灌浆法论文篇1
灌浆法是指以气压、液压以及电化学原理为出发点，以较高参数的灌浆压力为基本前提，以具备固化性能的浆液为基本对象，将其注入各种介质空隙及裂缝中的施工技术。灌浆法最主要的应用目的在于改变工程项目地基基础的物理及化学特性。从灌浆法的加固特性角度上来说，水泥原料在于其他浆液相互充填以及相互渗透的过程当中能够在压密扩展的作用之下形成浆柱体。而浆柱体又能够在于压密地基土体相合成的过程当中形成复合地基，从而达到控制建筑物沉降趋势，提升地基基础承载作用力的关键目的。从这一角度上来说，灌浆法在桥梁隧道施工中有着极为关键的应用价值。那么，在灌浆法应用于桥梁隧道施工实际的过程当中，其灌浆设计及施工环节有哪些问题需要引起现场作业人员的特别关注与重视呢？本文现对其作出详细分析与说明。
1 桥梁隧道施工中的灌浆设计分析
1.1 灌浆标准
1.1.1 强度控制标准
对墩台基础进行灌浆之后,杂填土的承载力标准值(fk)要求达到130 KPa,淤泥或淤质土的承载力标准值(fk)要求达到80～100 KPa,粉细砂的承载力标准值(fk)值要求大于110 KPa,复合地基承载力标准值(fk)要求不得小于130KPa。
1.1.2 施工控制标准
制定相应的施工控制标准是获得最佳灌浆效果的必要保证。本次对墩台基础进行灌浆，由于墩台基础具有均一性差、孔隙变化比较大和理论耗浆量不定等特点，因此我们不能单纯用理论耗浆量来进行控制，与此同时，我们还要按耗浆量降低率来进行相应的控制。
1.2 灌浆段选择
本次灌浆段的选择区域主要为墩台基础的四周。
1.3 浆材及配方设计
本文的灌浆材料我们选用水泥粉煤灰浆液，相应的浆液配比为∶水泥∶粉煤灰的比例为4∶1，水灰比为0.5～0.55，水泥我们选用强度为32.5的普通硅酸盐水泥。
1.4 浆液扩散半径(r)的确定
由于墩台基础的地质具有均一性差，孔隙率和渗透系数变化比较大等特点，因此在进行具体的灌浆过程中，用理论公式来计算出来的浆液扩散半径不合适，现据大量的经验数据我们暂且把浆液扩散半径的值定为1.5m，具体的数值在现场进行灌浆试验后进行进一步的确定。
1.5 灌浆孔孔深
根据工程勘探的相关资料，我们暂且把灌浆孔的孔深定为3.5~6.Om，平均值约为4.5m，平均值的选取是以孔底到粘性土层为准。
1.6 灌浆压力
灌浆压力我们可以通过现场实验来进行相应的确定，通常的取值范围为0.3~0.5 MPa。在灌浆过程中，遇到特殊情况时，要根据具体的情况进行具体的分析然后再做适当的调整。
1.7 灌浆量
灌浆量的选取通常是按照灌浆对象土量的20%来进行相应的计算，我们也可以根据现场的实际情况来进行相应的计量，无论怎样来计算，但最终的目的是灌浆必须饱满，填满地基。
1.8 灌浆结束标准
灌浆结束标准如下：在规定的灌浆压力标准下，要求孔段吸浆量小于0.6L/min，延续30min即可以结束灌浆，或者当孔段单位吸浆量大于理论估算值时，那么此时也可以结束灌浆工作。
2 桥梁隧道施工中的灌浆施工分析
2.1 桥梁隧道施工中的灌浆施工准备工作分析。在桥梁隧道灌浆施工进行正式施工阶段之前，现场作业人员应当确保相关设备装置及材料能够按时且准确的进场。在这一过程当中，应当重点关注灌浆试验工作：灌浆压力应当合理调整，优化浆液扩散半径参数与孔距参数，确保孔位放样操作的稳定性与精确性。
2.2 桥梁隧道施工中的灌浆施工工艺分析。对于桥梁隧道工程灌浆法施工作业而言，具体操作流程如下所示：在成孔施工完成之后，应当安装灌浆管并针对成孔空口进行封堵处理，在充分搅浆并灌浆基础之上留有部分的待凝实践，进而进行封孔处理。在灌浆施工过程当中，应当重点关注以下几个方面的问题：①.成孔作业分析。选取合适直径参数钻头参照成孔方式对桥梁隧道基础进行钻进处理。若钻进过程涉及到的孔壁不稳定问题，则应当采取下导管护壁的方式对其进行问题处理；②.灌浆管安放及成孔孔口密封作业分析：一般情况下，灌浆管下部位置统称设置有孔径参数为8mm且长度参数为0.7m～1.0m的花管，花管下端位置做封口处理，其孔隙率参数多在15%左右。考虑到防止流砂在作业过程中涌进花管，现阶段大部分施工人员均采取对花管外壁进行软橡皮包扎的处理方式，但此种方式会在一定程度上导致灌浆施工无法持续进行，从而不应予以采纳；③.灌浆搅浆处理作业分析：现场作业人员应当向搅拌桨筒内注入一定量的水，采用搅拌机装置进行灌浆搅拌处理，确保搅拌的持续性与均匀性，进而加入一定硬度的硅酸盐水泥试剂进行中和反应（搅拌时间保持在3min～5min范围之内），进而在滤网过滤之下进入储浆筒储存系统当中；④.灌浆处理作业分析：灌浆作业过程当中应当依照由上至下的方式采取空口封闭纯压方式进行灌浆处理，确保灌浆深度的合理性；⑤.封口处理作业分析：灌浆施工结束之后应当对成孔进行及时的封口处理。特别值得注意的一点在于：若砂液在封口作业24h之后出现下沉现象，现场作业人员还应当以0.5：1水灰比比例制备浆液并进行二次处理。
3 结束语
伴随着交通运输事业的蓬勃发展，桥梁隧道施工在现代经济社会中所扮演的角色日渐关键。如何确保桥梁隧道施工的质量性与安全性成为了当前相关工作人员普遍所关注的问题之一。从桥梁隧道施工基础加固的角度上来说，灌浆法可以说是当前技术条件支持下应用最为普遍的加固方式之一。基于此，本文以灌浆法为研究对象，着眼于桥梁隧道施工，从桥梁隧道施工中的灌浆设计分析以及桥梁隧道施工中的灌浆施工分析这两个方面入手，围绕桥梁隧道施工中的灌浆法应用这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述，并据此论证了灌浆法积极处理恰良隧道裂缝质量问题，发挥桥梁隧道基础加固职能，提升桥梁隧道施工质量与施工效率的过程中所发挥的至关重要的作用与意义。对于桥梁隧道工程施工而言，灌浆法在实际应用过程当中所体现出的可操作性、适应性以及经济性优势极为突出。同传统意义上的基础加固方式相比，灌浆法的应用不需要对在运行桥梁隧道项目进行中断且大量开挖，从而省却了繁琐的二次换填施工作业，极大的控制了加固成本，并且确保了处理质量的高效性，有着极为深远的研究意义与价值。
参考文献：
[1] 徐建华.桥梁支座灌浆施工工艺及易产生问题的原因分析与对策措施探讨. [J].大科技·科技天地.2011.（05）.286.
[2] 杨超.陈龙美.邓景纹等.灌浆自动监测记录仪在桥梁预应力孔道灌浆施工中的应用. [C].第六届全国预应力结构理论与工程应用学术会议论文集.2010.342-345.
[3] 周先雁.栾健.王智丰等.桥梁箱梁孔道灌浆质量检测中冲击回波法的应用. [J].中南林业科技大学学报.2010.30.（10）.78-82.
灌浆法论文篇2
一、桥梁隧道施工中的灌浆设计分析
对于桥梁隧道施工作业而言，灌浆设计所涉及到的主要工作内容包括以下几个方面：①.灌浆标准设计分析：重点关注强度控制标准设计作业。一般来说，杂填土承载作用力的标准值参数应当控制在130KPa范围之内，粉细砂承载作用力参数应当控制在110KPa标准之上，且淤泥质土承载作用力参数应当控制在80KPa~110KPa参数范围之内；②.灌浆压力设计分析：对于桥梁隧道施工而言，灌浆压力标准参数的设定可以通过现场试验的方式予以确定，一般来说考虑取值在0.3MPa~0.5MPa范围之内；③.灌浆量设计分析：对于灌浆量标准参数的设计通常应参照灌浆对象总土量的1/5比例进行计算，确保灌浆能够饱满且充实地基基础；④.灌浆结束标准设计分析：在确保桥梁隧道灌浆施工压力标准达到规定限值的基础之上应当确保孔段位置吸浆量参数在0.6L/min范围之内，持续30min该种状态即可结束灌浆作业。与此同时，在测定孔段单位吸浆量参数高于理论估算吸浆量参数的情况下可以判定灌浆施工结束。
二、桥梁隧道施工中的灌浆施工分析
（一）桥梁隧道施工中的灌浆施工准备工作分析。在桥梁隧道灌浆施工进行正式施工阶段之前，现场作业人员应当确保相关设备装置及材料能够按时且准确的进场。在这一过程当中，应当重点关注灌浆试验工作：灌浆压力应当合理调整，优化浆液扩散半径参数与孔距参数，确保孔位放样操作的稳定性与精确性。
（二）桥梁隧道施工中的灌浆施工工艺分析。对于桥梁隧道工程灌浆法施工作业而言，具体操作流程如下所示：在成孔施工完成之后，应当安装灌浆管并针对成孔空口进行封堵处理，在充分搅浆并灌浆基础之上留有部分的待凝实践，进而进行封孔处理。在灌浆施工过程当中，应当重点关注以下几个方面的问题：①.成孔作业分析。选取合适直径参数钻头参照成孔方式对桥梁隧道基础进行钻进处理。若钻进过程涉及到的孔壁不稳定问题，则应当采取下导管护壁的方式对其进行问题处理；②.灌浆管安放及成孔孔口密封作业分析：一般情况下，灌浆管下部位置统称设置有孔径参数为8mm且长度参数为0.7m~1.0m的花管，花管下端位置做封口处理，其孔隙率参数多在15%左右。考虑到防止流砂在作业过程中涌进花管，现阶段大部分施工人员均采取对花管外壁进行软橡皮包扎的处理方式，但此种方式会在一定程度上导致灌浆施工无法持续进行，从而不应予以采纳；③.灌浆搅浆处理作业分析：现场作业人员应当向搅拌桨筒内注入一定量的水，采用搅拌机装置进行灌浆搅拌处理，确保搅拌的持续性与均匀性，进而加入一定硬度的硅酸盐水泥试剂进行中和反应（搅拌时间保持在3min~5min范围之内），进而在滤网过滤之下进入储浆筒储存系统当中；④.灌浆处理作业分析：灌浆作业过程当中应当依照由上至下的方式采取空口封闭纯压方式进行灌浆处理，确保灌浆深度的合理性；⑤.封口处理作业分析：灌浆施工结束之后应当对成孔进行及时的封口处理。特别值得注意的一点在于：若砂液在封口作业24h之后出现下沉现象，现场作业人员还应当以0.5：1水灰比比例制备浆液并进行二次处理。
三、结束语
对于桥梁隧道工程施工而言，灌浆法在实际应用过程当中所体现出的可操作性、适应性以及经济性优势极为突出。同传统意义上的基础加固方式相比，灌浆法的应用不需要对在运行桥梁隧道项目进行中断且大量开挖，从而省却了繁琐的二次换填施工作业，极大的控制了加固成本，并且确保了处理质量的高效性，有着极为深远的研究意义与价值。总而言之，本文针对桥梁隧道施工中的灌浆法应用问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方关注与重视。
参考文献
[1] 徐建华.桥梁支座灌浆施工工艺及易产生问题的原因分析与对策措施探讨. [J].大科技·科技天地.2011.（05）.286.
灌浆法论文篇3
灌浆技术的施工控制是一项复杂且系统，涉及面广的工程。灌浆工程看作是一个包含几个子结构的、复杂的系统，灌浆施工控制理论即是在某种“最优化”意义下求解该系统的方法和策略的统称。它除了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作用规律的数学表述、模型化和最优化技术外，还补充了公理化、因果反馈和工程分析等内容。因此，在实施灌浆施工前，相关的施工人员一定要预先做好提前的施工控制工作，如参数的选取，灌浆手段与和方法的选取，只有如此，才能使得灌浆工程得到完美实施，从而使得水利水电工程达到预期的目的，并取得一定的社会经济效益。
一、水利水电工程灌浆施工中存在的问题
1、传统的控制模型或方法舍弃了许多系统因子, 而且在大多数情况下只从子结构的范畴考虑问题, 因此, 无法协调控制(计算)精度与系统复杂程序之间的矛盾。
2、工程实践中要求施工控制理论和方法尽可能简单实用, 这是由于施工条件的局限性(工期短、现场人员理论水平不高以及造价限制等) 所造成的。从另一方面讲, 控制技术或理论的复杂性并不等于精确性。
3、由于灌浆系统的结构存在不确定性, 导致系统分析结果可能失真。因此, 要完善灌浆的施工控制就必须做好理论基础工作, 建立合理的施工控制概念结构。
二、水利水电工程灌浆施工技术
1、浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成 7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护7d ，其抗压强度应到 5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。在施工中，为了防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素，一般流动度越高，可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定，参照预制梁板压浆施工经验，采用水泥浆稠度试验漏斗，以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。在标准条件下，不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度，水泥净浆不管掺或不掺减水剂，其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此，对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16s，掺减水剂的浆体可减小到 12s，流动度最大应不大于26s。
2、灌浆准备
首先要做好灌浆机具、料物、劳力和场地等的准备工作。制浆和灌浆机械的布置应考虑灌浆泵容量的大小、输浆距离的远近、扬程高低和料场位置等因素尽量遵循施工干扰少、搬迁次数少以及电源和交通方便等原则。其次，灌浆施工前应确定好观测点位置，埋设好观测设备，并应准备好观测、试验仪器以及观测记录表和成果表。第三，对灌浆所用土料和浆液进行试验。第四，灌浆施工前应做灌浆试验。
3、灌浆工艺
灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。根据坝体分段，区别对待，单排布孔，分序钻灌孔底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则，灌浆施工过程主要包括造孔、制浆、灌浆和封孔等工序。
4、灌浆质量子系统控制
灌浆质量子系统主要包括灌入能力、可塑性以及强度特性等。其控制目标因水利枢纽工程性质与设计施工要求而变。其控制方法：根据预定的控制目标进行浆材选择，并参照下述的10个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质及施工技术工艺之间的关系，以及在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度场诸反应，使其达到最优选择。其灌浆定理概括如下：
（1）尺寸效应定理
对于渗透灌浆，浆材颗粒尺寸d必须小于被灌介质缝隙D或孔隙的尺寸R，即必须满足浆材对孔(缝)隙的尺寸效应：
R= D/d＞1
为考虑群粒的堵塞作用的累加影响，上述公式在被用于施工控制时，要求：
R= D/d≧3
应当注意，若为粒状浆液，其渗流状态除受尺寸效应控制外，同时也受下述流变效应控制。
（2）劈裂定向定理
采用劈裂灌浆方式进行灌浆时，劈裂现象必然会首先发生在载体中垂直最小主应力的平面上。
（3）劈裂判别定理
劈裂灌浆可以采用数值法来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。即对钻孔压水试验结果进行分析，可区分三类情况：当流量与水头呈线性关系时，水在裂隙中呈层流状态，灌浆载体中未发生水力劈裂；流量与水头呈平方根函数时，渗流呈紊流状态，可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的充填料被压密；当流量的增长高于水流的增长时，表明渗流断面已被扩大。
（4）吸渗反应定理
化学浆液对低透介质的渗透主要不是压渗作用，而是由于浆液对载体的润湿能力和亲和力，即所谓的吸渗作用。浆液对载体的润湿，以其接触角来表示，若接触角θ>90°，浆液是载体的润湿相，亲和力F>O，有吸渗作用；若θ＜90°，则无吸渗作用，浆液必须藉外加压力才能迫其灌入。
三、注意事项
1、严格控制浆液浓度。在灌浆施工中，应定期严格检查裂缝情况，并结合监测结果合理调整浆液浓度。一般而言，浓度较低的浆液具有较好的流动性，但也极易从灌浆范围散出，造成不必要的浪费，且易在收缩过程中使岩石缝面和水泥之间产生缝隙；浓度高的浆液流动性能较差，难以迅速有效地灌入微细裂缝，最终会影响灌浆质量。
2、注重灌浆压力的控制。控制好灌浆压力，不仅能有效避免岩石面和地面隆起，还能防止灌浆施工事故的发生。因此，灌浆压力控制在整个水利水电工程施工中具有十分重要的意义。
3、严格检查灌浆施工质量。鉴于水利水电工程的灌浆施工大都在水下进行，且大都属于隐蔽性较强的工程，因而在工程竣工后，应重点做好以下几项质量检查工作：一是加强对原始记录的检查和灌浆资料的分析；二是采用钻设检查孔的方式对固结灌浆和帷幕灌浆进行岩心钻取检查，重点检查其胶结情况，并对检查孔进行压水试验，从多方确保灌浆施工质量。
综上所述，我们不难看出水利水电工程的灌浆施工过程控制是一项复杂的、系统的、多方面的控制系统。所以，只要我们真正地理解灌浆施工工程概念、结构，控制好灌溉质量、工程费用、环境效应等子系统的控制，相信水利水电工程的基建工程将会得到更加科学、有效的建设。
参考文献：
[1] 冯涛.南水北调中线工程采空区注浆处理试验研究[J]. 人民黄河. 2012(08)
[2] 李先奎.那加水库大坝混凝土防渗墙工程施工方案[J]. 科技风. 2012(09)
灌浆法论文篇4
1 混凝土坝体裂缝对水利水电工程的影响
在现在水利水电工程中，水利水电坝体作为重要的组成部分受到了相关部门的重视，坝体的质量与水利水电工程的质量具体有息息相关的联系，如果不进行加固的措施，那么坝体在长期使用的过程中就会产生裂缝，严重影响到坝体的使用寿命。造成这一问题的主要原因就是坝体的主要施工材料为混凝土，虽然混凝土具有较高的性价比，但是在长期的使用过程中受到环境的影响较大，经常会出现腐蚀的情况，有时还会产生炭化，这是混凝土自身的特点造成的，因此，施工人员有必要在进行坝体施工的过程中对其进行加固处理，进一步强化坝体的结构，这样外界环境对坝体的影响就会降到最低，有效的提高了坝体的强度，延长使用寿命。水利工程部门要针对这一问题引起相应的重视，采取切实可行的方式对水利坝体进行加固。
2 水电站工程混凝土坝体的化学灌浆加固
经过相关实验的验证，采用化学灌浆的方式对坝体进行加固，具有较好的效果，同时还能有效的控制水利工程的质量，下面我们就对化学灌浆的加固方式进行具体的论述。
2.1 概述
化学灌浆的加固方式是一种最新推出的方法，该方法能够有效的避免混凝土结构表面产生裂缝，无论是是在何种环境中，都具有理想的效果，促进水利工程的质量向前迈进。这一方法主要适用于两种情况，其一是在深层裂缝的加固中，其二是对贯穿裂缝进行有效的修补。裂缝也分为两类，一种是死缝，一种是活缝，不同的缝隙具体有不同的处理方法，采用的材料也各不相同。前者主要应用到的材料为水泥或是溶水性强的浆材，而后者主要采用的材料为弹性聚氨酯浆材。在施工的过程中，对水利坝体的具体情况进行考察是十分必要的，经过详细的分析以及综合的论证，制定出施工方案。然后在水利坝体上钻孔打眼，将灌浆管埋放在灌浆孔中，事先要将内部进行清理，防止颗粒灰尘等落入浆材中，影响灌浆的质量。灌浆前确保水压符合施工的要求，完成灌浆后及时的将灌浆孔进行封堵。
2.2 化学灌浆材料与使用注意事项
当前，在水利坝体的加固处理过程中，化学灌浆出现的次数越来越频繁，但是针对不同的情况，施工人员采用的浆液也具有不同的种类。主要分为两种，一种是环氧浆液，一种是丙凝浆液。前者以环氧树脂为主要的成分，而后者的主要成分为丙烯酰胺。环氧浆液的主要优势在于具有较强的可灌性以及渗透性，养护的时间也较短，丙凝浆液主要在细微的裂缝中使用，同样具有较强的可灌性，同时，还具有较强的抗挤力，受到施工人员的青睐。在选用这两种浆液时，首先要观察水利坝体中出现的裂缝属于何种程度，如果程度不深，宽度较小，建议采用环氧浆液进行处理，相反的，如果宽度较大，那么可以采用两种方法同时进行的方式，先进行丙凝浆液的灌注，再将环氧浆液灌注其中。值得注意的是，采用任何一种浆液，都应该确保施工环境的温度在12℃～16℃之间。
2.3 具体施工
在进行化学灌浆施工的过程中，裂缝清洗是首要的工作，主要是将裂缝表面的杂质清理干净，有些裂缝处还存在混凝土的钙化物质，这些杂质如果不得到及时的清理，会影响灌浆的质量。在清理时，可以采用高压水枪进行清洗，或是使用钢刷将裂缝表面的杂质清除掉。紧接着就可以开展化学灌浆了，这期间要保证充分与裂缝中的砂石进行结合，确保灌浆的完整性。待完成灌浆后，将表面封堵起来。完成灌浆后，还要将表面清理干净，在裂缝的两端分别打孔，将钢筋穿插其中，最后拉紧两端的坝体。
2.4 混凝土坝体化学灌浆质量控制
混凝土坝体化学灌浆过程的控制是保障灌浆质量、保障坝体加固的关键。在施工过程中要通过材料控制、操作方法控制、工艺技术控制等方式保障混凝土坝体化学灌浆质量。首先，要通过对裂缝的勘察与分析，选用适宜的灌浆材料，并在灌浆材料配置过程中严格控制配比，保障灌浆材料质量，为混凝土坝体化学灌浆施工质量打下基础。在施工过程中，还要根据裂缝的情况，单孔一次灌浆或停灌结合等工艺方式，满足裂缝灌浆要求，保障灌浆质量。由于环氧材料需一定时间才能固化，因此在灌浆达到一定量后，需停止灌浆，待环氧浆液达到一定固化后再继续进行灌浆。在进行灌浆施工时，还要根据裂缝走向、裂缝内混凝土情况等进行压力与渗透的控制。如混凝土裂缝内部还有其他横向裂缝，则需在灌浆过程中考虑到横向劣等情况，加大压力，使灌浆材料渗透范围增大，保障灌浆质量。如裂缝内部无其他裂缝，则需在灌浆时控制灌浆压力与渗透范围，压力过小或范围过小，将导致灌浆不饱满，裂缝没有完全堵死，影响灌浆质量。
3 坝体化学灌浆施工质量管理
混凝土坝体一旦出现裂缝其力学结构的变化将导致坝体承受力大幅下降，严重影响坝体安全。因此，即使进行坝体化学灌浆处理，加固坝体时保障水利工程安全稳定运行的关键。在日常坝体检测中，检查人员必须严格遵守职业道德，严密监控坝体情况，及时发现坝体裂缝，并向上级汇报。坝体养护企业或部门，要建立健全的施工质量管理体系，通过对坝体施工技术文件以及裂缝勘探资料的分析，选用适宜的灌浆材料与工艺。在施工过程中通过健全的质量管理体系以及施工技术管理体系的双重控制，保障坝体化学灌浆施工质量。
结束语
混凝土坝体化学灌浆加固技术的应用已非常广泛，技术也非常成熟。灌浆施工过程只需通过对施工过程材料控制与技术管理即能很好的保障灌浆质量，保障坝体强度。水利水电工程坝体除在出现裂缝时及时进行化学灌浆加固，还需在日常管理过程中注意混凝土坝体的其他病害，并通过日常养护与定期养护对可能发生的损坏进行防护。减少混凝土坝体裂缝、病害的出现，在裂缝出现初期及时进行加固处理，避免裂缝进一步扩大造成坝体安全隐患。
参考文献
[1]龚冬艳.刍议某水库填灌浆加固处理技术[J].经营管理者，2009（15）.
灌浆法论文篇5
水利工程在我国具有着发展速度快、发展空间广阔的特点，但是需要我们引起注意的是，在我国水利工程获得飞速发展的同时，国内可以用来建设水利工程的地基却是越来越少，所以，基础灌浆技术在我国获得了在更大范围上的应用同时，更加注重基础灌浆技术与地质条件的适应性。在水利工程中，灌浆技术是进行地基处理中比较常用而且十分重要的工程措施，广泛地应用于大坝坝体的加固处理与防渗工程中。水利工程的特殊要求使得它们的地基必须经过处理，才能达到水利工程必须有的防渗与稳定的各项性能要求。
也正是因为如此，基础灌浆施工技术在水利工程的施工中有着非常重要的地位。目前基础灌浆施工技术成为了水利工程施工中的重要研究课题之一。
二、基础灌浆施工技术在水利工程中的具体应用
1.灌浆施工技术在岩溶地段施工的应用
岩溶发育地段的灌浆一般多凭经验或参考同类工程的实践和灌浆试验成果进行。岩溶地段灌浆根据有无充填物采用不同的方法处理。但是有填充物施工更加困难一些。
面对有填充物的岩溶地段，应该以岩溶的深浅及大小来确定不施工技术。
1.1采用高压灌浆进行岩溶地段的施工。处理岩溶的时候通常运用不冲洗高压水泥灌浆，也就是为了达到使填充物挤压密实的目的，采用比较的高灌浆压力进行处理，借此提高其稳定性与抗渗性。除此之外，高压灌浆还具有劈裂作用，能够让水泥以条带状向土体中穿插，并形成网格状的包裹，大大提高了坝体的稳定性。
1.2采用高压旋喷灌浆进行岩溶地段的施工。高压旋喷灌浆主要是利用钻机把带有特殊喷嘴的灌浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度的圆柱体（称为旋喷桩），从而使地基得到加固。[1]
1.3基础灌浆施工技术在浅层含泥岩溶中的运用。浅层含泥岩溶主要表现为大规模的岩溶露出在周周或者埋藏较浅，这时候首先要把填充物挖出，而后将水泥进行回填，最后进行灌浆的处理。
1.4基础灌浆施工技术在深层岩溶中的运用。如果岩溶埋藏超过50m，那么就属于深层岩溶。对于深层岩溶来说，假如运用旋喷法或者花管法等类似的辅助措置都有困难的时候，我们可以采用灌浆技术在岩溶周围进行灌浆，让岩溶的填充物在水泥的作用之下逐步受到挤压并最终固化，最后在岩溶的溶洞位置按照逐序加密的原则进行钻孔灌浆作业。
2.水利工程中的大吸浆量情况的灌注方法
通常来说，在水利工程中的岩缝灌浆一般会在1-3h内结束，单位耗灰量也会小于或者等于120-220kg/m。这时候，只要按照正常的施工工序就可以。然而对于有时候会出现的岩缝大吸浆量导致灌浆难以结束的情况，需要采取相关措施来解决。出现这种情况的主要原因就是特殊的地层结构条件会导致水泥浆从附近的地表溢出或者沿着某一个固定的通道逐渐流失。
对于这种情况应该遵守以下几个施工原则：
2.1采用限流措施。限制注入率不大于10-15L/min，以减小浆液在裂隙里的流动速度，促使浆液尽快沉积。待注入率明显减小后，将压力升高，使注入率基本保持在10-15L/min的水平，直至达到灌浆结束标准后结束灌浆。[2]
2.2采用降压处理方法。采用降低压力甚至是自流的方式来进行灌浆处理，等待浆体凝固并且不能流动之后在逐步恢复灌浆压力，按照正常工序进行处理。 2.3采用多次灌浆的处理方法。多次灌浆也就是间歇性灌浆，即一定灌浆数量或者灌浆时间为标准，达到这个标准的时候便要中断灌浆，在等待一定的时间后继续灌浆。至于具体的灌浆间隔时间可以根据工程的要求、灌浆目的以及地质情况等视情况不同而设定，但是通常不要超过2-8h。
这种特殊情况的灌浆，结束时不一定要达到设计压力；若无法在设计压力下结束灌浆，可低压结束灌浆，待凝一段时间后扫孔、复灌，复灌时争取在设计压力下结束灌浆。[3]
3.灌浆施工技术在严重漏水的情况下的运用
在水利工程施工中出现严重漏水的情况一般有两个诱因。第一是水利工程的建设选址在可溶性岩石地区，这样的地质条件极容易形成喀斯特溶洞以及溶沟，并出现严重漏水的情况。运用常规的灌浆手法不仅收效甚微，而且成本巨大，因此有必要采用其他的解决方法。
3.1采用模袋灌浆的处理方法。模袋是一种强度非常高的纺织品，其材料大多是尼龙、聚丙烯或者聚酯等，因而也具有非常好的耐磨性能。采用模袋灌浆，浆中的水分会在浆的压力之下渗出，而浆中的沙石等颗粒却会留在模袋中。这样水泥的水灰比降低了，凝固时间缩短了，固结强度增强了。
除此之外，受到模袋的束缚，水泥在水下不具有流散特性，不会被流水冲走；模袋的“变形能力”可以使其适应多种的形状的溶洞，有利于溶洞的堵塞。
3.2采用充填级配料进行处理。通俗来说，就是用比较粘稠的水泥冲灌砾石与粗砂，在砾石的冲灌过程中要注意砾石的使用直径应该是从小到大的。假如在此之后仍然没有很好地的收效，则可以用比较粘稠的水泥冲灌级配料。这时候的级配料应该包括：砂石、砾石以及土等具有粗细不均颗粒的混合料，可以形成自然的反过滤层。级配料灌入的数量应当灵活掌握，既可以是200kg，也可以1000kg。充填粒料的目的，主要是希望用某一级砾石在窄缝处形成“架桥”，迅速将缝隙在中途堵住，以便于形成反滤层，最后将通道堵死。[4]
三、结语
以上的各种基础灌浆技术都具有显著的优点和明确的缺点。比如，灌浆施工技术在岩溶地段施工中更多是要求经验和对类似工程的借鉴；大吸浆量情况下的基础灌浆技术虽然简便，但是容易因为浆液的扩散造成浪费；严重漏水的情况下的基础灌浆技术操作比较复杂，控制灌浆的核心思想既起到了很好的灌浆效果又在一定程度上节约了用料。我们在进行水利工程的基础施工的过程中应该充分地扬长避短，争取每一种基础灌浆技术都可以发挥最大效益。
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灌浆法论文篇6
1 排水固结法
1.1排水固结法原理
饱和软粘土含水量大、孔隙比大、颗粒细，因而压缩性高、强度低、透水性差。在该地基上直接修建筑物或进行填方工程时，由于在荷载作用下会产生很大的固结沉降和沉降差，且地基土强度不够，其承载力和稳定性也往往不能满足工程要求，在工程实践中，常采用排水固结法对软粘土地基进行处理。
根据太沙基固结理论，饱和粘性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比。为了加速土层固结，最有效的方法是增加土层排水途径，缩短排水距离。因此常在被加固地基中置入砂井、塑料排水板等竖向排水体，使土层中孔隙水主要从水平向通过砂井和部分从竖向排出，砂井缩短了排水距离，因而大大加速了地基的固结速率。
1.2用排水固结原理加固地基的方法
排水固结法的实施有两个方面，一是加载预压；另一是排水，即在地基中做排水通道，以缩短孔隙水渗流距离，加速地基土固结过程。
1.2.1预压方法
预压方法有堆载法、真空法、降低地下水位法等。在实际中，可单独使用一种方法，也可将几种方法联合使用。
1）堆载预压法
堆载预压法是工程上常用的有效方法，堆载一般用填土、砂石等散粒材料，当采用加载预压时必须控制加载速度，制定出分级加载计划，以防地基在预压过程中丧失稳定性，因而所需工期较长。
2）真空预压法
真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜，使与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内产生一个负压，促使孔隙水从砂井排出，达到固结的目的。
真空预压法适用于一般软粘土地基，但在粘土层与透水层相间的地基，抽真空时地下水会大量流入，不可能得到规定的负压，故不宜采用此法。
3）降低地下水位法
地基土中地下水位下降，则土的自重有效应力增加，促使地基土体固结。
降低地下水位法最适宜于砂或砂性土地基，也适用于软粘土层上存在砂或砂性土的情况。对于深厚的软粘土层，为加速其固结，可设置砂井，并采用井点降低地下水位。但降低地下水位，可能引起邻近建筑物基础的附加沉降，对此必须引起足够的重视。
1.2.2排水方法
排水方法是在地基中置入排水体，以缩短土层排水距离。竖向排水体可用就地灌筑砂井、袋装砂井、塑料排水板等做成。水平排水体一般由地基表面的砂垫层组成。当软粘土层较薄，或土的渗透性较好而施工期又较长时，可仅在地表铺设一定厚度的砂垫层，当加载后，土层中的孔隙水竖向流入砂垫层而排出。对于厚度大、透水性又很差的软粘土，需同时用水平排水体和竖向排水体构成排水系统，使土层孔隙水由竖向排水体流入水平排水体。
一般工程应用总是综合考虑预压和排水两种措施，最常用的方法是砂井预压固结法。
也可以用类似的机具将石灰粉末与地基土进行搅拌形成石灰土桩。石灰与土进行离子交换和凝硬作用而使加固土硬化。初步研究表明当一般石灰用量（按重量计）为10%~12%以内时，石灰土强度随石灰含量的增加而提高，对不排水抗剪强度为10kPa~15kPa的软粘土，石灰与土搅拌后的强度通常可达原土强度的10~15倍。但石灰含量超过12%后抗剪强度不再增大。
无论是水泥土桩或石灰土桩都与四周原位土形成复合地基。故应采用复合地基理论进行分析。
深层搅拌法用于处理比较软弱的地基，适用的土类为淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力特征值不大于120kPa的软粘土。
1.3排水固结法施工
1.3.1施工
应用排水固结法加固软粘土地基，其施工顺序如下：1）铺设水平排水垫层；2）设置竖向排水体；3）埋设观测设备；4）实施预压；5）检查预压效果；6）若不满足设计要求，则更改设计至满足设计要求为止。从施工角度分析，要保证排水固结法的加固效果，主要要做好3个环节，即铺设水平排水垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。
1.3.2现场观测
在采用排水固结法加固地基时，应根据现场观测资料分析地基在堆载预压过程中和竣工后的固结、强度和沉降的变化，其不仅是发展理论及评价处理效果的依据，同时也可及时防止因设计和施工的不完善而引起的意外工程事故。工程上通常应进行孔隙水压力观测、沉降观测、侧向位移观测等。
2灌浆法
灌浆法是用液压或气压把能凝固的浆液注入有缝隙的岩土介质或物体中，以改善灌浆对象的物理力学性质，适应各类建筑工程的需要。下面主要介绍与地基处理有关的灌浆法。
2.1灌浆的目的及应用
灌浆的主要目的有：
1）加固。提高岩土的力学强度和变形模量，增强基础与周围岩土介质之间的结合，提高地基承载力，减少地基压缩变形，保证土体稳定性；
2）纠偏。使已发生不均匀沉降的建筑物恢复正常位置；
3）防渗。降低岩土渗透性，减少渗流量，提高抗渗能力；
4）堵漏。截断岩土中渗透水流。
灌浆法适用于土木工程中的各个领域。
2.2灌浆材料
灌浆工程中所用的浆液是由主剂（原材料）、溶剂（水或其它溶剂）及各种外加剂混合而成，通常所说的灌浆材料，是指浆液中所用的主剂。
灌浆材料常分为粒状浆材和化学浆材两个系统，其后再按材料的主要特点细分为不稳定粒状浆材、稳定粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材等四类。
2.3灌浆理论
在地基处理中，灌浆工艺的实施可有不同途径，其灌浆机理可归纳为四类，即渗入性灌浆（或称压力灌浆、渗透灌浆）、劈裂灌浆、压密灌浆和电动化学灌浆。
2.3.1渗入性灌浆
渗入性灌浆是指在灌浆压力作用下，浆液在不扰动和破坏地层结构的条件下渗入岩土缝隙的灌浆。浆液的渗入与水在土中渗透相似，灌浆压力相对较低。
2.3.2劈裂灌浆
劈裂灌浆是利用水力劈裂原理，用较大的灌浆压力，使浆液克服地层初始应力和抗拉强度，使其沿小主应力作用的平面上发生劈裂，人为地制造或扩大岩土缝隙，以提高低透水性地基的可灌性和注浆量，从而获得更为满意的灌浆效果。在土层中的劈裂灌浆机理可用有效应力的库仑―莫尔破坏准则说明。地层中由于灌浆压力的作用，将使砂砾石土的有效应力减小。当灌浆压力pe达到下式的条件时，将导致地层破坏：
式中h-灌浆段深度；hw-地下水位高度；K-扣除浮力的小主应力与大主应力之比。
上式所代表的破坏机理可用莫尔包线解释。由于孔隙水压力和灌浆压力使有效应力逐渐减小，最终应力圆与破坏包线相接，表明地层已开始劈裂。
由劈裂灌浆的特点可知，它可应用于低透水性的岩土地层；而在不利的地质条件下，如有流动的地下水或不均匀地层情况时，可先用低强度、早胶凝的浆液灌注，再用劈裂灌浆的方法达到灌浆目的。
2.3.3压密灌浆
压密灌浆是用高压泵将稠度大的水泥浆或水泥砂浆压入预先钻好的孔内，浓浆在高压下向周围扩散，对土体起到排挤和压密作用，形成球状或圆柱状的浆泡。浆泡与土有明显的分界面。浆泡的横截面直径可达到1m或更大。
向外扩张的浆泡将在土体中引起复杂径向和切向应力体系。紧靠浆泡处的土体将遭受严重破坏和剪切，并形成塑性区，在此区内土体的密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土体则基本上发生弹性变形。实践表明，离浆泡界面0.3m~2.0m以内的土体都能受到明显的加密。
压密灌浆用于加固密度较低的软弱土有较好效果，但不适用于会进一步分解的有机质土。对受挤压后会出现较大孔隙水压力的饱和粘土，使用也要慎重。
压密灌浆特别适用于调整已经建成的建筑物的不均匀沉降。高压浆液在地基中从侧向施加压力，浆泡逐渐增大，使地基各部位按需要产生不同程度的上抬，上抬量可达10cm~30cm，其精度可控制在3mm内，从而使建筑物恢复到正常位置。压密灌浆还可用于托换方法不能加固的筏基以下土层（即将筏基临时打洞灌浆）；可用于减小地下管道设备与建筑物之间的不均匀沉降；当地基内有大孔隙或土洞时也可用压密灌浆填充。
2.3.4电动化学灌浆
如地基土的渗透系数k
3结论
排水固结法的应用解决地基的沉降和稳定问题，使得地基的承载力大大的得到提高，以保证地基的稳定性并且缩短了工程的工期，而与此同时，灌浆法的应用领域也日益广泛，其繁多的浆材满足着各类建筑工程和不同地基条件的需要，这就使建筑工程和不同地基条件的防渗加固工作的效率大大得到提高。
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灌浆法论文篇7
灌浆法是利用液压、气压或电化学法原理，对下沉部分钻孔，孔深应穿透薄弱层，然后通过注浆管将浆液均匀的注入地层中，浆液以充填、渗透和挤等方式灌入填料的空隙，经人工控制一定时间后，浆液均匀地注入地层中，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结为一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定的“结石体”，防止或减弱路基的再下沉。
1.灌浆材料的选择
灌浆材料通常分为粒状浆材、不稳定的粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材等几类。软土路基处理过程中，常用粒状浆材。粒状浆材主要以硅酸盐水泥、粘土、粉煤灰等构成，来源丰富，价格低廉，操作工艺简单，广泛用于地基加固灌浆中。但因其粒径大，可注性差，不宜用于防渗、堵水灌浆工程中。化学浆材一般都可注入，主要用于防渗，堵漏加固工程。水泥浆是以水泥为主加水配制成的浆液，根据工程需要加入一定的外加剂（速凝剂、早强剂、悬溶剂等）来改变浆液性能。水泥浆所用水泥主要为硅酸盐水泥、矿渣水泥等，其来源丰富、价格低廉，浆液结实强度高、抗渗性能好，制浆工艺简单、操作方便。水泥粉煤灰浆主要有水泥、粉煤灰组成。粉煤灰掺入普通水泥中作为灌浆材料使用，其主要作为在于节约水泥，降低成本。粉煤灰水泥浆材的突出优点还在于粉煤灰能使浆液中的酸性氧化物（Al2O3和SiO2）含量增加，它们能与水泥水化析出的部分氢氧化钙发生二次反应而生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等较稳定的低钙水化物，从而使浆液结合的抗溶蚀能力和防渗帷幕的耐久性提高。
一、桥梁隧道概况
该桥全长为42m，桥梁跨径组合为3×14m，桥宽组合为1.5m+12.0m+1.5m。下部结构为柱式墩配扩大基础，桥台为U型桥台配扩大基础。桥梁设计荷载为汽-20级。桥台、桥墩均存在台帽中间始至台身的裂缝，宽2mm，长3m；桥台端头存在9mm宽的裂缝；桥墩上游侧防震挡块开裂；桥台锥坡存在砌浆脱落，砌石松动现象。墩台身的裂缝，应为墩台不均匀沉降等原因造成，因此，本文对墩台基础采用灌浆法进行加固处理。
二、灌浆加固方法
所谓灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，在较高的灌浆压力作用之下，将某些能固化的浆液注入到各种介质的裂缝或孔隙之中，从而来改善地基的物理和化学性能，灌浆加固的主要作用是让水泥或其他浆液通过渗透、充填和压密扩展形成浆脉，进而来形成相应的浆柱体。浆柱体通过与压密的地基土进行进一步合成来形成复合地基，它们之间进行相互作用从而达到控制沉降和提高地基承载力的目的。
三、灌浆设计
1、灌浆标准
（1）强度控制标准
对墩台基础进行灌浆之后,杂填土的承载力标准值(fk)要求达到130KPa,淤泥或淤质土的承载力标准值(fk)要求达到80～100KPa,粉细砂的承载力标准值(fk)值要求大于110KPa,复合地基承载力标准值(fk)要求不得小于130KPa。
（2）施工控制标准
制定相应的施工控制标准是获得最佳灌浆效果的必要保证。本次对墩台基础进行灌浆，由于墩台基础具有均一性差、孔隙变化比较大和理论耗浆量不定等特点，因此我们不能单纯用理论耗浆量来进行控制，与此同时，我们还要按耗浆量降低率来进行相应的控制。
2、灌浆段选择
本次灌浆段的选择区域主要为墩台基础的四周。
3、浆材及配方设计
本文的灌浆材料我们选用水泥粉煤灰浆液，相应的浆液配比为∶水泥∶粉煤灰的比例为4∶1，水灰比为0.5～0.55，水泥我们选用强度为32.5的普通硅酸盐水泥。
4、浆液扩散半径(r)的确定
由于墩台基础的地质具有均一性差，孔隙率和渗透系数变化比较大等特点，因此在进行具体的灌浆过程中，用理论公式来计算出来的浆液扩散半径不合适，现据大量的经验数据我们暂且把浆液扩散半径的值定为1.5m，具体的数值在现场进行灌浆试验后进行进一步的确定。
5、灌浆孔位布置
6、灌浆孔孔深
根据工程勘探的相关资料，我们暂且把灌浆孔的孔深定为3.5~6.Om，平均值约为4.5m，平均值的选取是以孔底到粘性土层为准。
7、灌浆压力
灌浆压力我们可以通过现场实验来进行相应的确定，通常的取值范围为0.3~0.5MPa。在灌浆过程中，遇到特殊情况时，要根据具体的情况进行具体的分析然后再做适当的调整。
8、灌浆量
灌浆量的选取通常是按照灌浆对象土量的20%来进行相应的计算，我们也可以根据现场的实际情况来进行相应的计量，无论怎样来计算，但最终的目的是灌浆必须饱满，填满地基。
9、灌浆结束标准
灌浆结束标准如下：在规定的灌浆压力标准下，要求孔段吸浆量小于0.6L/min，延续30min即可以结束灌浆，或者当孔段单位吸浆量大于理论估算值时，那么此时也可以结束灌浆工作。
四、灌浆施工
1、施工准备
在进行正式施工之前，我们必须要保证设备器具和相应的材料能够准确按时到场，重点是要做好灌浆试验工作，其中包括调整好灌浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。
2、施工工艺
灌浆施工的工艺流产如下：成孔安放灌浆管并且进行孔口封堵搅浆灌浆待凝成孔安放灌浆管并且进行孔口封堵搅浆灌浆封孔。
灌浆施工的技术要点主要有以下几个方面：
（1）成孔。直径为89mm的钻头对准孔位之后，采用成孔的方法进行钻进。在杂填土中进行钻进时，如果相应的孔壁不稳，那么我们可以下护壁导管：当钻进到淤泥或淤泥质土中或粉性土之中时，首先要下入导管护壁，然后采取捞砂筒取砂成孔的方法直至钻到粘性土层中。
（2）灌浆管的安放和孔口封堵。灌浆管的下端通常设置有0.7～1.0m长且下端封口的花管，花管的孔径8mm，孔隙率通常为15%左右；通过在花管外壁包扎一层软橡皮来防止流沙涌进到花管中，从而导致灌浆工作的无法进行。
（3）搅浆。首先要将搅拌浆的筒内注入预定的水量，然后开动搅拌机进行均匀的搅拌，接着渐渐加入硬度为32.5的普通硅酸盐水泥直到预定的用量，进行搅拌3～5min之后就可以将浆液通过过滤网流到储浆筒内准备灌浆。
（4）灌浆。在进行具体的灌浆过程中，灌浆要自上而下孔口封闭纯压式灌浆，直至达到预定的深度。
（5）封口。在进行灌浆工作结束之后，要进行及时的封口，封口过24h之后如果砂液已经下沉，那么我们还需要补充水灰比为0.5的浆液直至顶面。
五、灌浆效果
通过本工程实践，采取灌浆加固技术，很好的解决了墩台身的裂缝处理，为同类工程结构裂缝积累了一定的经验。需要强调的是，在注浆过程中一定控制好水灰比及注浆压力，这样才能保证注浆质量，达到加固效果。
六、结语
灌浆法加固墩台基础是一种简便易行、较为经济的处治措施,避免了传统的加固方法需中断交通后大开挖,重新换填施工,造成经济上极大浪费,且处理质量难以保证,带来不良的社会影响。因此,对于因沉降不均产生裂缝的墩台基础的加固处理中可优先考虑灌浆法。
参考文献
灌浆法论文篇8
对墩台裂缝的预防和治理是公路桥梁隧道施工中的重要工作内容， 而实际施工中， 由于墩台的不均匀沉降或墩台自身裂缝等原因， 桥台、 桥墩常出现不同程度的裂缝， 对桥梁隧道工程的安全性能和服务性能产生严重的影响。 本文通过桥梁隧道施工实例证明： 公路桥梁隧道施工中， 利用灌浆法对施工中出现的裂缝进行修补， 能够达到加固桥梁基础的目的， 使用效果较为理想， 应得到广泛运用。
1 工程概况
某公路桥梁隧道， 桥全长为42m， 桥梁的跨径组合为3m×14m，桥宽组合为1.5m +12.0m +1.5m。该桥梁隧道的下部结构为柱式墩配扩大基础， 桥台为U型桥台配扩大基础。该桥梁隧道施工中发现以下问题： a）桥墩、 桥台存在裂缝，范围是台帽中间到台身， 宽度约为2mm， 长度约为3m； b）桥墩上游侧防震挡块开裂； c）桥台砌石出现松动现象。 对上述问题的成因进行分析， 认为裂缝的产生原因为墩台不均匀沉降， 以及墩台开裂。 为了在施工过程中有效解决上述问题， 及时控制裂缝的范围和深度， 保障公路桥梁隧道施工质量， 本工程采用灌浆法对桥梁基础进行加固施工。
2 灌浆法加固的原理
利用灌浆法加固桥梁基础指的是运用液压、 气压、 电化学原理， 在压力作用下将浆液注入桥梁基础的裂缝和空隙中， 从而达到填补裂缝， 加固基础的目的。灌浆法的主要作用是通过灌浆来改善基础的化学性质以及物理性质， 在灌浆过程中， 浆液渗透到裂缝和孔隙中， 并形成浆脉， 进而形成浆柱体， 浆柱体与桥梁基础结合后形成符合基础， 从而有效提高桥梁基础的承载能力， 并减轻墩台不均匀沉降的问题。
3 灌浆法加固桥梁隧道基础方案设计
合理设计施工方案是保障灌浆法加固桥梁隧道基础施工质量的重要前提， 灌浆法加固桥梁隧道基础的方案设计应包含以下几项内容。
3.1 灌浆施工控制标准
灌浆强度控制标准： 灌浆后，要求杂填土的承载力标准值达到130kPa， 淤泥或淤质泥的承载力标准值达到80kPa以上， 复合地基的承载力要达到130kPa以上。灌浆施工质量控制标准： 灌浆施工的质量控制标准应视桥梁隧道工程施工设计要求和施工控制标准而定， 对于桥梁基础的加固施工没有特定的施工质量衡量标准， 由于不同工程桥梁基础的均一性、 裂缝数量、 裂缝程度和理论耗浆都不相同， 因而对桥梁墩台灌浆施工效果应结合工程实际情况制定一套科学的质量控制标准， 从而保障灌浆加固施工的有效开展。
3.2 灌浆施工段的选择
结合桥梁隧道基础的不均匀沉降程度、 裂缝等病害的范围和严重程度选择灌浆加固施工段，本工程主要对墩台基础四周进行加固。
3.3 浆材配比
本工程以水泥粉煤灰浆液作为灌浆材料， 这种浆材所用的材料包括粉煤灰、 水泥等， 本工程施工中采用的水泥： 粉煤灰比为4∶1； 水灰比在0.5～0.55左右； 水泥种类为普通硅酸盐水泥， 水泥的强度是32.5。
3.4 扩散半径
由于实际施工中墩台基础的地质存在不同程度的差异， 墩台的孔隙率和渗透系数也存在一定的变化， 因而不能以公式计算得到的扩散半径作为实际施工中的灌浆扩散半径。 本工程施工中首先通过大量经验将扩散半径确定为1.5m， 实际施工中结合具体情况对扩散半径进行适当调整。
3.5 布孔
灌浆施工的布孔分布、 布孔位置是否合理直接影响着灌浆施工对桥梁基础的加固效果， 本工程的灌浆布孔采用梅花形分布，成孔直径为9cm， 孔深为5cm。
3.6 灌浆施工操作
本工程灌浆施工操作方案设计如下：
a）灌浆孔深度 结合勘探资料将灌浆孔的深度范围确定为3.5～6.0m；
b）灌浆压力 在施工现场通过实验确定灌浆压力，一般来说桥梁基础灌浆加固的灌浆压力在0.3～0.5MPa左右， 灌浆过程中如遇到特殊地质及其他特殊情况应进行合理分析再调整灌浆压力；
c）灌浆量 灌浆施工的最终要求是达到灌浆饱满， 使浆液充满地基， 因而无论是通过理论公式（即灌浆量为对象土量的20%）还是通过经验判断 ， 灌浆量的计量都应以饱满、 填满地基为准；
d）灌浆结束标准 规定灌浆压力下， 当孔段吸浆量不大于0.6L/min 时 ， 延续 30min 方可结束灌注。
4 灌浆施工
灌浆法加固桥梁隧道基础的具体施工对策如下。
4.1 施工准备
进行灌浆施工前首先要做好灌浆施工准备， 施工准备包括以下内容：
a）准备好灌浆施工所用的机具设备；
b）准备好灌浆施工所需的各种浆材；
c）开展灌浆试验， 通过试验确定合理的灌浆扩散半径、 灌浆孔距等；
d）施工现场组织到位， 施工人员、 技术人员就位， 合理安排灌浆施工进度， 组织施工现场质量控制和监督人员。
4.2 施工流程及施工工艺
灌浆法加固公路桥梁隧道基础的施工流程如下： 道基础灌浆施工应按以下流程进行： 成孔安放浆管和封堵孔口搅浆灌浆待凝成孔安放灌浆管和封堵孔口搅浆灌浆封孔。
施工工艺： 灌浆法加固桥梁墩台施工中应控制好以下几项施工工艺：
a）成孔 采用直径为89mm的钻头正对孔位钻进 ， 当钻头钻进至粉性土中时， 应先下入导管护壁， 再通过捞砂筒取砂成孔钻至粘性土中；
b）安放灌浆管和封堵孔口 将软橡皮包裹在花管外壁来阻隔泥沙防止泥沙涌入花管；
c）搅拌 将一定量的水导入搅拌桨筒， 再用搅拌机搅拌， 再加入预定量的水泥， 继续搅拌3～5min后过 滤 浆 液 备 用 ；
d）灌浆 灌浆施工过程中应按照自上而下的顺序进行孔口封闭纯压式灌浆， 直至浆液饱满， 填满基础， 达到设计深度为止；
e）封孔 当灌浆施工达到结束标准后， 应及时进行封孔操作， 封孔过后24h还需要对孔口进行检查，当浆液下沉后还需要进行补浆，直至浆液达到顶面。
5 结语
综上所述， 灌浆法对于公路桥梁隧道基础的加固效果理想，且施工流程较为简单， 施工操作难度较低， 经济可行， 同时也避免了传统加固方法造成的浪费和质量隐患。 今后的公路桥梁隧道施工中， 如需对墩台基础进行加固， 应首先考虑运用灌浆加固法。 此外， 应结合工程实际不断优化浆材配合比、 优化布孔方案和改进灌注工艺， 进而更好地解决墩台裂缝问题， 显著提升桥梁基础的承载力。
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灌浆法论文篇9
一、灌浆技术在水利水电工程中应用的不足之处
（一）局限性
水利水电工程建设过程中，灌浆施工具有极大的局限性，主要体现在施工造价低、施工周期较短、施工人员水平不足等方面。基于这些方面的共同影响，施工人员在开展灌浆作业时，需要对施工技术进行综合考虑，确保其具有良好的实用性以及经济性。除此之外，施工人员还要树立正确的施工理念，现阶段，很多施工人员会产生一种施工理论与技术复杂性越强，其精确度越高，而科学实验证明，理论、技术的复杂性并不会对灌浆施工的精确度造成直接影响。
（二）舍弃系统因子
应用传统的灌浆模型进行施工作业，往往会舍弃大量的系统因子。出现这种现象的根本原因是施工人员在作业过程中，以子系统结构为着重点进行考虑，导致控制系统程序存在较大的复杂性，难以合理有效的调节灌浆施工精度，进而影响灌浆施工质量，制约工程整体能效的发挥程度。
（三）不稳定
水利水电工程施工建设过程中，普遍存在的一种灌浆施工问题便是缺乏稳定性。稳定性的缺失将会在很大程度上影响施工分析结果，导致分析数据丧失准确性以及可行性。因此，在实际灌浆施工过程中，施工人员要具备良好的理论基础，基于科学理论的指导，控制施工结构，从而确保灌浆施工具有良好的稳定性。
二、灌浆技术在水利水电工程中的应用
（一）无塞灌浆
应用无塞灌浆法，首先，施工人员要钻一个灌浆孔，尺寸规格应在75mm左右，并确保其深度范围在1.5m-2.5m范围之内；然后在孔内直接置入无缝钢管或是钻杆，并以其为射浆管，孔壁与射浆管之间的孔隙为回浆管；最后，在灌浆完成后，施工人员需要将射浆管从孔内提出，重新更换钻具后，无需待凝便可以实施下一阶段的钻孔灌浆作业。无塞灌浆技术的优点主要体现在以下两个方面：一是，择取无塞灌浆法，可以有效提高工程施工效率，缩短工程建设周期；二是，提高灌浆质量。例如，我国某水利水电工程在灌浆施工过程中，施工单位为了对比哪种灌浆方法更为有效，施工单位先采取传统的塞帐幕灌浆法，并进行压水检验；然后利用无塞灌浆法实施相同工序作业，并进行压水检验，结果表明，应用无塞灌浆法不仅可以大幅度提高施工效率，缩短施工周期，还可以降低漏水现象的发生概率，提高灌浆施工质量。
（二）诱导灌浆
诱导灌浆法是水利水电工程常用的灌浆技术。应用诱导灌浆法，施工人员在设计灌浆施工时，要结合工程具体需求，创作条件设计，这样不仅可以确保灌浆施工具有良好的防渗漏性能，还能有效阻挡泥土的边侧压力。除此之外，施工人员还要基于设计方案的指导，对流动浆液范围进行合理有效的控制，这样可以为工程加固作业奠定良好的基础环境，从而有效强化加固作业的整体质量。
（三）混凝土裂缝灌浆
水利水电工程最初应用混凝土裂缝灌浆技术最为广泛的环节为大坝施工环节，经过长期发展才逐渐演变为工程建筑项目施工应用技术。经过施工人员对长期应用的总结，可知，修补工程混凝土裂缝时，应用环氧灌浆技术，具有良好的施工效果与经济性能。环氧灌浆技术的应用为水利水电工程的混凝土裂缝修补工程提供了全新的施工方案。现阶段，随着环氧灌浆技术的日益普及，其逐渐受到了很多工程建设的广泛应用与大力推广，例如，抗冻地面修缮工程、大型水坝修建工程以及建筑大梁修建工程等。科学技术不断创新与发展，必将促使混凝土灌浆技术更加完善，其应用范围将会得到全面拓展，最终演变为混凝土建筑堵漏以及加固施工的主要解决措施。
（四）质量子系统控制
质量子系统控制的灌浆定理有四个：一是，尺寸效应。用A表示浆材颗粒尺寸，在应用渗透灌浆技术时，施工人员需要确保A的最大值不超过孔隙尺寸（S），或是灌介质缝隙（M），具体效应表达公式如下：
S= >1
由于施工人员在具体作业过程中，需要对群粒堵塞产生的累加作用进行综合考虑，因此，在施工控制过程中，可以对上述公式进行如下转换：
S= ≥3
二是，劈裂定向。在实际灌浆施工过程中，择取劈裂灌浆技术，此时，载体中荷载垂直应力最小的平面将会先产生劈裂现象。三是，劈裂判断。应用劈裂灌浆技术，可以通过数值法对灌浆载体的水力劈裂条件进行表述，并对其性质进行合理有效的判别。简言之，对钻孔进行压水试验，并分析试验结果。四是，吸渗反应。化学浆液在低透介质方面所产生的渗透能效，主要取决于浆液在载体上所产生的亲和力与润湿能力，这便是吸渗能力。
（五）费用子系统的控制
费用子系统主要强调的是对分体进行最优化分析与解决，即系统运筹过程中，要采取合理有效的施工控制策略，应用低成本的施工费用，促使灌浆施工净效益实现最大化。因此，施工人员在实际施工过程中，要基于最优化原则的指导，并结合工程实际情况，对施工方法与工艺进行有效分析，这样不仅可以提高灌浆系统管理的科学性与有效性，还可以最大化的降低系统控制负效益，有利于降低水利水电工程的整体造价，为施工单位创造良好的经济效益、市场效益以及社会效益。
结语：
本文简要阐述了水利水电工程灌浆施工的不足之处，并提出了一系列具有针对性的解决策略，以期可以提高我国工程建筑行业的灌浆技术水平，从而强化我国工程建筑项目的整体质量，推动我国经济化建设实现进一步发展。
参考文献：
[1]索超.水利水电工程中高压喷射灌浆施工技术探析[J].科技创新与应用，2014（32）.
[2]赵晓东.水利水电工程灌浆施工及其质量管理[J].中国新技术新产品，2015（09）.
灌浆法论文篇10
中图分类号：F407.9文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1.引言
在水利水电工程的灌浆施工控制中,往往存在着以下问题:
1.1传统的控制模型或方法舍弃了许多系统因子,而且在大多数情况下只从子结构的范畴考虑问题,因此,无法协调控制(计算)精度与系统复杂程序之间的矛盾。
1.2工程实践中要求施工控制理论和方法尽可能简单实用,这是由于施工条件的局限性(工期短、现场人员理论水平不高以及造价限制等)所造成的。从另一方面讲,控制技术或理论的复杂性并不等于精确性。
1.3由于灌浆系统的结构存在不确定性,导致系统分析结果可能失真。
因此,要完善灌浆的施工控制就必须做好理论基础工作,建立合理的施工控制概念结构。
2.施工控制概念结构
2.1将灌浆工程看作是一个包含几个子结构的、复杂的系统,灌浆施工控制理论即是在某种“最优化”意义下求解该系统的方法和策略的统称。它除了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作用规律的数学表述、模型化和最优化技术外,还补充了公理化、因果反馈和工程分析等内容。
2.2对整个系统的运筹采用最优性准则与工程分析相结合的方式,而对各个子系统则主要采用一般的浆液渗流理论和最优化方法处理。各子系统之间用耦合变量连接,并利用先松弛1个或更多的最优化的必要条件以使其独立。全系统的最优控制不一定要求各子系统全部最优化,子系统的最优解必须满足耦合方程:
(i=1,2…,n)
(i=1,2…,n)
式中: Xi ―――其他子系统进入子系统Ri的输入向量;
Yi ―――子系统Ri 的输出向量;
Cij―――耦合矩阵;
Ui―――系统输入向量(非调控的) U的子向量;
Mi ―――决策变量m 的子向量;
αi―――模型参数向量α的子向量。
2.3在全系统运行最优化分析的基础上进行工程分析。它包括以下两个方面: ①将由最优化分析获得的施工控制策略和决策变量采用工程的观点进行检查分析,以验证其技术的可能性; ②考虑在系统运行一段时间后,即在灌浆过程中,系统状态将发生变化,因而系统的输出也将改变,为此,将新的状态变量输入灌浆控制数学模型进行反馈分析和灵敏度分析,以判别系统的稳定性。
3.灌浆质量子系统的控制
灌浆质量子系统主要包括灌入能力、可塑性以及强度特性等,其控制目标因水利枢纽工程的性质与设计施工要求而定。其控制方法是:根据预定的控制目标进行浆材选择,并参照下述的几个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质及施工技术工艺之间的关系,以及在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度场诸反应,使其达到最优选择。
3.1尺寸效应定理。对于渗透灌浆,浆材的颗粒尺寸d必须小于被灌介质缝隙Dp 或孔隙的尺寸R ,即必须满足浆材对孔(缝)隙的尺寸效应。
(2)
考虑到群粒的堵塞作用的累加影响,当(2)式应用于施工控制时,要求: 。若为粒状浆液,其渗流状态除受尺寸效应控制外,同时也受下述流变效应控制。
3.2劈裂定向定理。采用劈裂灌浆方式进行灌浆时,劈裂现象必然会首先发生在载体中垂直最小主应力的平面上。
3.3劈裂判别定理。劈裂灌浆可以采用数值法和Q = f ( p)曲线法来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。
采用数值法对钻孔压水试验结果进行分析,可区分3类情况:当流量与水头呈线性关系时,水在裂隙中呈层流状态,灌浆载体中未发生水力劈裂;流量与水头呈平方根函数时,渗流呈紊流状态,可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的充填料被压密;当流量的增长高于水流的增长时,表明渗流断面已被扩大,这是由于载体劈裂、裂隙充填物被冲走或裂隙变形等原因所致。
Q = f ( p)曲线法是根据钻孔压水试验结果,按照图1中的曲线形式来判别劈裂性质:若p与Q 呈直线关系,灌浆载体未发生水力劈裂,见图1 ( a) ;若流量随压力不可逆地增大,则载体裂隙发生了冲刷或塑性变形,见图1 ( b) ;若流量的增大是可逆的,则载体裂隙发生了弹性变形,见图1 ( c) 。
图1几种典型的压水试验曲线示意图
3.4吸渗反应定理。化学浆液对低透介质的渗透主要不是压渗作用,而是由于浆液对载体的润湿能力和亲和力,即所谓的吸渗作用。浆液对载体的润湿以其接触角θ来表示, 若接触角θ> 90°,浆液是载体的润湿相,亲和力F > 0,有吸渗作用;若θ
4.工程费用子系统的控制
在这个系统中是用最优化分析解决问题,即在本系统的运筹中,施工控制策略要使灌浆的净效益最大,而灌浆和施工控制费用尽可能地小,笔者将后者视作是负效益。为了尽可能地减少这种负效益,必须在一定的自然规律和施工条件的约束下,按照最优化原则,结合工程情况考虑施工控制工艺和方法,对整个灌浆系统进行科学的管理。需要注意的是,这里只要求负效益尽可能减少,而不是负效益最小。这是因为对于灌浆工程而言,最优解并不一定是理想的运用方法。假定施工控制的目标为已知,那么,在最优运用的策略下满足施工控制要求,就会
使负效益为最小。这个问题可具体表述为:
M = F (X ) =min{( xi ) } ( xi ∈x; i = 1, 2, ⋯, m )
(3)
并满足: r设- r( xi ) = 0 ( x ≤xi ≤x) (4)
约束条件: P > P设
t > t设(5)
非负条件: xi > 0(6)
式中:M ―――灌浆工程费用(即负效益) ,元;
X ―――决策变量;
Ci ( xi ) ―――负效益费用函数,其类型中的主要内容列于表1;
xi ―――决定负效益分量大小的决策变量;
r设―――浆液设计扩散半径, cm;
r( xi ) ―――浆液实际扩散半径, cm;
x, x ―――决策变量xi 的上、下限;
P, P设―――施工实际灌浆压力及设计灌浆压力,MPa;
t, t设 ―――实际灌浆历时及设计灌浆历时, h。
表1负效益费用函数表
灌浆法论文篇11
一般的水利水电工程灌浆施工控制理论往往存在下列问题：
传统的控制模型或方法舍弃了许多系统因子， 而且在大多数情况下只从子结构的范畴考虑问题，因此，它无法协调控制 （计算 ）精度与系统复杂程序之间的矛盾。
工程实践中要求施工控制理论和方法尽可能简单实用，这是由于施工条件的局限性 （工期短、现场人员理论水平不高以及造价限制等 ）所造成的。另一方面，控制技术或理论的复杂性并不等于精确性。
2 施工控制概念结构
2.1 将灌浆工程看成包含几个子结构的、一个复杂的系统，灌浆施工控制理论即是在某种“最优化”意义下求解该系统的方法和策略的统称。它除了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作用规律的数学表述、模型化和最优化技术外，还补充了公理化、因果反馈和工程分析等内容。
2.2 整个灌浆系统的控制过程见图 1。对整个系统的运筹采用最优性准则和工程分析相结合的方式， 而对各个子系统则主要采用一般的浆液渗流理论和最优化方法处理。各子系统之间用耦合变量连接 ，并利用先松弛一个或更多最优化的必要条件以使其独立。全系统的最优控制不一定要求各子系统的全部最优化， 子系统的最优解必须满足耦合方程：
式中 Xi为从其他子系统进入子系统 Ri 的输入向量； Yi为子系统 Ri 的输出向量； Cij 为耦合矩阵；Ui为系统输入向量 （非调控的 ）U 的子向量；Mi为决策变量 m 的子向量； ai 为模型参数向量 a的子向量。
3 灌浆质量子系统控制
灌浆质量子系统主要包括灌入能力、可塑性以及强度特性等。其控制目标因水利枢纽工程性质与设计施工要求而变。其控制方法：根据预定的
控制目标进行浆材选择，并参照下述的10个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质及施工技术工艺之间的关系， 以及在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度场诸反应，使其达到最优选择。其灌浆定理概括如下：
3.1 尺寸效应定理。对于渗透灌浆，浆材颗粒尺寸d必须小于被灌介质缝隙 Dp 或孔隙的尺寸R，即必须满足浆材对孔 （缝）隙的尺寸效应：
注意，若为粒状浆液，其渗流状态除受尺寸效应控制外，同时也受下述流变效应控制。
3.2 劈裂定向定理。采用劈裂灌浆方式进行灌浆时， 劈裂现象必然会首先发生在载体中垂直最小主应力的平面上。
3.3 劈裂判别定理。劈裂灌浆可以采用数值法和Q=f（P）曲线法来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。
数值法―对钻孔压水试验结果进行分析，可区分三类情况：当流量与水头呈线性关系时，水在裂隙中呈层流状态， 灌浆载体中未发生水力劈裂；流量与水头呈平方根函数时，渗流呈紊流状态，可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的充填料被压密；当流量的增长高于水流的增长时，表明渗流断面已被扩大，这是由于载体劈裂、裂隙充填物冲走或裂隙变形等原因所致。
Q=f（P）曲线法--根据钻孔压水试验结果，按照图1中的曲线形式判别劈裂性质： P 与 Q 呈直线关系，灌浆载体未发生水力劈裂，见图 1（a）；流量随压力不可逆地增大， 载体裂隙发生了冲刷或塑性变形，见图 1（b）；流量的增大是可逆的，载体裂隙发生了弹性变形，见图1（c）。
4 工程费用子系统控制
在这个系统中，用最优化分析解决问题，即在本系统的运筹中， 施工控制策略要使灌浆的净效益最大，而灌浆和施工控制费用尽可能地小。笔者将后者视作是负效益。
假定施工控制的目标为已知，那么，在最优运用的策略下满足施工控制要求， 就会使负效益为最小。这个问题可具体表述为：
约束条件：P>P设 t>t设非负条件：xi>0式中 M 为灌浆工程费用，即负效益，元； X 为决策变量； Ci（xi）为负效益费用函数，其类型中的主要内容列于表 1； xi为决定负效益分量大小的决策变量； r 设为浆液设计扩散半径，cm；r（xi）为浆液实际扩散半径 cm； xi1， xiu为决策变量 xi的上、下限； P， P 设为施工实际灌浆压力及设计灌浆压力，MPa； t， 设 t为实际灌浆历时及设计灌浆历时，h。
5 环境效应子系统控制
灌浆施工工程对环境效应的影响评价遵循国家对水利枢纽工程建设要求的长远的观点、时代的观点、生态学的观点、经济的观点和全流域的观点。特别需要强调的是灌浆工程对其总体目标――自然环境、人文社会环境等的需要以确立其价值，并以此为确定权值、评价值的重要依据。
为每m3浆液费用V为估计浆液漏失量
环境效应子系统的评价因子为：气温、湿度风速、降水量、雾、水质、水温、地下水、水化学、污染带 （源）、施工中飘尘、有害气体、生活与生产污染物及水体污染、运输、爆破及施工机械噪声、施工及弃液、弃渣对景观破坏及灌浆全过程和建成后长期对人员健康与邻近建筑物安全的影响等。
5.1 环境效应控制质量指标级别值的划分采用“质量指标级别值划分表”，见表2。
5.2 环境效应影响程度级别值划分采用“影响程度级别值划分表 ”，见表3。
5.3 质量指标与影响程度和时效的定量关系。设评价初始时间为0，评价的任一时间为 t，灌浆工程给环境效应的质量状态评分为 E （t），未灌浆时用 E1（t）表示；灌浆时用E2（t）表示。于是，环境质量变化为：
在时间 t内， 灌浆与不灌浆的环境质量变化则为：
现在讨论绝对影响程度I（t）。
灌浆法论文篇12
我国的土坝主要修建于上世纪五六十年代，受当时施工条件限制，坝体碾压不实，经过多年运行后出现不同程度地存在病害。其病害可分为渗漏、坝身滑坡塌陷、坝体裂缝,水库长期处于低水位运行等。这些裂缝将严重危及坝体安全，需采用灌浆技术来处理裂缝，以保证坝体使用的寿命和安全性、稳定性。文中通过在实际施工中分析了劈裂和充填灌浆这两种技术在病险水库坝体中的应用。
夏水水库位于阳东县新洲镇，始建于1964年8月，1965年9月竣工发挥效益。坝址以上控制积水面积为10.25km2.水库总库容为1017万m3，水库原设计灌溉面积为1.5万亩，是一宗以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用的中型水利工程。水库经过四十年来运行，坝体出现不同程度沉陷，坝体漏水情况。坝体加固采用充填和劈裂两种灌浆处理。
1 土坝坝体灌浆概述
坝体灌浆主要有是充填式和劈裂式灌浆两种形式。充填灌浆借助灌浆所用浆液的自重作用，使浆液注入隐患处，充填坝体的洞穴和裂缝；以提高土坝坝体的防渗性能，并保证坝体变形稳定性。劈裂灌浆是利用堤坝水平小主应力的分布规律和水力劈裂原理，沿坝轴线布孔，以灌注泥浆的压力有控制性地将坝体劈开，并灌入适宜的浆液，通过浆坝互压和浆液析水引起坝体土的湿陷固结等作用，使之形成竖直的浆脉充填于裂缝、洞穴等隐患处，以堵塞洞穴和裂缝。充填灌浆一般布置在岸坡段，孔深较浅，劈裂灌浆布置在河槽段，孔深较充填灌浆更深。
2 土坝坝体灌浆技术的控制
第一、灌浆孔布置。在河槽段一般沿轴线（或稍偏上游）单排布置，如果坝体碾压不好，可分双排布置。采用劈裂式灌浆时，第一排孔便可以使土坝坝体劈裂形成灌浆所需的裂缝，而第二排孔的灌浆液往往会串到第一排孔的浆缝里面。有些均质坝因为存在质量问题，达不到防渗标准，这时可以采用梅花形布孔的方式，这样能够大幅度提高土坝坝体的防渗性能。
第二、钻孔方法选择。土坝坝体灌浆的钻孔方法主要分为以下几种：
孔深小于20m时造孔用干法钻进，不得加水钻进，开孔孔径不小于100mm，孔深大于20m采用钻孔造孔，孔深实测校正±0.3m。
第三、灌浆材料。用水泥、粘土混合浆加柴油灌注，水泥：粘土＝1：9，柴油掺加泥浆干料重的0.5%。湿法制浆，即搅拌过滤沉淀放入储浆池备用。粘土原料比重控制在1.35～1.45g/cm3之间。
第四、浆液要求的确定。先用浓浆注满孔段，孔内有水时，将水排出，再用稀浆起灌，当吃浆量大于30升/分钟时，改用浓浆灌注。粘土选用采用塑性指数在10%～15%之间的土料。选用劈裂式灌浆时，采用1.2g/cm3到1.4g/cm3容重的泥浆，并控制浆液含砂量在10%～30%，含粘量在20%～30%。对于均质坝体，如果选择充填式灌浆的方式，应控制泥浆容重在1.2g/cm3到1.6g/cm3之间，并尽量提高粘粒含量，降低砂粒含量，以便于对细小裂缝的灌浆，能够更好的处理隐患，保证防渗性能。通常土坝坝体使用的浆液控制水泥用量在10%左右，水泥用量过大容易在粘土水泥浆灌浆固结后体缩增大，坝体不均匀沉降后容易形成裂缝，影响土坝坝体灌浆效果。
第五，灌浆方法的选择。劈裂灌浆采用全孔孔底灌注法，孔底先被劈裂裂缝向上发展可使孔内浆由孔底反向全孔，处于半循环状态，从而达到加固坝体的作用。充填灌浆是由孔底向上发展，对全孔孔壁土体裂隙、隐患进行充填，从而加固坝体。劈裂灌浆施工均采取从坝中间向两岸展开，上游排先灌的方式灌浆。灌浆孔分Ⅱ序，上游排灌浆孔完工后，灌下游排孔。在同一排灌浆孔施工中，先进行Ⅰ序灌浆孔的钻孔及灌浆施工，接着进行Ⅱ序灌浆孔的钻孔及灌浆施工。灌浆采用“先稀后浓，逐渐加稠，分序施灌，少灌多复”的方法。每灌次吃浆量充填灌浆单位孔深干料灌入量控制在1.0t/m，劈裂灌浆单位孔深干料灌入量为1.5t/m，每孔复灌次数不少于5次，复灌间隔时间不少于5天。
第六，灌浆压力的控制。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素，在同一孔中一般头几次使用较小的灌浆压力，以后随复灌次数增加待坝体逐渐得到密实，孔口压力逐渐升高达设计压力。充填灌浆压力为0.05Mpa，劈裂灌浆压力见下表。
劈裂灌浆不同孔深段灌浆压力参考值：
孔深（m）
灌浆压力（Mpa） 0.1～0.15 0.15～0.25 0.25～0.35 0.35～0.5
在灌浆过程中应定时严格记录灌浆压力值，当表压力读数大于设计的最大压力值时，应立即调节出浆量或停灌，达到设计最大压力值时应按设计要求持续一定的时间。当压力稳定回升两次或超过设计压力最高值时，应做好换孔准备。在灌浆过程中应随时观测压力表变化，并注意记录瞬时最大压力，对照坝移和接缝张开度合理控制灌浆压力。
出现的问题及处理表
出现问题 处理方法及措施
冒浆 立即停灌挖出冒浆出口用粘性土料回填
串浆 加强观测对坝体安全无影响可以堵住串浆孔或两孔同时灌注
裂缝 加强观测当裂缝大于设计允许值时停灌待裂缝基本闭合后再灌
塌坑 在塌坑部位挖出部分泥浆回填粘性土料分层夯实
隆起 立即停灌分析不影响坝体安全时要继续灌浆并进行监测
第七，终灌标准的确定。在这一方面，土坝坝体灌浆的过程中无论是劈裂式灌浆还是充填式灌浆，其灌浆标准都是一样的。在一些资料中，对灌浆达到设计压力后，单位进浆量小于0.5min，如再延续 1h或几小时后即或终灌，针对土坝的实际状况，比较通用的坝体灌浆标准为：在灌浆泵运作几分钟后，多坝顶的表面出现冒浆现象，则表面裂缝里的泥浆已经充满了坝体。
第八，封孔方法的选择。封孔的方法较多：首先，稠泥浆封孔法。在使用这种方法的过程中，通过机械泵将孔内的泥浆抽出坝外，然后使用预先准备好的泥球进行填实、封孔。
3 需要注意的问题
土坝灌浆施工期间应沿坝轴线方向每隔20m设一观测标点，每级至少分别在坝顶上、下游坝肩处各设一个观测标点。灌浆施工前应对布设的各桩垂直位移点观测2次，灌浆期每班观测1～2次，坝面出现裂缝时，应增加观测次数，灌浆间歇期每2天观测1次。灌浆期间坝顶上下游坝肩处横向水平位移每次不得大于25mm。
土坝坝体灌浆效果检测通常在施工完毕12个月后进行检测，先开挖探坑，然后取坑底附近的土样进行试验，条件允许的话还应在检测干容重的基础上，检测渗透系数，以检验灌浆施工所取得的实际效果。如果检测的泥墙渗透系数≤10-4cm/s，泥墙厚度大于20cm，则灌浆达到很好的效果。
参考文献
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灌浆法论文篇13
文献标志码：A文章编号：1674-4764（2016）05-0108-07
Abstract：Grouting pressure is down-hole pressure on the crack of grouting hole. Due to the constraints of grouting art， the grouting pressure is presented by the pressure of up-section of pipe， which produces measurement error of grouting pressure. the fluid flow model of grouting pipe for numerical computing is constructed， and orthogonal experimental method to analysis the error of grouting pressure influenced by cement grout ratio， grout velocity and grouting depth is adopted. And the significant factor is presented based on statistical method in different grouting conditions. The results demonstrate that grouting pressure is lower， the error of grouting pressure is bigger，and the relative error would exceed the up-bound precision of pressure sensor with 0.5%， and the measuring value must be revised. Secondly， the analysis of range results demonstrate conditions. The research results demonstrate that grouting pressure is lower ，the error of grouting pressure is bigger，and the relative error would exceed the up-bound precision of pressure sensor with 0.5%， and the measuring value must be revised. Secondly， the analysis of range results demonstrate the grouting depth is the main factor of error，And the flow velocity of grouts is in sequence. The absolute error is bigger with smaller grouts ratio on the same grouting depth and flow velocity. Combining orthogonal test method and numerical computing， a computing method of grouting pressure in the grouting hole is presented.
Keywords：grouting pressure； measurement errors； orthogonal test method； numerical models
灌浆压力是直接影响灌浆质量的关键因素之一，超过岩石临界压力后持续灌浆会引起地层抬动破坏[1，2]。目前，就如何优化灌浆压力的设计进行了大量理论研究[3]。灌浆施工中控制灌浆压力也非常重要，如GIN灌浆法中通过控制灌浆压力和注入量两个参数来控制灌浆过程[4]。准确测量真实灌浆压力，正确指导灌浆压力按照设计标准施工，对提高施工安全性和施工质量也非常重要。
目前，过程参数的测量方法主要有两大类：一是基于传感器硬件直接测量被测参数；另一种是依据过程中可测参数建立被测目标量的数学模型来估计不可测或难测参数（这种方法称之为软测量[5]或软计算）。帷幕灌浆有时深达70多米且钻孔的孔径小（56～91 mm左右）），在灌浆部位安装传感器直接检测孔内灌浆压力比较难，且影响施工效率。由于上述工艺上的制约，施工监控过程直接用灌浆口泵压[6]或返浆孔口压力作为灌浆压力。而引起地层抬动和推进浆液在裂隙中传输的压力是指作用在灌浆部位的灌浆压力，灌浆规范中设计值指孔内灌浆部位的压力[7]。Kato[8]研究表明，流体传输的压力损失是不可以忽略的，需进行压力补偿。研究灌浆压力的测量误差，解决灌浆压力控制系统的反馈值和参考值不对应的矛盾，这是灌浆压力准确控制的必要条件之一。
许多学者基于地层裂隙的概念模型（如平面板模型、管状模型和网络状模型等）构建灌浆压力数学模型。如Satoh等[9]建立的数学模型中含有裂隙的几何参数，这是在实际工程中很难直接获取。这类模型为认识灌浆压力的作用机理及如何合理设计灌浆压力提供了理论基础，但难以作为施工现场计算孔内灌浆压力的数学模型。
刘磊等[10]利用流体力学软件Fluent分析的矿井灌浆管路系统中浆液压力的分布和传输损失。在石油勘探领域，Saffari 等[11]基于数值方法研究了管道口压力对垂直管道压力损失的影响，而且大大减少了实验的时间和成本。管道中流体的数值分析已经取得丰硕的研究成果[12]。Zettler等[13]认为灌浆过程中地质条件的变化可通过灌浆监控系统中流体参数的变化反映出来（如灌浆液流速、孔口压力的变化），而灌浆流量孔口压力、流速等参数在灌浆现场监控系统可以直接获得。在上述研究的启发下，建立了灌浆管道流动模型，融合现场可测参数作为边界条件，并结合浆液的实验数据开展数值模拟，这为分析孔内灌浆压力提供了有效的解决思路。
灌浆压力（孔内灌浆压力）的大小不单纯是灌浆泵输送压力的结果。而管道流体动力学的研究结果表明[14]，孔口泵压、浆液密度、粘度、灌浆深度及管道内流体流速等因素对孔内灌浆压力都有影响。每个因素又有多个水平，在流体力学数值仿真中，若针对每个因素的每个工艺水平进行完全数值试验，若每个因数取4个水平，那么将要开展256次仿真测试。这样试验次数很大，且不利于数值仿真结果的分析。日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表，该方法是研究多因素、多水平试验的一种高效、成熟、经济的科学试验方法[15]，已经应用在农业、材料、土木等许多行业。
本文基于流体管道流动模型开展孔内灌浆压力的数值计算，并利用正交法开展浆液配比、浆液流速及灌浆深度对灌浆压力测量误差的多水平分析法来评估孔口压力传感器代表孔内灌浆压力的测量误差。
1 孔内灌浆压力数学模型及求解
1.1 灌浆管道浆液流动模型描述
大坝帷幕灌浆多采用50 mm的钻杆作为注浆管道，灌浆液通过灌浆泵，注浆管道压入岩层裂隙中，实验过程可以动态监测灌浆液密度，浆液流量及孔口压力，灌浆过程的各种工况可以通过改变管道上调节阀的开度进行控制.
灌浆孔的几何结构在工程上是确定的，且相对固定，进浆流量、孔口压力及浆液密度可以通过相应的传感器可以测量。浆液的粘度采用旋转粘度进行测试，建立灌浆管道内水泥浆液流体的流动模型，并基于上述数据开展在数值仿真分析即可获取孔内灌浆压力数值，通过孔内灌浆压力和孔口压力的差异对比，可以评估现行采用孔口压力传感器来表示孔内灌浆压力的测量误差。
1.1.1 二维几何模型及划分网格
孔内灌浆管道结构由一根小圆管流入孔内，灌浆段通过封闭器密度。灌浆管道结构较为规则，且流动具有对称性。设计成二维数值仿真模型，网格模型设置为矩形网格，长宽比为可以根据计算收敛效果进行更改，采用人工划分网格。分析网格如图1。几何模型的长为孔深，模型的宽为管道直径。若注入管道直径多为50 mm圆形钢管，分析30 m的灌浆孔内灌浆压力，则几何模型的尺寸为30 000 mm×50 mm。
1.1.2 浆液的流动模型描述
大坝灌浆的多级水灰比配比的浆液，常用的先采用稀浆，逐级加浓，水灰比为5∶1～0.5∶1之间浆液在不同的地层中都得到了应用。文献[16]认为水灰比大于1 的水泥浆液属于牛顿流体， 水灰比小于1则为宾汉流体。从牛顿流体转变为宾汉流体的临界水灰比发生在w/c接近 1 处。本文主要针对水灰比大于等于1的浆液开展数值分析，而牛顿流体的数学模型为
式中：τ是剪切应力；μ是动力粘度；γ剪切变形速率。
圆管流体流动的雷若数Re是影响流动状态的一个评判指标，Re若小于2 300，可以认定流体是层流。流量计是一体积流量，流量和流速的关系（即单位时间流过管道横截面积的流量），可定义为
式中：Q为电磁流量计监测值；u为圆形管道中流体流速；，D注浆管道直径。
Re=ρuDμ（3）
式中：Re为雷若数；μ为流体粘度；ρ为浆液密度。μ、ρ具体实验值参照表2，联合式（2）、式（3）及灌浆泵的最大注入流速（水利灌浆泵的最大流量是100 L/min）。
一定水灰比配比的水泥浆液搅拌均匀才注入灌浆孔内，浆液是具有粘性的，假定为理想流体的伯努利方程开展计算不符合浆液流动特性。普通的水泥浆液具有不可压特性，因此在数值仿真过程认为密度是不变的，ρ（x，t）=ρc，在每一种特定的浆液建模时（由于在整个灌浆过程有多级配比，ρc为多个定值，开展数值正交试验时，依据表1要求带入不同数值），质量随时间的偏导数为零，由于注浆管道对称性好，可以利用二维流动模型开展数值仿真实验。依据质量守恒定律，水泥浆液的质量守恒方程为
帷幕多为垂直孔，垂直流动时需考虑浆液的重力作用。依据粘性流体的N-S模型[17]，浆液的管道流动动量方程为
1.1.3 浆液流动的求解算法
采用有限体积法，联合式（4）、（5）、（6）采用simple算法[18]，压力的离散采用标准格式，动量方程采用二阶迎风格式。该算法压力场是不精确的，这样得到的速度场一般不满足连续方程，因此，必须修正给定的压力场。该算法求解步骤为：1）初始化速度场ux 0 ，uy 0 ，根据几何模型图1，浆液从上往下流，初始化ux 0 为浆液的初始流速（根据公式2和入口监测流量值，可以直接计算获取），uy 0 =0；2）初始化压力场 P0=0；3）求解动量方程（5）、（6）获取每个节点的压力P′、速度u′x，u′y；4）根据文献[19]提供的压力修正方程修正压力，若收敛，进步下一步时空求解，否则，赋予新的压力修正值，返回第一步开始计算。
表3的每一行都是一个数值计算案例，材料特性和边界条件值基于灌浆实验监测到的灌浆液密度、粘度、孔口压力、浆液流速开展数值模拟，内管深入孔内的下端的压力代表孔内灌浆压力。计算时进入浆液的边界条件采用浆液流速作为入口边界，管道壁选用无滑移边界。
1.2 数值计算案例
注浆管道为圆形钢管，注浆管道直径20 mm，高压泵2将灌浆液桶内的浆液抽送到注浆管道的灌浆段处，在输送管道上安装有微机记录系统，密度计，流量计和阀门。本实施例中，注浆管道下端的压力代表孔内压力值；灌浆管道孔深50 m，则注浆管道下端距离地表距离为50 m处的压力值即为灌浆孔内压力值。
浆液的初始密度ρ0为1.60 g/cm3，浆液粘度为10.4 mPa・s，当孔口压力表测量值为5.251 5 MPa时，计算案例参数如表2。
采用上述1.1流体方法开展数值仿真。管道内每隔10 m放置压力监控点，得到的压力变化值如表3，孔内中心压力为5.247 5 MPa，采用孔口压力代替孔内压力测量误差为4 000 Pa。
flunet软件的管道计算是一种较为成熟的数值计算软件，如文献[10]等针对浆液的远距离数值模拟开展计算，理论结果和实际测量值较为符合。本文针对该仿真案例开展理论计算来验证该数值仿真的有效性。依据式 （3），并联合表1中对应参数（需转化为标准单位量），雷诺数为
Re=ρuDμ=1 600×0.530 8×0.0510.4×10-3=4 083（7）
Re大于2 300，属于紊流，哈根泊肃叶方程不能实用，文献[19]根据达西定律，采用范宁公式能够适用计算紊流。根据范宁公式的运算理论，工业钢管的绝对粗糙度ε为4×10-4m， 相对粗糙度为
湍流时摩擦系数λ是Re和相对粗糙度的函数，依据上述计算出的雷诺数和相对粗糙度值，查莫狄（Moody）摩擦系数图，可以获得摩擦系数λ为0.018[20]。根据范宁公式，孔内到孔口压力损失表达式为
通过式（8）的计算，孔底到孔口的压力差值为4 044 Pa，与仿真结果4 000 Pa较为接近。说明该数值方法的有效性。
2 孔内灌浆压力的正交化试验设计
2.1 正交化试验设计原理及策略
Stoth指出灌浆压力的大小不仅仅是灌浆泵压力大小的影响，而是灌浆材料、灌浆地质等因素综合反映，而灌浆地质条件的变化会反映在孔口压力、灌浆流速变化上。水泥浆液材料的配比是影响浆液粘度和密度特性的主要因素。对应的正常孔口压力波动范围为0.5～5 MPa。管道的流速，灌浆孔深度也可以取低中高三级变化水平。因此，针对灌浆液配比、孔口压力、浆液流速及灌浆孔深度四因素开展三水平测试。该文主要考虑多因素的主导作用，不考虑因素之间的交互影响。 灌浆压力测试多因素多水平表，见表4。在中国灌浆工艺中，浆液水灰比通常配比为3∶1，2∶1和1∶1，该文不考虑浆液粘度的时变性，密度也不考虑时变性，只考虑对应配比下相应的密度和粘度值。为了简化正交表表描述，密度和粘度统一用浆液配比作为一因素描述，数值试验时查表4中对应数值代入仿真模型。
依据正交表的正交性和均衡性设计要求，该试验差值，可以采用L9（34）正交表，表中水平值对应试验值见表5。通过表5开展9次数值计算，每次建模与求解过程方法不变，通过数值方法测试孔内灌浆压力并记录下来。
2.2 试验结果及分析
该试验的主要目的是测试在上述不同工况孔口压力表的测量值偏离孔内灌浆压力的程度。可以用两个指标来表述：一是孔口压力与孔内压力的绝对偏差值ΔP=PH-P0；另一个是孔内压力偏离孔口压力的相对大小，所以试验指标用相对偏差来描述，试验指标公式为
式中： ε为相对偏差；PH为孔内压力；P0为孔口压力值。
按照表1中行序号依次开展管道流体的数值仿真试验， 获取不同工况下孔内压力值，并分析不同工况下孔内灌浆压力与孔口压力的绝对偏差值和相对偏差值。仿真试验结果如表6。
由表5可以看出，第5次试验的相对偏差达到0.68%，超过了压力传感器的精度等级。其次是第7次的0.48%，误差也接近了0.5%。联合表4可以得到在孔口压力较小，而流速较大时，由压力表表示的孔内灌浆压力误差大，需进行修正。
按照直观分析法求取各因素各水平统计结果。各因素各水平值平均值为I1、I2、I3的平均值的极差（Rj）。不同水平的粘度、浆液流速和孔深的实验分析结果如表7。
从表5中虽然可以得到相对误差最大值为6.8%，但不能确定影响孔内灌浆压力测量误差最大的工况，因此，在表6开展了进一步的正交分析。依据表6的结果表明，工况影响误差的因素分别为D>C>A，表明灌浆孔深是影响测量误差的最主要因素。在此基础上将表7中A、C、D列各水平进行对比分析，得到深度对压差的影响是正向影响关系，而孔口压力和流速是先增大后减少的关系。找到I3的中最大数值0.286 38对应的工况条件，产生测量误差最大的工况因素为孔口压力为0.5 MPa，浆液流速为0.721 m/s，孔深为70 m。
3 结 论
针对大坝灌浆施工过程中直接安装传感器测量孔内压力难，而普遍采用孔口安装压力传感器测量灌浆压力的误差，提出了一种联合正交试验法和流体数值模型进行了分析。经过上述研究，得到如下结论：
1）联合表5、表6，管道中流速为0.841 m/s时（对应工程中50 mm直径管道的最大流量100 L/min），孔深为70 m（仿真的最大值），孔口压力为5 MPa时，此时流体管道的压力损失最大为7 332 Pa，但由于孔口压力也是最大值，所以相对误差为0.15%。
2）从表5实验号7中发现，管道中流速为0.721 m/s时（对应工程中50 mm直径管道的最大流量100 L/Min），孔深为70 m（仿真的最大值），而孔口压力为最小工况0.5 MPa时，压力损失为3 419 Pa，但此时相对误差最大为0.68%。因此，孔口压力较小时，需进行压力传感器的补偿，使得孔口压力能以较高精度表示孔内压力。
3）通过极差分析（表7），孔深的极差值为0.244 5，而浆液粘度极差值为0.127 28，该数值表明，孔深是产生孔口压力误差的最直接因素，而浆液粘度对管道压力损失影响最小。
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