淺談劈裂灌漿中的壓力控制

1、<p>　　淺談劈裂灌漿中的壓力控制</p><p>　　[摘要]壓力控制是影響劈裂灌漿效果及保證壩體安全的關鍵因素，必須選擇合理的孔口壓力以及進行合理控制，保證工程的安全，并且達到設計預期的目的。如何做好施工中的壓力控制一直是實踐中值得設計、施工等參與各方關注的問題。本文以壓力控制的方法、實踐效果以及通過實例進行分析，淺析劈裂灌漿中的壓力控制心得和體會。 </p><p>　　

2、[關鍵詞] 劈裂灌漿；壓力控制。 </p><p>　　中圖分類號：TV543文獻標識碼： A </p><p>　　（1）劈裂灌漿技術基本原理 </p><p>　　劈裂灌漿技術廣泛用于水利工程中的土壩壩體的防滲加固處理。根據土力學原理，假定堤防為均質堤防，則堤防橫斷面三個主應力中，大堤內最大主應力是垂直應力σ1，等于或接近土體重。由于大堤橫斷面方向遠較縱軸線方向

3、小，沿縱軸線方向可視為無限長，因此σ2比σ3要大得多，根據通常情況得，σ1 >σ2 >σ3。劈裂灌漿時，泥漿在壓力的作用下，壓灌漿體總是沿最薄弱的方向進展，當原土堤體內有洞穴或裂縫時，首先是充滿洞穴或裂縫，當土體比較均勻時，先克服最小主應力σ3，沿平行于堤軸線的小應力面劈開土體，形成縱向裂縫。有壓泥漿進入堤身后不是均勻地滲入到錐孔周圍土體中，而是沿著裂縫以漿脈的形式延伸，形成一道垂直防滲帷幕。 </p>&l

4、t;p>　　壓力控制是影響劈裂灌漿效果及保證壩體安全的關鍵因素。選擇的灌漿壓力太低,會造成壩體不能劈裂，不能形成貫通的防滲帷幕，達不到預期的效果。反之,灌漿壓力過高會導致壩體裂縫張開超出設計范圍而影響到壩體安全。因此,合理地對灌漿壓力進行控制才能使壩體沿灌漿軸線開裂至設計范圍并且能保證壩體安全。 </p><p>　　（2）灌漿壓力的技術淺析 </p><p>　　灌漿壓力系指注漿管

5、上端孔口壓力，灌漿施工時應控制在最大允許灌漿壓力以下。土壩壩體灌漿技術規(guī)范（SD266-88）中給出其計算公式為：△P= aσ3-σ2+σt- r′h 。 </p><p>　　根據灌漿壓力克服土柱重和抗拉強度之和的理論得出估算式為：△P=rH+σt- rˊh（式中△P是最大允許灌漿壓力；a為圓孔應力集中系數，一般取2.2~2.5），σ3為壩體劈裂點處的最小主應力；σ2為壩體劈裂點處的中間主應力，σ2=μ（σ1+

6、σ3）；μ為泊松比，一般取0.35~0.4；σt為土的單軸抗拉強度；rˊ為漿液容重；h為注漿管高度；r為壩體土容重；H為計算點以上的壩高。第一個公式是從圓孔啟裂壓力公式推導出來的，用圓孔啟裂壓力作為劈裂壓力，即灌漿最大允許壓力，有一定理論依據，只需知道壩體應力數值，就可以進行計算。第二個公式簡單明了，應用方便，但是計算壓力數值可能偏大，在應用時可取等于或稍小的計算數值，作為最大允許灌漿壓力。 </p><p>　

7、　為了保證劈裂灌漿效果達到設計要求，找出合理的灌漿壓力，在正式灌漿前，可選取地質條件相似且有代表性地段進行灌漿試驗，可以采用逐步提高灌漿壓力的方法，灌漿量突然增大時，表明地層結構發(fā)生破壞或孔隙尺寸己被擴大，可把此時的灌漿壓力作為確定容許灌漿壓力的依據。 </p><p>　?。?）灌漿施工中壓力控制的具體措施 </p><p>　　根據工程實踐，壩體的劈裂過程為：1)灌漿壓力的逐步增大至啟

8、劈壓力時壩體開始在灌漿點位置沿最小主應力裂面產生劈裂效應。2)由于灌漿點附近的劈裂，導致灌漿壓力的迅速下降，漿液逐步沖填部分的孔隙。3)當漿液填灌開裂的孔隙后，孔隙內壓力逐漸增大，從而最小主應力面裂隙向上下左右展開而再次開裂，壓力再次下降。以上過程逐次沿變，最終達到該次設計灌漿要求。 </p><p>　　施工時要經常注意觀測，對壓力進行及時調整。1）裂縫：一般灌漿時，出現沿軸線或平行壩軸線的縱向裂縫且壩段基本

9、直線時，則各孔裂縫基本貫通。對出現裂縫時，施工中對灌漿壓力的控制應遵循以下原則：①出現初始縱向裂縫時，孔口壓力迅速降低再逐漸升高后，裂縫向軸線兩端延伸，一般當延伸距離超過該孔的設計距離1．5倍，應降低孔口壓力，使其達到該次設計灌入量即可。②如灌漿過程中，橫向裂縫寬度已接近3㎝，則應立即降低孔口壓力或停灌，將裂縫寬度控制在3㎝以內，以免影響壩體回彈或工程安全。③如灌漿過程中，發(fā)現孔口出現斜向裂縫或橫向裂縫時應立即停灌，分析原因，找到原因再

10、采取相應的措施復灌，以保證工程安全。2）冒漿：一般壩頂和壩坡、白蟻洞、水下壩坡、壩體與其它水上建筑物存在的孔隙、洞穴等薄弱環(huán)節(jié)會出現冒漿。發(fā)現冒漿應視為一件好事，說明漿液已開始充填這些已有的薄弱帶。此時應先行停灌，將冒漿處挖開堵塞后并夯實回填，再采取加大漿液濃度，降低灌漿壓力進行間歇灌漿，使其能保持一定的吸漿量則可。3）串漿：一般灌漿時，出現沿軸線相鄰漿孔的串漿表明漿體在兩個漿孔之間已串通，此時應降低灌漿壓力，采用間歇灌漿法，以達到該次

11、設計的灌入量。</p><p><b>　?。?）工程實例 </b></p><p>　　常州市長江堤防一工區(qū)段為土堤，蟻患多發(fā)區(qū)，在2012年的巡查中發(fā)現有白蟻跡象，導致堤身松軟，存在安全隱患，且在強暴雨之后，出現1處孔洞塌陷，對該區(qū)段堤防進行地質勘察后發(fā)現江堤地下水常年含水量變化較大，需進行壩體加固。 </p><p>　　設計對該段土堤采

12、用劈裂灌漿進行加固，并帶藥灌漿滅蟻。灌漿鉆孔軸線總長度為2716米，沿堤頂單排布孔，孔距5米，鉆孔深9米。鉆孔545個，總進尺長度4905米，漿液容重控制1.3-1.6t/m3。灌漿過程中的壓力控制：①灌漿施工中各灌漿孔的灌漿壓力均控制在0.1～0.2MPa范圍內。②初灌時，壩體未被被劈裂漿液主要為充填壩體內的薄弱區(qū)，灌漿壓力較小，一般為0.1MPa。③復灌時，因時間間隔較大，壩體最小主應力經調整而增大，施工中根據孔深相應選擇較大的灌漿

13、壓力。 </p><p>　　在劈裂灌漿過程中能根據出現的情況采取相應的措施，實施全面的壓力控制，從而使灌漿質量得到有效控制。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　“劈裂-充填-劈裂-充填”的反復過程，合理地選擇灌漿壓力，方可克服地層初始應力和抗拉強度，促使壩體土體產生新的裂隙，使原有裂隙網相互連通，既能提高灌漿質