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(guān)鍵因素，必須選擇合理的孔口壓力以及進(jìn)行合理控制，保證工程的安全，并且達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期的目的。如何做好施工中的壓力控制一直是實(shí)踐中值得設(shè)計(jì)、施工等參與各方關(guān)注的問題。本文以壓力控制的方法、實(shí)踐效果以及通過實(shí)例進(jìn)行分析，淺析劈裂灌漿中的壓力控制心得和體會(huì)。 </p><p>　　

2、[關(guān)鍵詞] 劈裂灌漿；壓力控制。 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV543文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　?。?）劈裂灌漿技術(shù)基本原理 </p><p>　　劈裂灌漿技術(shù)廣泛用于水利工程中的土壩壩體的防滲加固處理。根據(jù)土力學(xué)原理，假定堤防為均質(zhì)堤防，則堤防橫斷面三個(gè)主應(yīng)力中，大堤內(nèi)最大主應(yīng)力是垂直應(yīng)力σ1，等于或接近土體重。由于大堤橫斷面方向遠(yuǎn)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(jù)通常情況得，σ1 >σ2 >σ3。劈裂灌漿時(shí)，泥漿在壓力的作用下，壓灌漿體總是沿最薄弱的方向進(jìn)展，當(dāng)原土堤體內(nèi)有洞穴或裂縫時(shí)，首先是充滿洞穴或裂縫，當(dāng)土體比較均勻時(shí)，先克服最小主應(yīng)力σ3，沿平行于堤軸線的小應(yīng)力面劈開土體，形成縱向裂縫。有壓泥漿進(jìn)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(guān)鍵因素。選擇的灌漿壓力太低,會(huì)造成壩體不能劈裂，不能形成貫通的防滲帷幕，達(dá)不到預(yù)期的效果。反之,灌漿壓力過高會(huì)導(dǎo)致壩體裂縫張開超出設(shè)計(jì)范圍而影響到壩體安全。因此,合理地對(duì)灌漿壓力進(jìn)行控制才能使壩體沿灌漿軸線開裂至設(shè)計(jì)范圍并且能保證壩體安全。 </p><p>　?。?）灌漿壓力的技術(shù)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(shí)應(yīng)控制在最大允許灌漿壓力以下。土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范（SD266-88）中給出其計(jì)算公式為：△P= aσ3-σ2+σt- r′h 。 </p><p>　　根據(jù)灌漿壓力克服土柱重和抗拉強(qiáng)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(yīng)力集中系數(shù)，一般取2.2~2.5），σ3為壩體劈裂點(diǎn)處的最小主應(yīng)力；σ2為壩體劈裂點(diǎn)處的中間主應(yīng)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(qiáng)度；rˊ為漿液容重；h為注漿管高度；r為壩體土容重；H為計(jì)算點(diǎn)以上的壩高。第一個(gè)公式是從圓孔啟裂壓力公式推導(dǎo)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(jù)，只需知道壩體應(yīng)力數(shù)值，就可以進(jìn)行計(jì)算。第二個(gè)公式簡單明了，應(yīng)用方便，但是計(jì)算壓力數(shù)值可能偏大，在應(yīng)用時(shí)可取等于或稍小的計(jì)算數(shù)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，找出合理的灌漿壓力，在正式灌漿前，可選取地質(zhì)條件相似且有代表性地段進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，可以采用逐步提高灌漿壓力的方法，灌漿量突然增大時(shí)，表明地層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或孔隙尺寸己被擴(kuò)大，可把此時(shí)的灌漿壓力作為確定容許灌漿壓力的依據(jù)。 </p><p>　?。?）灌漿施工中壓力控制的具體措施 </p><p>　　根據(jù)工程實(shí)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(shí)壩體開始在灌漿點(diǎn)位置沿最小主應(yīng)力裂面產(chǎn)生劈裂效應(yīng)。2)由于灌漿點(diǎn)附近的劈裂，導(dǎo)致灌漿壓力的迅速下降，漿液逐步?jīng)_填部分的孔隙。3)當(dāng)漿液填灌開裂的孔隙后，孔隙內(nèi)壓力逐漸增大，從而最小主應(yīng)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(dá)到該次設(shè)計(jì)灌漿要求。 </p><p>　　施工時(shí)要經(jīng)常注意觀測(cè)，對(duì)壓力進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。1）裂縫：一般灌漿時(shí)，出現(xiàn)沿軸線或平行壩軸線的縱向裂縫且壩段基本

9、直線時(shí)，則各孔裂縫基本貫通。對(duì)出現(xiàn)裂縫時(shí)，施工中對(duì)灌漿壓力的控制應(yīng)遵循以下原則：①出現(xiàn)初始縱向裂縫時(shí)，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(dāng)延伸距離超過該孔的設(shè)計(jì)距離1．5倍，應(yīng)降低孔口壓力，使其達(dá)到該次設(shè)計(jì)灌入量即可。②如灌漿過程中，橫向裂縫寬度已接近3㎝，則應(yīng)立即降低孔口壓力或停灌，將裂縫寬度控制在3㎝以內(nèi)，以免影響壩體回彈或工程安全。③如灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)孔口出現(xiàn)斜向裂縫或橫向裂縫時(shí)應(yīng)立即停灌，分析原因，找到原因再

10、采取相應(yīng)的措施復(fù)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(huì)出現(xiàn)冒漿。發(fā)現(xiàn)冒漿應(yīng)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(shí)應(yīng)先行停灌，將冒漿處挖開堵塞后并夯實(shí)回填，再采取加大漿液濃度，降低灌漿壓力進(jìn)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(shí)，出現(xiàn)沿軸線相鄰漿孔的串漿表明漿體在兩個(gè)漿孔之間已串通，此時(shí)應(yīng)降低灌漿壓力，采用間歇灌漿法，以達(dá)到該次

11、設(shè)計(jì)的灌入量。</p><p><b>　?。?）工程實(shí)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(xiàn)有白蟻跡象，導(dǎo)致堤身松軟，存在安全隱患，且在強(qiáng)暴雨之后，出現(xiàn)1處孔洞塌陷，對(duì)該區(qū)段堤防進(jìn)行地質(zhì)勘察后發(fā)現(xiàn)江堤地下水常年含水量變化較大，需進(jìn)行壩體加固。 </p><p>　　設(shè)計(jì)對(duì)該段土堤采

12、用劈裂灌漿進(jìn)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(gè)，總進(jìn)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(nèi)。②初灌時(shí)，壩體未被被劈裂漿液主要為充填壩體內(nèi)的薄弱區(qū)，灌漿壓力較小，一般為0.1MPa。③復(fù)灌時(shí)，因時(shí)間間隔較大，壩體最小主應(yīng)力經(jīng)調(diào)整而增大，施工中根據(jù)孔深相應(yīng)選擇較大的灌漿

13、壓力。 </p><p>　　在劈裂灌漿過程中能根據(jù)出現(xiàn)的情況采取相應(yīng)的措施，實(shí)施全面的壓力控制，從而使灌漿質(zhì)量得到有效控制。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　“劈裂-充填-劈裂-充填”的反復(fù)過程，合理地選擇灌漿壓力，方可克服地層初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，促使壩體土體產(chǎn)生新的裂隙，使原有裂隙網(wǎng)相互連通，既能提高灌漿質(zhì)