覆盖层水泥灌浆施工技术
一、概述
♦1、可控性灌浆定义：目前水电界并没有明确的定义。
♦一般来讲，可控性灌浆是指在覆盖层中灌浆时，为了避免浆液的过多流失，而对灌浆材料和灌注工艺采取一定改进措施的一种灌浆方法，其目的是控制浆液的扩散范围。
♦塑性浆液:塑性浆液是指在水泥混合浆液(掺加粉煤灰、粘土、膨润土等)中掺加了塑化剂而使浆液塑性屈服强度降低的一种混合浆液。
♦膏浆灌浆:水泥膏浆通常指的是在水泥浆中掺入大量的粘土、膨润土、粉煤灰等掺合料及少量外加剂而构成的低水灰比的膏状浆液，现行的《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）将其定义为“抗剪屈服强度大于20Pa的混合浆液。
♦我国灌浆界著名专家孙钊在《大坝基岩灌浆》中将其定义为“膏状浆液是指抗剪屈服强度大于20Pa，塑性粘度也大的浆液，状似牙膏，流动性小”。
二、覆盖层水泥灌浆施工特点
♦1、对施工场地要求较低，施工资源均为常规配置，便于快速进行施工组织。
♦2、通过添加辅助胶凝材料、外加剂，改变普通浆液的配方，现场可根据不同的漏水量、漏水流速、漏水通道大小，经过现场试验选择不同浓度、不同凝结时间的膏浆进行灌注。
施工中对不同浓度、不同凝结时间的膏浆的变换应灵活掌握。
浆液凝固时间、扩散范围可控。
♦3、工艺操作与常规灌浆基本相同，仅需要添加部分搅拌设备。
可实现快速、高效施工。
♦4、在大块石架空地段进行水泥膏浆灌浆，与传统的高喷灌浆、普通水泥灌浆、混凝土防渗墙等工艺相比，前者更适合地层特点，能使浆液在架空层中自行堆积，避免了浆液的大量流失，技术先进、工艺新颖，质量可靠、造价低、经济效益明显。
三、覆盖层水泥灌浆适用范围
♦1、塑性浆液、稳定浆液适用于覆盖层堆填材料级配比较均匀，可灌性较好，地下动水水头低，灌浆压力要求不大于1.5MPa的覆盖层。
♦2、双液灌浆采于水头较高、空腔较小的覆盖层。
♦3、水泥膏状浆液适用于块石架空比较严重、一定流速、大流量的渗漏地层中。
在大块石架空地层中，采用速凝水泥膏浆灌注效果更佳。
四、工艺原理
五、小孔径水泥灌浆
♦1、工艺流程
♦1）钻杆法灌浆（孔口不封闭）的施工工艺流程是：场地平整→测量放样→设备就位→一次钻孔至设计孔深→第一段灌浆→起拔钻杆→第二段灌浆→起拔钻杆→终孔段灌浆→结束灌浆→封孔。
♦2）孔口封闭法灌浆的施工工艺流程是：场地平整→测量放样→设备就位→第一段钻孔→第一段灌浆→第二段钻孔→第二段灌浆→……→终孔段灌浆→结束灌浆→全孔封孔。
♦2、施工顺序和方法
♦采用钻杆法和孔口封闭法灌浆时一般采用地质钻机，小孔径钻进
♦按照先下游排→上游排→中间排的排序施工，同排内相邻先序孔施工完即可施工后序孔；采用一次钻孔到底，自下而上分段、孔内纯压式灌浆工艺时，灌浆分段长度一般为2.0～3.0m；采用自上而下分段、纯压式灌浆工艺时，第一段灌浆长度宜为2.0m，其余段一般为5.0m。
3、灌浆浆液经试验确定：
水固比＝0.5：1；
粉煤灰掺量为水泥重量的20％～30％；
膨润土掺量为水泥重量的5％左右
塑化剂掺量为水泥重量的1.0～1.2％。
♦4、灌浆结束标准
灌浆孔（段）满足下列条件之一时，即可结束灌浆：
（1）孔口返浆并达到规定浓度，结束该段灌浆；
（2）当灌浆注入率不大于1.0L/min时，持续灌注10min；
（3）当每米耗灰量（水泥）达一定限度时，结束该段灌浆。
♦5、特殊情况处理
♦a．大吸浆量处理。
当注入率大于或等于30L/min时，采取降压、浓浆、限流、限量、间歇、加入速凝剂、改灌膏状浆液等措施处理。
当注入量大于1～3t/m时，可停灌待凝。
♦b．灌浆过程中，如普遍出现吸浆量过小，吸水不吸浆，应调整浆液配比，增加浆液流动性，确保灌浆效果。
♦c．尽量保持灌浆的连续性，不得随意中断，一旦中断，要及时恢复灌浆，如中断时间超过60min，则立即采取相应补救措施
♦d．灌浆过程中遇漏浆、串浆等现象，应视具体情况作出处理，处理无效时，可停灌待凝。
♦6、质量控制要点：
（1）钻孔：孔位、孔斜
（2）自下而上方法灌浆：
浆比
孔口返浆或满足一定压力后方可提杆
每次提杆不超过一定的长度或按一定的条件
（3）孔口封闭法灌浆
浆比
埋孔口管：深度、待凝
段长、压力、结束标准
六、套管灌浆法
♦1、施工工艺流程：跟管钻孔→安装灌浆孔口装置→以纯水泥浆液灌注孔底→向上拔套管→灌注基岩段→达到结束标准后，向上拔套管……→灌注最上一段→封孔→下一孔。
♦膏浆灌浆示意图
♦2、套管法灌浆特点：
1）可灌浆液范围广：纯水泥浆、膏浆、速凝浆液、掺纤维料的膏浆、砂浆、混凝土2）适应各种地层，水泥浆可灌性好的地层、架空层
3）自下而上灌浆，无明显分段，保证灌注效果
4）
♦3、钻孔：
采用套管法灌浆时，一般采用冲击钻机冲击跟管钻进，孔径不小于110mm。
♦4、制浆、浆液配比
水泥膏浆根据架空大小和水流流量、流速等情况配制。
水泥
膨润土或粘土
速凝水泥或速凝外加剂
膏浆制浆站
♦5、灌浆设备及压力
以孔口进浆压力为标准，压力控制在0.2～0.5MPa。
灌膏浆采用挤压式螺杆泵。
♦6、灌浆结束标准
由于膏浆灌浆一般处于架空地层，没必要达到较高的灌浆标准。
一般规定为：在设计压力下，当灌浆注入率不大于10.0L/min时，该段灌浆结束。
如吸浆量很大，应采取降压、加浓浆液等措施处理；吸浆量较小时，则应采取加大灌浆压力等措施处理。
♦7、特殊情况处理：
♦（1）为使浆液扩散范围可控，对不同地层，选用不同配比的浆液。
对集中渗漏部位或地下水流速较大的孔段，采用水泥＋水玻璃（水泥重量的3～4%）混合浆液灌注及人工灌注粉细沙。
如遇大块石和孤石，地层架空，孔隙大，漏水严重时，在灌浆前，先回填骨料及速凝水泥砂浆，最后再采取调整浆液配比和反复灌浆等措施，采用水泥膏浆、速凝水泥膏浆灌注直至达到结束标准。
♦（2）如果受灌体内空腔大，一时难以灌注结束时，可在灌注膏浆的同时，掺速凝剂、惰性材料、瓜米石等填料灌浆法。
七、双液灌浆
♦作用机理：水泥浆和水玻璃溶液混合后立即发生反应，很快形成具有一定强度的固结体。
随着反应连续进行，结石体强度不断增加，早期强度主要是水玻璃反应的结果，后期强度主要是水泥水化反应的结果。
双液灌浆工艺流程图
双液灌浆装置示意图
♦施工工艺流程：孔位放样→设备就位→一次钻孔至设计孔深→安装→灌浆→封孔。
♦质量控制关键：
（1）针对不同的地层，选择适合配合比的浆液。
主要与地层的孔隙率和孔隙大小、水位高低、水流大小和流速等有关。
（2）灌注压力和压力控制：注浆压力大小影响注浆效果，其大小决定于涌水压力（开挖工作面静水压力、突水的动压力）、裂隙大小和粗糙程度、浆液的性质各浓度、要求的扩散半径等。
水泥—水玻璃注浆压力控制通常根据该段所需浆量，一开始就在短时间内浆压力升到最大允许压力，并一直保持到注浆结束。
♦（3）灌浆结束标准：一般以两个指标表示，一是最终吸浆量；另一是达到预定设计压力或吸浆率时的持续时间。