淺談防滲墻底基巖灌漿工程施工技術(shù)及特殊問題處理措施

宋會杰

摘 要：本文重點介紹黃壁莊水庫除險加固副壩防滲墻底基巖灌漿工程鉆孔、灌漿施工技術(shù)，及施工過程中遇到的砂卵石地層鉆進、基巖灌漿、漏漿等特殊問題，并提出處理措施，效果顯著。僅供同行們參考。

關(guān)鍵詞：防滲墻；基巖灌漿；施工技術(shù)；特殊問題；處理措施

1.引言

黃壁莊水庫副壩為均質(zhì)土壩，壩頂長6907.3m，最大壩高19.2m，此次加固處理，包括垂直砼防滲墻和高壓旋噴、擺噴防滲墻的組合方案，防滲墻入巖深度依基巖風化程度而不同，為避免因成墻后所承受的水力梯度過大，從而造成地質(zhì)條件不良地段基巖滲透破壞和侵蝕加劇，在已成防滲墻上游1.0m對部分地段地質(zhì)條件復雜段的墻底基巖進行灌漿處理，要求對基巖1.0m～13.0m下分段進行灌漿，鉆孔深度平均約70m，灌漿完畢，鉆檢查孔以檢驗灌漿效果。

副壩地質(zhì)條件復雜，砂卵（礫）石粒徑大，滲漏嚴重，基巖為硅質(zhì)灰?guī)r，有溶溝、溶槽、溶洞發(fā)育呈囊狀串珠發(fā)育，滲漏通道大。

2.鉆孔的綜合綜合施工方法

由于該段地質(zhì)條件相當復雜，不同的地層鉆孔采用了分段變徑和不同的施工方法。

（1）壩體土、壤土采用先鉆進后下套管，當遇到地下水后，流砂層、涌砂層要跟管鉆進，防止塌孔。用活門鉆頭沖擊跟管，壩體土、壤土打入Ф168mm，套管長20～35m。

（2）砂卵石層采用Ф91mm金剛石鉆頭，SM植物膠護壁鉆進，（或膨潤土）到基巖下Ф89mm護壁管，該護壁管必須下到基巖面以下，防止管底部流沙掉塊影響以下鉆進。

（3）基巖采用Ф59mm金剛石鉆頭自上而下分段清水鉆進，根據(jù)巖石性質(zhì)合理選用金剛石鉆頭的胎體硬度。

3.砂卵石地層金剛石鉆進

金剛石具有脆性、硬度大、強度高等特點，因此將金剛石粒孕鑲在鉆頭底部，工作層一般為8～8.5mm，它有一定程度的自銳作用，它的刃由胎體的性能來保證，克服了過去的“高壓、高速、大水量”的錯誤做法。鉆進基巖與鉆進砂卵石層三個參數(shù)有較大的區(qū)別，在砂卵石層金剛石鉆進的特點應是“低壓力、高轉(zhuǎn)速、小泵量”。鉆進參數(shù)如下表1：

4 金剛石鉆進兩種漿液護壁方法的比較

1）植物膠護壁

SM植物膠在碳酸鈉的助容作用下，可以任何比例的溶解于水，配制低固相泥漿，不增加泵壓，是一種粘彈性流體?；九浞绞牵篠M植物膠：水=1：50，碳酸鈉為SM植物膠干粉重量的5%，SM植物膠最突出的有護膠作用、粘彈性能減震作用、減少摩阻效應，使松散、破碎、軟弱的巖芯被膠結(jié)包裹，從而隨鉆取得原結(jié)構(gòu)巖石樣，同時也起到護壁作用，降低鉆桿和鉆具的震動，避免巖芯受機械震動而破壞，有利于提高取芯質(zhì)量，平均巖芯采取率達到90%以上。

SM植物膠適用砂卵石層鉆進，植物膠攪拌采用立式高速攪拌機，需要溶脹24h后護壁效果最好。該工程由于砂卵石地層滲漏嚴重，部分鉆孔采用了植物膠護壁，植物膠用量17.3kg/m，護壁材料費僅占進尺單價的四分之一。

2）膨潤土泥漿護壁

鉆孔護壁使用膨潤土制漿，泥漿的作用是在鉆孔過程中保持孔避穩(wěn)定，膨潤土漿的密度要小于1.1g/cm3，攪拌采用立式高速攪拌機，攪拌時間4～5min，經(jīng)攪拌后的泥漿在漿槽中放置后平均每米摻加5%碳酸鈉，溶脹24d再使用，膨潤土用量35kg/m，經(jīng)計算僅僅是植物膠漿費用的十分之一，故部分鉆孔采用膨潤土泥漿護壁滿足了施工要求，降低了工程成本。

5 套管止水及起拔套管

5.1套管止水

將套管下到距孔底1.0m時在孔口固定，用粘土球回填0.5m深度，此時再將護壁管下到底，憑借全孔套管重量切入回填的粘土層內(nèi)，這樣護壁套管壁內(nèi)外都有一層粘土膠泥，達到止水效果。其止水目的在于：

（1）由于全孔都用套管護壁從而保證采取金剛石小孔徑鉆進，防止沖洗液流竄到基巖頂面造成沖刷形成孔洞；

（2）保證首段灌漿卡塞器能卡緊（卡在Ф89mm管內(nèi)）灌注的水泥漿不至于流失，這樣保證漿液能在基巖段內(nèi)每一深度都能滿足灌漿壓力，進行有效的充填，從而保證灌漿效果。

5.2起拔套管

由于鉆孔需下護壁管60余米，灌漿孔穿過砂礫、卵漂石層，拔管阻力大，利用鉆機卷揚反沖擊起管具有一定的難度，故采用蛙式起管機拔套管，本管機有兩層機座，底座固定，上層座隨沖擊頻率上下往復運動，有冷卻水箱和降溫作用，速度快，效率高，起拔力量大，比起鉆機卷揚反沖擊起拔套管工效高2倍多，使用效果很好。

6.鉆孔的沖洗及壓水試驗

鉆孔沖洗采用風水聯(lián)合沖洗，沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，壓力超過1Mpa時，采用1Mpa，沖洗風壓采用50%灌漿壓力，壓力超過0.5Mpa，采用0.5Mpa。

裂隙沖洗應沖至回水澄清后10min結(jié)束，且總的時間要求單孔不小于30min，串通孔不少于2h。沖洗后測量孔內(nèi)殘存的沉積物不得超過20cm。鉆孔沖洗后進行壓水試驗，先導孔應自上而下分段卡塞進行壓水試驗，采用五點法或單點法。其他各次序孔的灌漿段，可進行簡易壓水試驗。檢查孔應采用五點法壓水試驗。

7.灌漿施工

7.1漿液變換的原則

灌漿漿液的濃度嚴格按照規(guī)范及設(shè)計要求，應由稀到濃，逐級變換。當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當某一比級漿液注入量已達300L以上，或灌注時間已達13h，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，應換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30L/min時，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃。

7.2灌漿結(jié)束標準

采用自下而上分段灌漿時，在規(guī)定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注30min，當注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注60min，灌漿即可結(jié)束。

7.3基巖灌漿串漿處理措施

由于巖石中裂隙較多，相互串連，使灌漿孔相互直接或間接連通，灌漿壓力比較高，加之裂隙發(fā)育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現(xiàn)象加劇，安設(shè)灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發(fā)生繞塞返漿。

處理措施：鉆孔為正在鉆進的鉆孔時，應停鉆，并在串漿孔漏漿處的部位安設(shè)灌漿塞，堵塞嚴密，再在灌漿孔中正常進行灌漿；串漿孔為待灌孔時，串漿孔與灌漿孔可同時卡塞進行灌漿，若漏漿量很大，可增加灌漿泵，一泵一鉆孔，同時進行；灌漿塞卡塞不嚴密，經(jīng)檢查卡塞器返水，可以將卡塞器上移位置重新卡塞。

7.4巖層大量漏漿處理措施

由于該段基巖為硅質(zhì)灰?guī)r，有溶溝、溶槽溶洞發(fā)育，滲漏通道大。灌漿過程中出現(xiàn)大量漏漿，其處理措施：

（1）降低灌注壓力：要采用低壓或逐漸多級升壓法，至正常灌漿；

（2）限制進漿量：將進漿量限制為30～40L/min，使用濃漿灌注至進漿量明顯減少時，再升高壓力，增加進漿量直至達到結(jié)束標準為止；

（3）間歇灌漿：灌漿過程中，每連續(xù)灌注一定時間，或灌注一定數(shù)量干料后，就暫時停灌，待凝一定時間，而后再繼續(xù)灌注。

在破碎塌坍、嚴重漏失和溶洞內(nèi)地段可采用速凝水泥漿進行孔內(nèi)混合方法進行填孔，將水泥、水玻璃、純堿等組份按其比例分別裝入塑料袋內(nèi)送入孔內(nèi)，然后下入攪拌器，攪破塑料袋，三者在孔內(nèi)與水均勻混合而凝結(jié)。待凝后再鉆孔再進行一次壓力灌漿，可增加洞內(nèi)充填物的密實程度。

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結(jié)束14天后進行，檢查孔的數(shù)量應為灌漿孔總數(shù)的5%，采用金剛石鉆頭鉆進，檢查孔鉆取巖芯獲得率在90%以上。灌漿檢查孔壓水試驗合格標準為透水率q≤5Lu，巖面下第一段的合格率應為100%；再以下各段的合格率應為90%以上，經(jīng)檢查全部達到合格標準，滿足了設(shè)計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結(jié)語

總之，通過對防滲墻底基巖灌漿的加固處理，達到了預期的目的。同時也通過該項目的實施，對金剛石鉆進參數(shù)的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎(chǔ)工程.中國電力出版社，2004

7.3基巖灌漿串漿處理措施

由于巖石中裂隙較多，相互串連，使灌漿孔相互直接或間接連通，灌漿壓力比較高，加之裂隙發(fā)育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現(xiàn)象加劇，安設(shè)灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發(fā)生繞塞返漿。

處理措施：鉆孔為正在鉆進的鉆孔時，應停鉆，并在串漿孔漏漿處的部位安設(shè)灌漿塞，堵塞嚴密，再在灌漿孔中正常進行灌漿；串漿孔為待灌孔時，串漿孔與灌漿孔可同時卡塞進行灌漿，若漏漿量很大，可增加灌漿泵，一泵一鉆孔，同時進行；灌漿塞卡塞不嚴密，經(jīng)檢查卡塞器返水，可以將卡塞器上移位置重新卡塞。

7.4巖層大量漏漿處理措施

由于該段基巖為硅質(zhì)灰?guī)r，有溶溝、溶槽溶洞發(fā)育，滲漏通道大。灌漿過程中出現(xiàn)大量漏漿，其處理措施：

（1）降低灌注壓力：要采用低壓或逐漸多級升壓法，至正常灌漿；

（2）限制進漿量：將進漿量限制為30～40L/min，使用濃漿灌注至進漿量明顯減少時，再升高壓力，增加進漿量直至達到結(jié)束標準為止；

（3）間歇灌漿：灌漿過程中，每連續(xù)灌注一定時間，或灌注一定數(shù)量干料后，就暫時停灌，待凝一定時間，而后再繼續(xù)灌注。

在破碎塌坍、嚴重漏失和溶洞內(nèi)地段可采用速凝水泥漿進行孔內(nèi)混合方法進行填孔，將水泥、水玻璃、純堿等組份按其比例分別裝入塑料袋內(nèi)送入孔內(nèi)，然后下入攪拌器，攪破塑料袋，三者在孔內(nèi)與水均勻混合而凝結(jié)。待凝后再鉆孔再進行一次壓力灌漿，可增加洞內(nèi)充填物的密實程度。

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結(jié)束14天后進行，檢查孔的數(shù)量應為灌漿孔總數(shù)的5%，采用金剛石鉆頭鉆進，檢查孔鉆取巖芯獲得率在90%以上。灌漿檢查孔壓水試驗合格標準為透水率q≤5Lu，巖面下第一段的合格率應為100%；再以下各段的合格率應為90%以上，經(jīng)檢查全部達到合格標準，滿足了設(shè)計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結(jié)語

總之，通過對防滲墻底基巖灌漿的加固處理，達到了預期的目的。同時也通過該項目的實施，對金剛石鉆進參數(shù)的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎(chǔ)工程.中國電力出版社，2004

7.3基巖灌漿串漿處理措施

由于巖石中裂隙較多，相互串連，使灌漿孔相互直接或間接連通，灌漿壓力比較高，加之裂隙發(fā)育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現(xiàn)象加劇，安設(shè)灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發(fā)生繞塞返漿。

處理措施：鉆孔為正在鉆進的鉆孔時，應停鉆，并在串漿孔漏漿處的部位安設(shè)灌漿塞，堵塞嚴密，再在灌漿孔中正常進行灌漿；串漿孔為待灌孔時，串漿孔與灌漿孔可同時卡塞進行灌漿，若漏漿量很大，可增加灌漿泵，一泵一鉆孔，同時進行；灌漿塞卡塞不嚴密，經(jīng)檢查卡塞器返水，可以將卡塞器上移位置重新卡塞。

7.4巖層大量漏漿處理措施

由于該段基巖為硅質(zhì)灰?guī)r，有溶溝、溶槽溶洞發(fā)育，滲漏通道大。灌漿過程中出現(xiàn)大量漏漿，其處理措施：

（1）降低灌注壓力：要采用低壓或逐漸多級升壓法，至正常灌漿；

（2）限制進漿量：將進漿量限制為30～40L/min，使用濃漿灌注至進漿量明顯減少時，再升高壓力，增加進漿量直至達到結(jié)束標準為止；

（3）間歇灌漿：灌漿過程中，每連續(xù)灌注一定時間，或灌注一定數(shù)量干料后，就暫時停灌，待凝一定時間，而后再繼續(xù)灌注。

在破碎塌坍、嚴重漏失和溶洞內(nèi)地段可采用速凝水泥漿進行孔內(nèi)混合方法進行填孔，將水泥、水玻璃、純堿等組份按其比例分別裝入塑料袋內(nèi)送入孔內(nèi)，然后下入攪拌器，攪破塑料袋，三者在孔內(nèi)與水均勻混合而凝結(jié)。待凝后再鉆孔再進行一次壓力灌漿，可增加洞內(nèi)充填物的密實程度。

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結(jié)束14天后進行，檢查孔的數(shù)量應為灌漿孔總數(shù)的5%，采用金剛石鉆頭鉆進，檢查孔鉆取巖芯獲得率在90%以上。灌漿檢查孔壓水試驗合格標準為透水率q≤5Lu，巖面下第一段的合格率應為100%；再以下各段的合格率應為90%以上，經(jīng)檢查全部達到合格標準，滿足了設(shè)計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結(jié)語

總之，通過對防滲墻底基巖灌漿的加固處理，達到了預期的目的。同時也通過該項目的實施，對金剛石鉆進參數(shù)的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎(chǔ)工程.中國電力出版社，2004