土木工程中灌漿施工技術方法分析

梁英福

(黃山市萬隆建筑安裝工程有限公司，安徽 黃山 245000)

在現代土木工程中，灌漿施工技術廣泛用于不良地質問題處理、基礎結構防滲加固、混凝土結構補強加固等諸多場景，這對改善現場施工形勢、提高土木工程總體建設質量有著重要現實意義。與此同時，部分施工人員對灌漿施工技術缺乏足夠了解，在現場施工期間時常出現錯誤操作行為，致使灌漿技術功效發揮受限。因此，在實踐過程中，對灌漿施工技術方法的優化改進，尤為必要。

1 土木工程中的灌漿施工技術類型

1.1 壓密灌漿

壓密灌漿是提前制備稠度較高的漿液作為灌漿材料，在灌漿部位鉆孔，持續向孔內以較大壓力灌注濃稠漿液，利用漿液擴散效應來強制壓縮周圍土體，并在灌漿部位形成漿泡，最終由漿體完全取代原有土體的1項灌漿施工技術。此項技術多用于軟基處理、基礎病害治理場景，適用于處理中砂地基、粘土地基和具備適宜排水條件的黏土地基，如果地基排水困難，則需要適當降低灌漿速率，避免在土體內部形成高孔隙水壓力而影響到最終灌漿效果。在壓密灌漿施工期間，應重點掌握鉆孔、制漿、灌漿3道步驟的技術要點：1)鉆孔。采取分序加密施工方法，參照施工圖紙標記各處灌漿孔位置，撒布白灰作為標志物，確定各處孔位編號。隨后，現場配備回旋式等型式的地質鉆機，按照序孔順序依次鉆設各處灌漿孔，孔徑值控制在75mm左右，分段長度控制在2～3m，清理孔底沉渣，鉆孔完畢后立即開展灌漿作業，避免因暴露時間過長而出現孔壁坍塌等問題[1]；2)制漿。制備純水泥漿作為灌漿材料即可，選用32.5標號的普通硅酸鹽水泥，加水攪拌形成純水泥漿，把首個序孔內的漿液水灰比控制在1∶1，隨著序孔編號變化而逐級加濃漿液，直至水灰比調整到0.5∶1。同時，為提高施工效率，縮短漿液凝結時間，可以摻加5%的水玻璃溶液作為外加劑；3)灌漿。采取孔內循環灌漿方式，根據吸漿情況來調整灌漿壓力，正常情況下，把灌漿壓力控制在0.1～0.4MPa以內，連續性完成灌漿作業，以灌漿區域兩側為起始點，向中心部位延伸灌漿。如果灌漿量較大，則采取2次灌漿方法，首次灌漿完畢后，靜置一段時間等待漿液初凝，在灌漿孔內重新插管灌漿，或是在孔口開展補灌作業，避免出現分離現象。

1.2 劈裂灌漿

劈裂灌漿是通過水力劈裂原理，在施工區域內鉆設灌漿孔，向孔內加壓灌注漿液，利用漿液自重力、灌漿壓力，強制劈裂基礎結構，在結構內部形成順直連續的防滲泥墻，平均灌漿壓力遠超充填式灌漿等其他灌漿技術，以強化基礎防滲性能、提高基礎密實度、堵塞漏洞裂縫作為技術應用目標。此項技術有著工效高、易于操作、工藝成熟、設備簡單的優勢，適用于壩體加固場景，也可用于處理土壤滲透系數低于10-4cm/s、粒徑不足0.01mm的土層。在劈裂灌漿施工期間，重點掌握鉆孔、制漿、灌漿、封孔4道步驟的技術要點：1)鉆孔。根據工程現場地質條件與灌漿施工需求來布設各處灌漿孔，鉆孔深度略大于隱患部位設計深度，孔位偏差控制在2cm以內，保持孔壁豎直狀態，偏斜率不得超過2%孔深[2]；2)制漿。選用水泥粘土漿作為灌漿材料，提前使用過濾篩濾除原材料中的大顆粒物與各類雜物，要求粘土中的黏粒含量與粉粒含量分別不低于20%與40%，塑性指數控制在10%～25%以內，選用32.5及以上標號的普通硅酸鹽水泥，最終制備漿液密度控制在1.3～1.6g/cm3；3)灌漿。采取孔底灌漿方法，率先向孔內灌注少量稀漿，泥漿容重保持在1.5g/cm3左右，后續等待孔口壓力降低后，逐漸把泥漿容重提升至1.6g/cm3以上。分多次開展灌漿作業，首個序孔灌漿完畢后再行開展下處序孔灌漿作業，單次灌漿量控制在0.4～0.5m3/m左右，終灌后平均灌漿量控制在1.2～1.7m3/m左右；4)封孔。以復灌次數超過5次或是連續復灌3次不吃漿作為灌漿結束標準，上拔注漿管，在灌漿孔口部位堆土，重復向孔口充填少量濃稠漿液，最終在孔口回填夯實粘土，即可完成封孔作業。

1.3 電化學灌漿

電化學灌漿是在電滲作用下，在地層內部形成滲漿通路，確保所灌注化學漿液均勻填充至地層裂縫孔隙當中，起到防滲加固作用的1項灌漿技術。此項技術以降低結構透水性、加固地基作為應用目標，適用于處理滲透系數不超過10-4cm/s、孔隙偏小、靜壓力漿液無法順利注入土層孔隙的土木工程。在電化學灌漿施工期間，參照施工圖紙在現場待加固土層內標記各處電極放置位置，選用有孔灌漿漿液管作為陽極，選用鐵棒作為陰極，制備水玻璃與氯化鈣溶液等化學溶液。準備工作完成后，把化學溶液在陽極位置壓入土層當中，向現場電極通入直流電，在電滲作用下，驅使土層孔隙水持續從陽極部位流向陰極部位，所注入化學溶液滲流分布在土層孔隙當中，產生一系列化學反應后生成硅膠等產物，加速土層固化過程與持續提高地層強度。最后，重復上述操作，輪番向待加固土層內注入2種化學溶液，每隔1～2h交換陰陽電極，直至化學溶液完全填充土層孔隙為止[3]。

1.4 自流可控灌漿

自流可控灌漿是利用自身重力使得漿液均勻、密實填充地層結構裂隙孔道的1項灌漿技術，制備高性能砂漿作為灌漿材料，無需施加注漿壓力，多用于處理松散堆積土層、級配不均勻砂礫石層、斷層破碎帶、巖溶地層，有著固結體強度高、灌漿材料來源豐富、占地面積小、施工噪聲與震動小、工效高的顯著優勢。如果工程現場地質條件較為復雜，可以搭配應用自流可控灌漿技術和傳統壓力灌漿技術，率先通過自流可控方法來灌注地表灌漿孔，完成表層固結灌漿作業后，再按照從上到下順序逐層開展鉆孔灌漿作業。在自流可控灌漿施工期間，重點掌握漿液配比、自流灌漿、壓力灌漿3道步驟的技術要點：1)漿液配比。使用自流控制砂漿和常規水泥凈漿作為灌漿材料。其中，自流可控砂漿由水泥、砂子、外加劑等原材料加水攪拌制成，把水泥用量控制在1 000kg/m3左右，砂子用量控制在850～1 300kg/m3，拌和水用量控制在230～280kg/m3以內，外加劑摻量控制在1.5%～2.0%，體積水灰比控制在0.70～0.90。常規水泥凈漿以水泥、拌和水作為原材料，根據現場實際灌漿情況來確定水灰比，從0.5∶1到5∶1不等[4]；2)自流灌漿。采取分段逐層灌漿方法，按照工程現場地層條件來布置若干灌漿段，單段長度控制在3～8m以內，最多不得超過10m。隨后，施工人員對所準備自流可控砂漿的漏斗通過時間與初始擴展度進行測量，確定無誤后，參照施工圖紙鉆設若干數量灌漿孔，設置溜槽，直接向孔內灌注砂漿，持續觀測進漿速度。待進漿速度不足1L/min時，繼續灌注砂漿，直到砂漿完全注滿灌漿孔，確定砂漿面高度下降值不超過3cm后，結束灌漿作業，對灌漿孔進行封孔處理。

2 土木工程灌漿施工注意事項

2.1 灌漿材料選型

在灌漿施工期間，所選用灌漿材料主要分為：化學類、粘土類、水泥基類3種類型，各類型灌漿材料的工作性能、應用表現與適用范圍略有不同，施工人員需要結合土木工程情況加以慎重選擇：1)化學類灌漿材料。由化學物質替代水泥灌漿材料，具體包括：改性環氧灌漿料、發泡聚氨酯灌漿料、丙烯酸鹽灌漿料。改性環氧灌漿料適用于封堵處理寬度不超過0.2mm的裂縫，或是封堵漏水量較小的部位。發泡聚氨酯灌漿料作為臨時性堵漏材料，常用于封堵地下室底板、頂板等部位的明水。丙烯酸鹽灌漿料的膠凝體彈性較大，多用于封堵處理變形縫、后澆帶等部位。使用化學灌漿材料時，重點控制固化時間，并要求現場人員做好個人防護工作，避免因接觸有毒性灌漿材料而危及身體健康；2)粘土類灌漿材料。以亞粘土或粘土作為原材料，作為早期工程項目最為常用的灌漿材料，有著成本低廉、漿液穩定性好的優勢，但粘結力、抗滲壓等使用性能略有不足，當前多用于臨時性防滲工程。選用此類材料時，必須結合工程建設需求，精確控制水泥、粘土、拌合水、速凝劑等原材料的用量比例，可以使用適量水泥替代粘土來改善灌漿效果[5]；3)水泥基類灌漿材料。以硅酸鹽水泥與水石膏作為原材料，經過研磨等預處理操作后，加水攪拌制成灌漿料。此類材料適用于基礎2次灌漿、混凝土結構加固修補等用途，經過灌漿處理后不易出現開裂縫質量通病，但在水力沖擊漿液時會出現稀釋現象，影響到灌漿效果，不適用于堵漏明水部位。

2.2 工藝參數控制

考慮到不同土木工程的建設要求、現場地質條件都存在明顯差異，同類項目灌漿施工技術方案與工程施工情況不符，如果盲目照搬其他工程技術方案，將會導致灌漿施工過程、灌漿處理效果充滿不確定性，引發串漿、漏漿等各類型工藝問題出現。因此，施工人員需要采取樣板先行措施，提前制定初步技術方案，在工程現場挑選一處代表性區域作為試驗段，組織開展試驗段施工，根據施工過程與成果檢驗報告來優化調整技術方案，確定漿液注入量、進漿速率等工藝參數的最佳值，以自流可控灌漿技術位置。1)漿液注入量，綜合分析鉆孔長度、灌漿長度、灌漿次序、現場地質條件等因素來確定各段泥漿注入量。例如，在現場地質條件為裂隙發育區時，盡量增加漿液注入量，主要控制在200～1 000L/m以內；2)進漿速率，根據現場施工情況來看，當進漿量到達該段孔深60%～70%總進漿量后，進漿速率出現明顯下滑趨勢，下滑比例在25%～35%不等。因此，施工人員需要同步觀察灌漿孔進漿情況，在實際進漿量達到總進漿量65%后，額外采取調節漿液濃度等施工控制措施。

2.3 工藝問題防治處理

在土木工程灌漿施工期間，受到現場復雜地質條件、工藝操作、技術參數設定等因素影響，偶爾出現串漿、漏漿、灌漿中斷等工藝問題，對灌漿施工成效造成明顯影響。對此，深入了解各類工藝問題的形成原因，提前制定防治處理方案，避免工藝問題出現，或是把工藝問題造成的影響壓制到最低：1)串漿。漿液從灌漿孔內流出現象被稱為串漿，形成原因包括：地層孔隙裂縫數量過多、灌漿壓力值超標、形成灌漿通路。出現串漿問題后，施工人員對灌漿孔進行封堵處理，回填適量黏土，或是提前在黏土內摻加適量水泥后再回填孔口，封堵孔壁和套管外壁間的間隙部位，繼續開展灌漿作業。如果常規封堵措施無法處理串漿問題，則應停止鉆孔、灌漿作業，打入栓塞作為封堵材料，直至先期灌注漿液凝結后，組織開展復灌作業[6]；2)漏漿。形成原因包括灌漿壓力超標，內部存在過多縫隙，導致所灌注漿液通過裂縫持續冒出地面。施工人員盡量采取低壓灌漿方式，提前對漿液濃度進行調整，或是采取間歇灌漿方式，率先灌注適量泥漿，如果出現漏漿問題，靜置一段時間后再繼續關注漿液，重復上述操作，直到不再出現漏漿現象。而對于嚴重漏漿問題，在漏漿點嵌填棉花等封堵材料，或是在漏漿點均勻涂刷速凝水泥進行堵塞；3)灌漿中斷。在灌漿施工期間，由于出現機具設備故障、輸漿管破裂或堵塞、巖層陡峭角裂隙發育等特殊情況，導致灌漿過程中斷，很難完全灌注巖石裂縫，整體灌漿質量受到影響。要求施工人員提前準備極限壓力較高的灌漿泵設備，檢查輸漿管外觀質量與清理內部浮漿雜物。如果仍舊出現灌漿中斷問題，且所灌注漿液凝固，需要重新開展灌漿作業，提出灌漿塞，在灌漿孔位置重新鉆孔，清理鉆孔內部后，連續灌注漿液。

2.4 鉆孔施工控制

鉆孔是灌漿施工過程中的重要一環，從早期土木工程灌漿施工情況來看，常出現孔內沉渣量超標、孔底偏差超標等問題，如果忽視此類問題直接進入灌漿工序，會對灌漿施工效果造成明顯影響。因此，在鉆孔結束后，施工人員需要搭配采取鉆孔沖洗、成孔檢驗、壓水試驗3項施工控制措施：1)鉆孔沖洗。使用高壓水反復沖洗孔內殘渣，沖洗時間控制在20min以上，沖洗壓力控制在0.8MPa左右，沖洗完畢后，檢查孔底沉渣層厚度是否達標，必要時延長鉆孔沖洗時間；2)成孔檢驗。對各處灌漿孔的成孔質量進行全面檢查，以孔位誤差、孔底偏差、孔徑值、孔壁垂直度作為檢查重點。例如，要求孔位偏差控制在10cm以內，終孔孔底偏差控制在1.5%孔深以內；3)壓水試驗。鉆孔沖洗結束10min后，開展注水試驗與壓水試驗，試驗期間重復多次測量流量值，再把壓入流量、全壓力、試驗段長度、鉆孔半徑導入計算公式，求解鉆孔滲透系數與透水率，判斷是否達到設計要求。

3 結語

綜上所述，為建設高品質土木工程，最大程度預防結構滲漏、基礎沉降等質量通病出現。施工人員要提升對灌漿施工技術的應用力度，全面掌握各項技術的應用條件與正確工藝做法，結合工程情況選擇恰當技術種類，重點關注灌漿材料選型、工藝參數控制、質量通病防治處理等施工注意事項，切實滿足土木工程灌漿施工要求。