溶洞处理

超前钻

超前钻：

属施工勘察，当基桩挖到持力层时，为查明基桩持力层下不少于5米范围内有无软弱夹层、空洞等不良地质作用而进行的勘探钻孔勘察

主要是针对岩溶地区基桩，在成桩之前采用钻探方法查其桩底基岩情况，基本上是一桩一孔，大桩多孔。一般是在桩设计图出来之后做 一般在挖桩到位，倒砼之前进行

一般地层可以选点进行勘察，岩溶地区最好每桩勘察 相关问题：

1.超前钻的费用由谁支付？ 有几种可能，

①由施工单位支付，因为工程量清单报价的缘故，无论清单上有该项目还是漏项，施工单位都应该进行报价，有该项目那没争议，没该项目，该笔费用应该含在其他综合单价中。

②由业主支付，通过招标或直接委托试验单位进行超前钻，当然也可委托本工程的勘察设计单位进行。

③由勘察单位支付，含在原来勘察设计投标报价之中，勘察单位在勘察设计投标中的报价应考虑这种风险，不作为新增项目予以支付。

因超前钻是无法预计的，要等勘察报告出来之后，才能确定是否进行，故该笔费用应该是由业主另外支付，不含在原勘察设计单位的报价之中，如由原勘察单位来承担这个任务，那么勘察单位总费用是原来的投标价加上这次超前钻的委托费用 2.超前钻要钻多深？

灰岩强度较高，钻到桩底以下3d（且>5m），铁路公路的特大桥要求高一点，一般是桩底以下8-10m 复杂岩溶地基处理实例 1 工程概况

某市中心广场拟建一座24层的贸易大厦，该大厦地基工程地质条件和水文地质条件复杂，岩溶、土洞发育。基坑北5m紧邻七层高的图书馆及四层高的电影院，南面相距4m处为该市主干道。地基处理施工难度大，施工中引进一些新的施工措施进行尝试，并取得了良好效果。

该楼为一层地下室，基坑开挖深度4～4.4m，采用一柱一桩独立基础形式，单桩最大垂直荷载21000kN。原设计为先开挖基坑，四周用毛石砌挡土墙，坑内采用人工挖孔桩。由于人工挖孔桩施工中抽取大量地下水，造成电影院、图书馆多处开裂，建筑物地基有向下滑移现象，同时挖孔桩没办法穿过多层溶洞，施工难以进行，造成停工。在此情况下，对该项工程进行了基础设计修改，采用冲孔和挖孔灌注桩相结合，并制订一套科学、合理、可行的施工程序，以保证相邻建筑物的安全及施工的顺利进行。

2 工程地质及水文地质条件

根据勘察报告及桩孔的超前钻资料，基坑开挖已经挖除了人工填土层及淤泥层，基坑底地下有6～9m厚的履盖土层，其下为灰岩。该地区属于岩溶发育区，地质条件非常复杂，土洞、溶洞发育，尤其主楼部位岩洞最为发育，最深溶洞达32m，方向呈多方位；洞的大小不一，最大的顶底板间距21m，最小的仅有十几厘米，有的溶洞全被充填或部分充填，有的为空洞并形成地下暗沙。土洞埋藏较浅，常发展到地面。多层溶洞分布在不同的平面上，岩面起伏不平，高差较大并发育有大量溶槽、溶沟等。大部分基岩上部为块状风化堆积层，充填有黑色淤泥，且厚度大。

该场地地下水属于潜水及岩溶裂隙水，地下水系与相离不远的义昌江相联，场地地下水位高，常高于基坑底面，且流量大，为紊流状态。有的地段钻孔或桩孔地下水往上涌，有的溶洞夯穿时，数台抽水机也无法灌满，所灌浆水进入地下暗河流进义昌江。

3 岩溶地基处理方案

由于地基复杂，普遍存在土洞、溶洞，因此该楼采用一柱一桩的形式，要求桩端置于稳定完整的微风化基岩上。

a.在每个桩孔上钻进1～3个超前钻孔，钻孔深度进入稳定持力层不小于5m。主要目的：查明每个桩孔的地层结构及分布特征；查明土洞、溶洞分布及大小、规模、连通程度、充填情况；查明强风化层厚度，溶洞顶板厚度；查明稳定持力层的准确顶面标高及其标准承载力；初步判定地下水类型、大小及流向。

b.根据超前钻孔资料及建筑荷载进行桩的选型设计。当桩孔下无溶洞或厚层强风化带时，采用人工挖孔桩处理地基，人工挖孔桩要求进入稳定微风化岩石不得小于0.5m，对于起伏较大的持力层面，可打成30cm宽的台阶；当桩孔下有溶洞或厚层强风化带时，采用大直径冲孔灌注桩处理地基。要求该桩穿过溶洞、土洞或厚层强风化带，进入稳定持力层不小于一倍桩径。

c.关于地下水在桩基施工过程中对周围环境的影响。冲孔灌注桩，采用泥浆护壁，水下灌注，无需抽取地下水，避免了深层岩溶裂隙水的抽取导致周围建筑物的变形；人工挖孔桩部分，毫无疑问要抽地下水。前阶段工作中由于抽取地下水把相邻的电影院、图书馆拉裂，两边道路下沉，导致地下水管道破裂。因此，为了使施工中不再出现上述情况，必须采取调整施工程序等措施，控制抽取地下水，科学、合理地组织施工，严格监测周围建筑物裂缝发展动向。 4 地基处理施工

施工分为两个部分，即冲孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。 4.1 冲孔灌注桩施工

该施工主要难点为如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔，如何堵住泥浆渗漏及砼流失，如何保证冲孔进尺及清除孔底沉渣。

每当打穿一层溶洞时，经常出现如下情况：a.孔内泥浆迅速流失，因岩溶水系与义昌江联通，两台3PN泵供水也无法使孔内满上来，出现地面孔口塌陷，产生一大漏斗，不仅不能施工，而且经常危及钻孔及人身安全，有时连钻机撤出的时间都没有；

b.溶洞或裂隙水流入孔内，破坏泥浆，泥浆比重减少或变成清水，孔底出现厚层沉渣，无法反浆，更不能进尺，使工程无法进行。

针对上述情况，采取了相应的解决方法：向孔内回填大量粘土，目的是堵漏，同时也堵住小裂隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上。

当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直到完成一个桩孔为止。 这样施工的结果是堵住了漏浆，堵住了溶洞，保证泥浆质量且能正常返浆，正常进尺，同时在灌注砼时，不会出现大量超灌。

如63#桩具有一定的代表性，桩径1.6m，桩长21m，上覆土层厚5.5m，其下为多层分布的溶洞，遇大小溶洞4个，发生强漏浆6次，为堵漏造浆共用318包水泥，直接用于堵漏费8600元。

经比较，上述方法是最经济、最有效的施工方法。与之相比，在此场地也曾采用钻孔灌注桩，钻孔直径500mm，结果是1)因泥浆流失过大，无法补足泥浆；2)长期钻进，出现大面积地面塌陷；3)孔底难清除沉渣；4)砼灌入量无法控制。在仅钻成的两个孔中，孔底几米厚度沉渣无法清除，其中一孔12h灌入几十立方砼，不知流向何处。

4.2 挖孔桩施工

对于人工挖孔桩，按常理是最简单的施工方法。由于该地层含有大量地下水，抽取地下水已危及周围建筑物的安全。如何达到最经济最安全的施工成为第一难点。经认真分析，充分了解该地基的工程地质条件及水文地质条件与周围建筑的联系，并对建筑物已开裂的原因进行了细致的分析。

抽取大量地下水是导致周围房屋开裂、地基下沉的最主要原因，如要对基坑周围进行全面的帷幕防渗，耗资巨大，同时岩石裂隙水未必能堵住。最后采用了不增加投资的方案，只对施工程序进行了调整。

通过施工程序调整，设法改变水的渗透路径；分散施工，不能成片连续开挖，每隔3～5个桩孔开挖一个；先施工水量较小的桩孔，如果发现水量较大的桩孔，停止抽水，不再向下施工，严格控制抽取地下水量；每挖成一个桩孔，验收后立即灌注砼，堵住水的部分渗透路径；严格监控周围建筑物的裂缝。

事实证明，按上述原则要求进行施工，顺利、安全地完成了施工任务，保证了周围建筑物的安全，如果不按此程序施工，会产生严重的后果。例如，当时现场为了进度，同时开挖4孔，同时抽水，结果4h后观测发现周围建筑物裂缝加大，石膏断裂。紧急停工后再按程序施工没有出现 这种情况，施工安全顺利。再次证明经过施工程序的控制，安全施工可以得到保证。 5 结束语

1)岩溶地基处理有很大的难度和复杂性。需因地制宜地设计和选择施工方法。 2)岩溶地基采用冲孔与挖孔相结合的办法进行处理，既经济，又避免了许多难以解决的问题，诸如抽取大量地下水，引起周围建筑物的下沉开裂，人工挖孔难以穿过多层溶洞等问题。

3)冲孔桩处理复杂岩溶地基行之有效，有较大的可靠性。

4)采用袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏，行之有效，且最为经济，同时保证成桩质量，避免大规模超灌砼。

5)在进行严格的施工管理条件下，调整施工程序，严格控制抽取地下水量，只要施工程序合理，完全可以无需任何防渗措施，可以进行安全的人工挖孔桩施工。

大渗漏量、高流速溶洞地层防渗堵

漏技术研究

流速, 地层, 溶洞, 堵漏, 防渗

〔摘要〕国家电力公司科研项目（合同编号：SPKJ007-06）大漏量、高流速溶洞地层堵漏和防渗技术研究系结合贵州猫跳河四级窄巷口水电站工程，研究溶洞地层堵漏和防渗技术。研究包括：溶洞精确探测技术研究，高流速水流堵漏材料研究，溶洞地层堵漏工艺研究。所取得的成果在猫跳河四级窄巷口电站、贵州引子渡水电站基坑溶洞堵漏工程、广西拔贡水电厂溶洞堵漏工程得到应用，对类似工程的设计、施工具有参考和推广价值。

1、前言：

我国碳酸盐出露面积约95万km2，主要分布在贵州、广西、滇东、湘西和鄂西，吕梁山、太行山、鲁西地区也有大面积出露，这些地区蕴藏着丰富的水电资源。深埋藏、大渗漏量、高流速溶洞管道在可溶岩分布区的已建或待建水库中普遍存在，如何经济、有效地封堵岩溶管道和进行岩溶地层防渗是目前世界上公认的难题。研究岩溶地层探测、堵漏、防渗等一整套技术，对于岩溶地区筑坝减少防渗帷幕工作量、已建电站发挥其应有的工程效益具有十分重大的经济和社会效益。1998年国家电力公司立项，中国水利水电科学研究院负责，贵阳勘测设计研究院岩土公司、贵州华天水电有限责任公司、贵州红枫发电总厂、葛洲坝集团基础公司等单位共同参加，对溶洞地层的溶洞精确探测、动水下不分散灌浆材料及工艺进行了系统研究，开发了一套适合于大漏量、高流速的动水条件下进行防渗处理的灌浆材料和灌浆工艺。本项目于1998年立项，研究成果在“西电东送”工程贵州引子渡水电工程及贵州索封营水电工程得到应用推广，取得很好效果，2002年8月19日在北京国家电力公司主持，对该项目进行了验收，验收专家委员会一致同意该项目通过验收。本文只对项目取得的成果进行简单介绍。

2、溶洞精确探测技术研究

2.1通过对猫跳河四级水电站水库和坝址岩溶渗漏研究资料的收集和综合分析，有效地确定了猫跳河四级水电站水库和坝址岩溶四条集中渗漏通道，有效地确定了精确探测的区域，为后续进行的高精度探测奠定了基础。

2.2溶洞物探精确探测方法与技术：因溶洞发育的随机性和溶洞周围岩性的多样性，决定了必须有选择地运用物探技术和方法，物探层析成像技术具有探测分辨率和精度与勘探深度无关的特点，为了达到米量级的分辨率，主要进行了以下技术的研究：

①物探层析成像辅助反演技术：公轭梯度、卷积重建技术，各向异性处理技术，钻孔精确测斜与边界反演技术，计算机模拟正反演判定溶洞边界技术等。

②井间斯通滤波探测溶洞：ST波动探测溶洞，射线法确定溶洞边界，小波分析判断溶洞及裂隙型异常。

③物探技术的综合分析。

④新一代钻井电视摄像仪的研制。

2.3深埋溶洞潜流水的流速流向测试技术：研究了测试深埋地下水流流速、流向测试的方法和技术:①噪声监测测试地下水流速，该技术主要由“噪声—流速”率定关系曲线，声波分析，率定曲线对比确定。噪声监测测速的特点是：工作效率高（可进行全孔、多孔测试），监测范围大（可监测钻孔四周的地下水流动情况），测试孔径小（要求测试孔径不小于38mm），但测试进度不高，干扰因素多。②光电式流速仪，可测试大流速，能准确测定孔内揭示溶洞的水流速，特点是操作简单，动态范围大，不受测试深度的影响，是溶洞探测的推荐方法。③同位素示踪测试渗流流速，是地下水流速慢的地段有效的测试方法。 2.4研究成果在实际工程中的应用

①溶洞精确探测技术应用于猫跳河四级工程：确定76-89m范围大溶洞，测试溶洞剖面面积约48m2, 溶洞水流速0.1～0.68m/s, 平均0.3m/s, 并确定了溶洞水流向，估算溶洞水流量14.4m3/s, 经过投放物料试验验证此溶洞为主要的漏水通道，解决了多年来存在争议的漏水通道问题。

②溶洞精确探测技术应用于引子渡溶洞堵漏工程：引子渡水电站厂房基坑开挖后，由于断层穿过厂房基坑，发生了围堰地基溶洞涌水，流量大于1700m3/h，估算流速为2.6—2.8m/s，溶洞精确探测技术探测出溶洞走向、规模、充填物等，为溶洞堵漏的顺利进行奠定了基础。

3. 溶洞地层堵漏材料研究 3.1模袋灌浆材料：

通过试验可以发现模袋灌浆有着其独特的优点：耐高速水流，在高速水流下，保证水泥不分散，不被冲走；水泥浆经模袋析水后，不但硬化速度加快，而且固化强度有着很大提高。模袋材料在压力下膨胀，适应不同形状，可以堵塞不同形状的漏洞。模袋灌浆的关键是压力和灌浆速率的控制；为降低堵漏工程造价，对水泥固化土材料进行了试验研究；其它如水泥粉煤灰浆材也可应用于模袋灌浆工程。

3.2水泥化学混合灌浆材料:AC-MS是性能良好的堵漏灌浆材料，有很好的可灌性，其凝胶体具有较好的粘结性和弹性，以及水中膨胀性，和水泥合并使用，可使浆液速凝，凝胶体粘结强度和抗冲性能较好，可以用于封堵较高流速和较大流量的涌水, 适合溶洞地层及碎石级配料的灌浆堵漏。

3.3水泥基速凝材料：适当水灰比的铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的混合水泥浆液具有凝结快、早期强度高等特点，可在无水或静水溶洞或大节理裂隙岩体灌浆处理中作为灌浆材料使用。适当配比的铝酸盐和硅酸盐的混合水泥膏浆具有在动水条件下能凝结且凝结时间较短，早期强度高，能抵御一定水流的冲击等特点，可在一定流速、一定流量的溶洞中作堵漏材料使用。水泥膏浆在大节理裂隙岩体灌浆工程中可以避免浆液灌注到不需要灌的较远地区，因此水泥膏浆灌浆可以控制灌浆的范围，在达到灌浆目的的同时可以节省很多的灌浆材料和时间。

3.4沥青灌浆材料：沥青灌浆施工的主要关键技术是热沥青的输送技术和输送管道的隔热保温问题，通过市场调查和现场应用，通过热传导理论计算，并经现场试验验证，热沥青的输送管道采用保温软管、充填保温料的双层钢管、钢管外套保温软管等三种方法，都是可行的，在冬季，输送管较长或积水较深的情况下要采取这些保温措施。在某些条件下可直接采用钢管输送而不需保温。从技术性能看，100#和60#石油沥青及水工石油沥青都可作灌浆材料，但水工沥青的塑性变形能力和粘结力较其它两种沥青都强，在要求具有较强的粘结力或要求有较好的塑性变形能力的情况下，可优先考虑选用水工沥青作灌浆材料。但从成本上考虑，水工沥青单价约是100＃道路沥青的2倍，因此，综合考虑，也可选用100＃道路石油沥青。通过对沥青灌浆材料和施工工艺的研究，对解决水工筑物各种大渗漏的补救处理，有了一种又快又好又省的解决方法。

3.5堵漏粒料：优选并制备出能在水中悬浮并随水流流到漏水部位的粒料，经室内试验，可用于模袋堵漏后，剩余的小缝隙。

3.6PMC封堵材料。研制出抗水流冲击、快凝型PMC材料，其凝结时间从7～8分钟到2小时；2小时抗压强度10.78 MPa，抗拉强度1.51MPa.；七天抗压强度35.79 MPa ，抗拉强度3.16 Mpa，是一种速凝性高分子复合材料，可用于级配料或堵漏粒料的防渗堵漏灌浆。 这6种动水下不分散灌浆材料，其具有一定的流动性、遇水具不分散性和高凝结性、强度增长较快、价格低廉、来源广等性能特点。并进行了室内动水模拟试验验证。

4、灌浆工艺研究：

4.1模袋灌浆材料灌浆工艺：研究了模袋缝制、捆绑等工艺，灌浆压力、填充速度控制等。 4.2碎石级配料下灌浆材料的灌浆工艺：试验证明，采用AC-MS水泥双液灌浆，进行动水下碎石级配料防渗堵漏是可行的，双液灌浆工艺能够保证浆液快速凝胶，凝胶体具有优异力学性能和防渗性能，从而达到防渗堵漏很好效果。

4.3水泥基充填材料灌浆工艺：采用双液灌浆、水泥膏浆技术，使水泥浆材达到速凝、抗水流冲击的目的，应用于静水、低流速溶洞、大裂隙溶洞地层灌浆是可行的。

4.4现场布置、水面或廊道钻进、布孔技术、专用设备研制等施工技术研究等。针对猫跳河四级工程提出了施工组织设计，针对引子渡溶洞堵漏工程，自制双液灌浆压力稳定包，自制双液灌浆混合灌浆塞。

5、研究成果在实际工程中的应用： 5.1工程简介

引子渡水电站位于平坝、织金两县交界处三岔河上，是七个首批开工的“西电东送”工程之一，装机容量36万千瓦。在厂房基坑开挖到963m高程时，出现溶洞涌水，大量的水涌入基坑，迅速淹没基坑，基坑、发电岔洞施工被迫停止。据有关测试，溶洞口径约80cm，流量大于1700m3/h，估算流速为2.6—2.8m/s。2001年9月—10月，贵阳勘测设计研究院贵州华天水利电力工程有限责任公司，采用模袋灌浆技术、AC-MS灌浆材料及控制灌浆技术，高精度溶洞探测技术，对基坑进行了溶洞精确探测和防渗堵漏处理。 5.2溶洞精确探测及防渗堵漏处理 5.2.1溶洞出水口模袋堵漏

由于出水口被淹，首先由潜水员把连有灌浆管的模袋从出水口放入溶洞中，固定好后，进行灌浆。在一定压力下，浆液中的水被挤出，浆液留在模袋内，当模袋被灌满后继续保持压力灌注30min进行泌水，然后进行屏浆处理。通过36h的施工，进行了两个模袋的灌浆，完成了出水口封堵。经测试，涌水流量减少了60%，原先看到的基坑内的涌泉消失。然后，对出口进行压渣处理并抽水。基坑、发电岔洞第三天恢复施工。 5.2.2临时处理断面的高精度溶洞探测

由于出水口溶洞堵漏受堵漏条件的限制，无法继续进行出水口堵漏施工，为达到彻底的防渗堵漏效果，必须从溶洞通道进行封堵，为探明溶洞规模及走向，首先进行了CT溶洞精确探测。在临时处理断面钻孔，间距为10m、孔深20m，进行CT溶洞精确探测，其成果如图1所示，从图中可以看出溶洞的位置和强渗漏带位置。通过钻孔，验证了异常1为空溶洞，高度90cm，5、6为小溶洞，异常2、3、4、7、8、9为充填溶洞。

图1

5.2.3钻孔内溶洞模袋灌浆及控制灌浆处理

对空溶洞，由于水流速大，无论是水泥浆，还是采用双液控制灌浆灌入后，迅速从基坑中冲出。为此，采用了土工模袋灌浆施工，处理后，基坑涌水量又有明显的减少，流量不足350m3/h。对小溶洞，水流速仍较大，一般的灌浆工艺和浆材不能达到效果。经试验研究，采用双液控制灌浆工艺，浆材分别为含纤维水泥砂浆和AC-MS—水泥浆液。AC-MS—水泥双液灌浆，采用孔口混合，凝胶时间控制在5～8s, 保证浆液出口即已初凝，浆材在孔洞内扩散并迅速凝固，达到了堵漏目的。在AC-MS双液灌浆过程中，为保证灌浆双管压力、流量的稳定，特制稳压包进行控制，取得了很好效果。

充填溶洞和裂隙发育的强渗漏带，采用双液控制灌浆工艺，浆材分别水泥浆和水玻璃，孔口混合，浆液经管内流出后20S凝固，在一定压力下灌注，最后，溶洞漏水被完全堵住，基坑开挖后，在经过处理的地带，岩壁干燥，没有一点渗漏。

6、项目参加单位及人员

本项目由中国水利水电科学研究院负责，参加单位贵阳勘测设计研究院、贵州省电力公司红枫发电总厂、葛洲坝集团基础工程有限公司。具体分工如下：

中国水利水电科学研究院中水科工程总公司地基工程分公司：模袋灌浆材料、水泥基速凝材料、水泥化学混合灌浆材料、模袋灌浆材料灌浆工艺；碎石级配料下灌浆材料的灌浆工艺；水泥基充填材料灌浆工艺。 负责人：郑亚平、杨晓东

参加人：郑亚平、杨晓东、张金接、符平、赵宇、赵玉霞、汪小刚、陈宛平、葛中华、邢

京平、刘志珍、马智杰

中国水利水电科学研究院中水科工程总公司科海利新材料公司：堵漏粒料、PMC封堵材料。

负责人：买淑芳 参加人：买淑芳、吴怀国

贵阳勘测设计研究院岩土工程公司、贵州省电力公司红枫发电总厂：溶洞精确探测技术。 负责人：周喜德、王波、陈昌巩 参加人：

贵阳勘测设计研究院:

周喜德、王波、楼加丁、封云亚、郑治、肖万春、黄首生、吴涛 贵州省电力公司红枫发电总厂：

陈昌巩、徐向阳、张荣贵、代振炎、毛恩涯、卢启友、王有才

葛洲坝集团基础工程有限公司：沥青灌浆材料。协作单位：南京水利科学研究院材料结构研究所、宜昌高强岩土工程技术公司 负责人：焦家训、吴哲

参加人：焦家训、吴哲、叶铭勋、陈迅捷、刘树卿、张玉莉、汪传松、费玉琴、张霞林、多化信、邹春华、张芳蓉

现场试验由中国水利水电科学研究院，贵州华天水利电力工程有限责任公司、贵州省电力公司红枫发电总厂、贵阳勘测设计研究院岩土工程公司共同完成。 7、结语

纵观本项目自1998年立项以来的工作进展情况，我们认为项目执行到目前已经基本上完成立项初期的工作目标，达到了项目进程预期成果要求。

最后，对于贵州省电力公司在本项目进行过程中给予的帮助和支持，表示深切的感谢。

从水泥灌浆工程看我国水利施工的弊病

灌浆工程属隐蔽性工程，情况复杂，千差万别，难以预料。地质条件和灌浆效果需在施工过程中逐步了解，灌浆工艺也需在灌浆过程中进一步修改、补充和完善。因此，参与施工的单位和人员与质检方，监理方要相互协调，及时收集整理施工资料，分析判断灌浆效果。而在实际施工过程中，三方因各种原因往往不能做到保证工程进度、质量以及安全的有效合作。本文以从我国西南地区几个水电站灌浆施工中碰到的实际情况和总结的工作经验为基本，通过分析业主、设计单位、监理到施工方在灌浆施工的具体过程中各自所起的作用及其相互之间的复杂关系，来说明灌浆工程的问题所在。而灌浆只是水利工程施工中的很小一部分，我们从这里管中窥豹，了解整个水利行业的弊病。 第一章我国水利行业自上而下的关系模式及其特色所在

业主单位——设计单位——监理单位——施工单位（施工局，施工队）

业主出钱，设计单位进行勘探设计以帮助业主决定初步投资多少，并在施工过程中进行临时的设计更改和勘测。业主出钱，监理单位负责监理工程的质量和安全，并直接向业主负责。施工单位按标承包工程的一部分，业主按施工方完成工程的情况付钱。

而我国的特殊国情决定了施工方的复杂性，这也是工程中很多质量、安全问题的根源。我国涉及水利工程的施工单位主要由：武警水电部队、葛洲坝集团、水利水电工程局组成、中铁局。水利工程从勘探设计上来说是知识密集，但施工上来说是纯粹的劳动密集型产业。 除武警水电部队外，我国在水利工程第一线从事生产建设的劳动者大部分是农民工，即在国家城市化和工业化的进程中农村产生的剩余劳动力。其最显著特征是：流动性大，不能长期从事同一工种而达到熟练；受教育层次低，无法进行有效培训增长其劳动技能。这两点就决定了，施工单位无法大量长期的雇佣农民工以形成持久的战斗力。再者，水利施工是高危作业，尤其农民工安全意识不足，在第一线从事生产动辄非死即伤，这也是施工单位无法承担的。于是就由了施工队——也就是通常所说的包公头，以挂靠正规企业的方式，带领农民工承包分项工程。施工局派质检监督施工队的施工质量、进度、安全。这种情况，往往令农民工的利益得不到保障。

第二章灌浆的机理分析及其流程

灌浆按作用可分为固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、回填灌浆和接缝灌浆。本文主要探讨的是其中最为普遍和最具代表性的——固结灌浆。

1.定义

灌浆是将具有胶凝性和流动性的浆液按规定的浆材配比，借用机械或浆液自重施加压力，通过钻孔或预埋管路输送到岩石裂隙或水工建筑物的空隙中的一种施工工艺。固结灌浆能够改善岩石的力学性能，提高其承载力和密实性，减少变形和不均匀沉陷。 2.机理

水泥浆由固体颗粒材料和水按一定比例配置而成。灌浆的目的是要求水泥浆在被罐体的空隙中凝结和硬化，形成的结石具有足够的强度和抗渗性。水泥水化需水量少，而配置的水泥浆却是教稀的（获得较小粘度，便于灌入缝隙中），灌入空隙的稀浆若不采取措施排除多余水分，浆液凝固后就会留有空隙，使结石强度很低。因此，灌浆时必须由提高压力和延续灌浆时间的过程。按规定加大灌浆压力，才能促使水泥浆液由“填满”阶段向“饱和泌水”阶段过度，他那个是，因提高了管将压力，缝隙扩张，便于浆液向更大范围扩散。“泌水”“扩散”过程要达到预期效果，需要一定的时间延续，在这个延续的时间内，水泥颗粒从浆液中陆续沉积下来，填充空隙，形成致密的结石。从以上分析看出：灌浆压力和灌注时间是影响灌浆结石强度的重要因素。 3.固结灌浆的流程 （1）按单元：

勘探孔岩芯描述—审批—开工钻孔—灌浆—检查孔压水—成果资料分析 （2）按灌浆孔：

钻孔—质检、监理验孔—裂隙冲洗—压水实验—灌浆—资料质检、监理签灌浆资料 第三章固结灌浆的计价及施工 1.计价

固结灌浆的计价方式有两种，通常来说，程越重要单价越高。

（1）按灌入水泥量计价。一般为1000~2000元/吨。水泥400元/吨，这之中 就有600~到1400的利润空间，除去人工和材料机器成本，灌入量越大利润越高。 （2）按孔深计价。100~200元/米。这种情况在固结灌浆中较为少见，在灌入量极小的情况下适用。因为当每米灌入水泥量低于100kg时，即使按2000元/吨计价施工方也几乎无利可图。 2.勘探

涉及到灌浆施工的勘测主要由三种。

（1）利工程设计阶段的勘探。应当明确的是，灌浆是为处理地基缺陷而采用的一种手段，

而不是要形成有形建筑物必不可少的一部分。根据在勘探中了解的地基缺陷的性质与程度，然后才能做出是否需要灌浆，要达到什么目的和程度。这方面的信息由地质勘探队在工程初期，在较大的范围内搞清楚是否存在印象建筑物安全和会发生严重漏水的地址缺陷，它不局限于坝基，还应包括意外的临近区域和整个水库蓄水位以下的周边地区。还包括各种用途的隧洞（引水洞、导流洞、重要的交通洞）和有可能向两岸山体延伸的帷幕沿线的勘探。这一步的勘探工作应至少给设计施工人员提供以下资料：

a.对建筑在覆盖层地基上的各种坝：坝基覆盖层的分布范围、深度和厚度；所有能够区分的每一分层的位置、成分、粒径、级配、密度、K值和Lu值。

b.对于建筑在岩石地基上的各种坝：由坝的大小、重要性和地址复杂程度锁决定的一定深度和范围内基岩的岩面高程；每一分层的岩性、区域范围、厚度、风化程度、走向、倾角；断层、严重破碎带、溶洞、主要裂隙等的存在和描述。

c.地下厂房、竖井和重要隧洞所穿过的底层结构、岩性及大型断层、破碎带、流沙层的位置与描述。

d.坝址区地下水的天然水位、流向、有无承压水、压力的大小。 e.覆盖层或基岩各分层的透水性、压缩性和抗压抗剪强度等。

通过勘探所得，可以设计何种灌浆方式，分那些工序，灌浆孔如何布置，孔深的确定，适宜的压力以及浆液浓度等。

(2)程蓝图已确定的灌浆部位的勘探。需要灌浆的部位已经明确，目的已经清楚。对某个部位或单元灌浆工程，进行的具体地质勘测。这一步勘探通常由施工方完成。其主要步骤和目的在于：

a.勘探孔的选取：在施工图纸中合理选取具代表性的灌浆孔，以所在单元 总孔数的5%为准。

b.使用地质钻（岩心钻）进行钻孔取芯，并准确记录岩芯顺序。通过观察岩芯风化程度、裂隙走向及其发育程度、是否有断层及其以何种物质充填，大致可判断出需灌浆强度及灌浆量。

实际上，该次勘探并不能取得理想的效果。一则因为施工人员的素质问题，二则为了将来较大灌浆量显得合理，施工方也会想方设法的夸大对岩芯的风化及裂隙断层发育程度。灌浆量就是施工队的生命线。勘探成果由质检、监理、设计审批后备案。并准许灌浆工程开工。因为勘探成果的不真实性，在审批过程中，施工方需要与审批方做各方面的交流。 （3）灌浆完成后的效果检查。将在后面的内容中介绍。

3.钻孔及钻孔冲洗 （1）钻孔设备

勘探孔和检查孔因需要采集岩芯样本固使用回转式电动地质钻，操作较为轻松。

固结灌浆通常采用冲击回转式风动潜孔钻。当孔深较浅（5m以内）孔径较小时（30~56mm）也采用手风钻。 （2）钻孔要求

a.用高压风水轮流冲洗到回水澄清，目的是为了清除泥沙。

b.孔径。规范要求固结灌浆孔径不宜小于38mm ，为便于采集岩芯和孔口阻塞一般采用较大孔径，实际操作中这方面也一般不存在问题。

c.孔位。规范要求实际孔位与设计偏差不大于10cm。实际操作中这方面很难保证，因工作面空间和地形限制、钻机架设问题、施工人员素质问题等，孔位偏差会比较大。

d.孔深。规范要求孔深偏差不能超过设计孔深的20cm。在实际施工中会出现以下几种情况。 Ⅰ.浅孔和无孔。浅孔即孔深未达设计要求，无孔即在设计要求钻孔的部位未进行钻孔。两种情况都很大程度上节省了施工成本，但都有损与工程质量。Ⅱ.孔深符合设计要求和超深。这两种情况都能保证工程质量，后者可以获得较大的灌浆量。

风动钻机在钻孔过程中会产生及其严重的噪音和粉尘污染，长期从事该项工作的工人容易耳聋和患肺、气管类疾病。施工局和监理方也通常因此不能在施工第一线进行监督和指导。另外有诸如无孔等不符合要求的情况并不鲜见，为通过验收施工队需贿赂质检和监理人。此类情况在水利行业较为普遍。 4.裂隙冲洗及压水试验

安装阻塞器1、灌浆管路、灌浆自动记录仪2、制浆机、搅拌桶、灌浆泵用压力水进行岩层的裂隙冲洗和压水试验。

裂隙冲洗目的是将岩层裂隙或空洞里的风化、软弱的泥质充填物冲出孔外，或是将其推移到灌浆范围以远，以利于浆液结石与裂隙面胶结牢固。冲洗压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa。若遇水恶化地质条件不便于进行裂隙冲洗，可采取其他技术错数，提高灌浆质量。 压水实验是利用水泵将清水压入钻孔试验段，根据一定时间内压入的水量和施加压力大小的关系，计算岩体相对透水率和了解裂隙发育程度的试验。压水压力为灌浆压力的80%，并不大于1MPa。其结果以透水率q表示，单位为吕容（Lu）。 计算方法为： q=Q/(P·L)

Q——压入的最终流量（L/min） P——作用于试验段的全压力（MPa） L——试验段长度（m）

以上数据均由灌浆记录仪测得。吕容值在灌浆中是一个相当重要的参数。通过它的大小可以了解岩体渗透性，灌浆量的多少。一般情况下，q值越大，灌浆量就越大。而当q=0，即P=0时，说明该孔时个无底洞，压水没有回水，所以压力无法提升，也就预示着灌浆量会很大。 随着灌浆工程的进行，裂隙和断层被填充，测得吕容值应该是不断减小的趋势。 在实际操作的过程中，为了获得较大的吕容值以便于未来实现较高的灌浆量，施工方都尽可能的做大吕容值。做资料是否准确无误，根据灌浆的进度，灌浆次序的变化，掌握吕容值大小和灌浆量之间的合理关系，体现着一个灌浆记录员的业务功底的。 5.灌浆

根据地质条件、灌浆孔的深度和灌浆目的以及设计文件要求来确定的灌浆方法，一般可以分为两类。

（1）全孔一次灌浆法

即将阻塞器下在孔口，全孔作为一个灌浆段进行灌注。 （2）全孔分段灌浆法

为了较准确的掌握基岩不同高程的注浆情况，获得较高的灌浆质量，将较深的灌浆孔分为若干段。根据钻孔与灌浆间的相互顺序，分段灌浆又可分为：

a.自上而下。从孔口向孔底逐段造孔灌浆。此法使用与地质条件极差的地段。优点是可随段位加深，逐渐提高管将压力，防止串冒浆、绕塞返浆现象，利于保证质量。缺点是每段灌注后需要待凝，钻、灌不能连续进行，费时、费力耽误工期。

b.自下而上。一次成孔，然后从孔底往上逐段灌浆。优点是各道工序可以连续进行，缺点是又绕塞返浆现象和个别外段压力不能达到要求。 c.综合分段发。即取长补短结合以上两种方法。

我们已经知道灌入的水泥量直接关乎施工方的效益，但地质条件的客观因素无法改变，如何灌入更多的水泥呢？最直接的方法就是修改灌浆记录仪上的资料。即将本来10t的灌浆量改成100t，但只改这里还不行，下面从作假与反作假的关系中做些说明。 （1）业主对于施工方造假的防范手段

a.质检、监理旁站，审核，从施工过程中监督。

b.从源头上设卡。监控水泥进货过程，掌握进货量，水泥编号，运输车辆牌

号等。

c.竣工资料分析，看资料是否又错误，各个数据是否吻合，是否符合经验规律 （2）施工方的应对

a.质检也属于施工方，一个老道的质检会在表面上严格监督，在实质配合施工队的造假工作，并与监理保持良好的关系。对监理方进行直接的金钱贿赂以及平时的吃饭喝酒培养感情。监理人比较多的是先通过严格的质量把关震慑施工方，在收受贿赂后再酌情处理，这要的监理通常都有较为精深的专业知识。直接索贿的情况也并不罕见。

b.当资料作假时，实际灌入水泥量肯定小于进货水泥量，那么多出来的水泥到哪里去？通常又两种做法。一，制成水泥浆同废水一起排走，这是最常用的，缺点是容易堵塞排水系统，容易被发现；二，不进货，即贿赂进货渠道的管理人员，优点是效果显著，不造成浪费。缺点是受人力资源限制可操作性不强，牵涉较广，且易落人把柄。 c.主要靠技术人员对固结灌浆的理解和掌握全局的运筹能力。 在具体施工过程中，还有很多需要注意的地方，就不多做敷述。 6.灌浆效果的检查 包括成果资料的分析和检查孔压水实验。

（1）固结灌浆在一个单元整体结束3d或7d后进行检查孔的压水实验。检查孔数不小于灌浆孔总数的5%。同勘探孔一样，检查孔要用地质钻钻去岩芯样本，进行地质描述。做压水试验，通过测得的吕容值大小判断灌浆效果。要求监理人全过程旁站。 （2）通过灌浆成果一览表和分序统计表及综合剖面图等，可看出平均单位注

灰量和透水率值随灌浆次序的变化而变化；各灌浆段的单位注灰量和透水率的区间频率变化情况，也能大致呈现一定规律。若随灌浆次序的增加，单位注灰量和透水率值及其区间频率逐次降低，说明灌浆有效果。降低比率越大，灌浆越好。 同样的，资料可以作假，监理可以沟通。

总的来说，施工队从最初拿项目就得请客送礼吃饭，在整个施工过程中又是请客送礼吃饭，最后结算还得百般周折。这些多出来的成本，到头来还是得从业主那里拿，对施工方来说浪费越多效益越好，即使大概的统计，被浪费的水泥量也是相当惊人的。曾有施工队，因直接将一车几十吨水泥倒入江中，被工人举报，落得清退出厂。而最后，受损失的还是国家。现下为了扩大内需，国家投入很多钱在水利行业，纳税人的钱就是这样被用于生产建设的。真正一心为公的施工队，监理可能也有，只是我没有见过。在集体道德沦丧的环境里，又有几人能坚守自己的堡垒呢？ 名词解释：

1阻塞器：连接灌浆管路，使浆液通过塞体进入岩层的专用工具。按灌浆需求可分为两种，

孔口阻塞型和孔内阻塞型。孔口阻塞器只能在孔口进行阻塞，通过压缩橡胶球使其膨胀紧贴孔口岩壁实现孔口灌浆，其构造简单，造价低，经久耐用。孔内阻塞器一般为水囊式，可深入孔内也可以用在孔口，通过连接的高压水管给水囊注水膨胀紧贴岩壁实现分段灌浆，其构造较为复杂，造价高，易损坏。

2灌浆记录仪：能在灌浆过程中，将施工参数（如：灌浆压力、注入流量、浆液密度、水灰比、时间等）真是自动的记录下来的微机系统。仪器主要由计算机、打印机、流量计、稳压器、压力传感器和密度传感器组成，价格昂贵。绝大部分灌浆记录仪都可以灌浆中和灌浆后人工修改数据。在施工中和灌浆后修改数据做假资料是施工方技术人员需要掌握的重要技能。一种记录仪作假是否方便是制约其销量的重要因素。