù)或個(gè)別地段，為了達(dá)到特殊要求和目的，才采用群孔沖洗。一般帷幕灌漿都采用單孔沖洗法。3.3壓水試驗(yàn)壓水試驗(yàn)就是將水壓入巖層，以測(cè)定其滲透性。壓水試驗(yàn)的成果，是用單位吸水量ω來表示，其計(jì)量單位為升／分米米。實(shí)性上，因?yàn)橄嗤膯挝晃士赡艽嬖趦煞N不同的情況：一種是巖層的裂隙多而細(xì)，另一種是少而寬。因此，它不能如實(shí)反映該段內(nèi)各部位滲透性的真

11、實(shí)情況，故所求得的單位吸水率只能代表該灌漿段的巖石滲透性的平均值。3.3.1壓水試驗(yàn)的順序一般鉆孔段的壓水試驗(yàn)大多采用自上而下的次序分段進(jìn)行，也就是鉆完第一段后，將阻塞器放在第一試驗(yàn)段頂部作試驗(yàn)，做完壓水試驗(yàn)或灌漿結(jié)束后，再繼續(xù)鉆進(jìn)。在孔深到達(dá)第二試驗(yàn)段底部時(shí)，將阻塞器塞在第一試驗(yàn)段底部做試驗(yàn)，依此類推，直至設(shè)計(jì)孔深。至于全孔綜合壓水，使用較少。3.3.2壓水試驗(yàn)段的段長(zhǎng)為了便于施工和比較灌漿前后的防滲效果，壓水試驗(yàn)段長(zhǎng)與灌漿段長(zhǎng)應(yīng)一致

12、。3.3.3壓力階段和壓力值一般常用的為一個(gè)壓力階段，即所謂簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，采用的壓力為同段灌漿壓力的70～80％。三個(gè)壓力階段的壓水試驗(yàn)，可通過三個(gè)不同壓力的五個(gè)階段繪出壓力與漏水量的關(guān)系曲線?；瘜W(xué)灌漿一般是在水泥灌漿后進(jìn)行的，單位吸水率已較小，大都用簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)方法。在同一區(qū)域內(nèi)的壓水試驗(yàn)壓力應(yīng)采用統(tǒng)一的壓力標(biāo)準(zhǔn)，以便各孔段資料可相互比較。3.3.4流量的穩(wěn)定時(shí)間自壓水試驗(yàn)開始到漏水量穩(wěn)定的這段歷時(shí)，稱為壓水過渡時(shí)間。過渡時(shí)間的長(zhǎng)短主