抬动监测在工程固结灌浆过程中的应用与研究

　　摘要：本文通过对某工程固结灌浆过程中的抬动监测，介绍了抬动监测装置的安装，抬动观测点的布置以及抬动监测过程控制，分析了影响抬动变形的因素及灌浆抬动影响范围。
　　关键词：固结灌浆，压力，抬动，监测
　　1、概况
　　固结灌浆的灌浆效果与灌浆压力有关，灌浆压力越大，灌浆量越大，灌浆效果越好，但灌浆压力达到一定值后，极易发生被灌岩体的抬动变形，对建筑物基础或洞室围岩衬砌造成破坏，因此，必须对灌浆全过程进行抬动变形监测，指导固结灌浆工程施工，确保灌浆质量。
　　某水利枢纽工程泄洪排沙洞总长641.00m，分龙抬头段和导泄结合段,龙抬头段以中厚层状含煤含砾中细粒砂岩及泥质粉砂岩为主，局部为煤质页岩，导泄结合段分为两部分，一部分为F3断层破碎带及影响带，断层带由鳞片岩、糜棱角砾岩、断层泥和砂岩透镜体组成，岩体软弱破碎。另一部分为中厚层～薄层状中细粒砂岩与泥质粉砂岩。
　　泄洪洞固结灌浆分为8个单元，龙抬头段4个单元（1～4单元），导泄结合段4个单元（5～8单元）。龙抬头段设计灌浆深度为进入基岩15.0m，1次成孔，自下而上分4段灌浆，最高灌浆压力3.0MPa；导泄结合段设计灌浆深度为进入基岩25.0m，分6段成孔，自上而下分5段灌浆，设计灌浆压力0.7～2.0MPa。灌浆孔呈梅花形布置。
　　2、抬动监测
　　2.1抬动监测点的布置
　　抬动变形量的大小不仅与抬动监测孔与灌浆点间的距离有关，同时还与灌浆的压力大小、基础的地质条件、基岩与砌体、底板的胶结情况等诸多因素有关[1]。根据现场情况，，共布置抬动断面7个，共计21个抬动监测点。
　　2.2抬动监测装置的安装
　　在混凝土衬砌和围岩内钻孔后，埋设钢管和传感器支架，保护管需嵌入围岩中，钻孔与保护管之间充填细砂，内管位于保护管中，末端被水泥浆锚固固定，保护管与内管之间用麻丝堵塞，孔口段用10cm厚砂浆固定，支架固定在灌浆部位的混凝土衬砌中。位移传感器用支架固定好并与监测仪器相连，压力传感器分别与灌浆泵压力接口和监测仪器相连接。
　　2.3仪器设备
　　选用黄河勘测规划设计有限公司工程物探研究院研制的TDSA-A型变形观测仪，该仪器具有24h自动采集记录、报警功能，记录时间可任意设置，最小记录时间1min。位移传感器采用HY-65数码型位移传感器，精度1μm,压力传感器选用ST3000LBCⅢER压力变送器，通过油杯，与灌浆机对接，可实时监测灌浆压力。
　　3、成果分析
　　3.1数据分析
　　a）从所监测的数据看，整个灌浆过程中抬动变形很小，最大值80μm，最小为2μm，一般在3～5μm，远未达到限值200μm，整个灌浆过程平稳。
　　b)抬动变形与地质条件关系：图3.1为龙抬头段1单元底板灌浆底板监测抬动曲线图，该处地质条件较好，灌浆压力达到2.5MPa的情况下，从曲线上看最大抬动值6μm，最小抬动值为2μm。图3.2为F3断层处底板灌浆底板监测抬动曲线图，其灌浆压力只有1.0MPa，而最大抬动值达到73μm，最小抬动值14μm。说明岩体越破碎，裂隙越发育，抬动变形值越大，越容易造成破坏，因此在灌浆前应充分了解地质情况。
　　
　　图3.1一单元底板灌浆底板监测抬动曲线图3.2F3断层处底板灌浆底板监测抬动曲线
　　c）抬动变形值与灌浆距离关系：在监测过程中，对抬动最大值与灌浆间的距离（灌浆抬动影响半径）进行统计，从图3.3可以看出，该处地质条件较好，灌浆压力达到2.5MPa,在1.5m处灌浆，其最大抬动值6μm,在3.35m处灌浆，其最大抬动值为3μm，当灌浆距离大于4.5m时，其最大抬动值为0μm，呈递减趋势，说明两个问题，一是该单元灌浆影响范围（抬动半径）最大只有4.0m，二是随着灌浆距离增加而抬动值变小；图3.4为F3断层处最大抬动值与灌浆距离关系曲线，灌浆压力1.0MPa，从中可以看出，曲线基本上也是随灌浆距离增加而抬动值变小，且在F3断层处其灌浆影响范围不超过5.5m；同时也说明了地质条件越差，裂隙越发育，其影响范围越大。
　　
　　图3.3一单元底板灌浆底板最大抬动与距离关系曲线图3.4F3断层处底板灌浆底板最大抬动值与距离关系曲线
　　4、结论
　　（1）抬动变形值与围岩地质条件关系密切。岩体越破碎，裂隙越发育，一定范围内裂隙连通性越好，越容易发生抬动变形。
　　（2）针对该工区，在非断层破碎带处，设计最大灌浆压力为3.0Mpa时，灌浆影响范围约为4.0m；在断层破碎带处，设计最大灌浆压力为2.0Mpa时，灌浆影响范围约为5.5m。
　　参考文献：
　　[1]张跟军.浅谈水利枢纽工程大坝灌浆施工中的抬动控制[J].经营管理者,2009年第13期，P318.
　　[2]郭晓刚，程少荣.高面板堆石坝趾板基础灌浆抬动控制研究[J].长江科学院院报，2006年6月第3期，P25-31.
　　[3]苏常林，黄猛.灌浆施工中的抬动控制[J].工程实践，2008年第2期，P57-59.

《抬动监测在工程固结灌浆过程中的应用与研究》

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