探究深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)

自佳春 李朝旺

【摘要】深厚砂礫石層的防滲技術(shù)是水利工程中最常遇到的工程問題之一，雖然近年來在這一領(lǐng)域的技術(shù)已經(jīng)取得一定的突破，但是如果處理不好，仍然會對水利工程質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響?；诖?，本文對帷幕灌漿技術(shù)在深厚砂礫石層中的防滲施工應(yīng)用進(jìn)行了探究。

【關(guān)鍵詞】深厚砂礫石層；防滲技術(shù)；帷幕灌漿技術(shù)

1、帷幕灌漿技術(shù)在深厚砂礫石層中的施工難點(diǎn)

1.1 深厚砂礫石層的鉆孔深度問題

深厚砂礫石層的石層粒徑不均勻，并且石層結(jié)構(gòu)松散，在鉆孔施工過程中，極容易造成塌孔的現(xiàn)象出現(xiàn)，給鉆孔施工造成難度。另外，在深厚石層中還存在粒徑比較大的漂石和塊石，這一方面造成鉆孔的傾斜度難以保證，另一方面影響鉆孔的質(zhì)量和施工工期。

1.2 深厚砂礫石層的灌漿方法問題

現(xiàn)有的固結(jié)灌漿、基巖灌漿等灌漿方法不適合深層砂礫石層的特性，灌漿的質(zhì)量也無法保證能夠達(dá)到工程施工要求。并且由于深厚砂礫石層的復(fù)雜性，導(dǎo)致灌漿壓力、灌漿段的長度和灌漿結(jié)束點(diǎn)等灌漿技術(shù)參數(shù)無法科學(xué)確定。另外，深厚砂礫石層的孔隙率變化較大，灌漿材料的選擇和漿液的配比比例很難確定。

1.3 深厚砂礫石層防滲技術(shù)的質(zhì)量檢測問題

目前，為了滿足工程防滲技術(shù)要求，一般會采用墻幕結(jié)合的方式運(yùn)用多排帷幕灌漿孔進(jìn)行灌漿施工。但是現(xiàn)有的基巖帷幕灌漿質(zhì)量檢測方式難以這種形式下的質(zhì)量檢測方式，需要制定一種針對帷幕灌漿施工技術(shù)的質(zhì)量檢測方法。

2、深厚砂礫石層帷幕灌漿技術(shù)的鉆孔工藝探究

深厚砂礫石層一般都比較松散，這樣就導(dǎo)致鉆孔孔壁易塌陷，給施工造成難度，而且在工程施工中常用的護(hù)壁鉆孔方法無法適應(yīng)深厚砂礫石層的特點(diǎn)，在鉆孔的速度、鉆孔的質(zhì)量和鉆孔精度等方面難以達(dá)到工程要求。在這種情況下，結(jié)合深厚砂礫石層的特點(diǎn)，在石層表面至石層35米處采用SM-400型跟管鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，而對更深的地層采用XY-42型巖芯鉆機(jī)配備金剛鉆頭、泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)進(jìn)行鉆孔。在具體的鉆孔施工過程中，在空鉆段，用巖芯管作為護(hù)壁套管對嚴(yán)重失漿地層采用掏芯鉆、堵漏式灌漿工藝進(jìn)行鉆孔；在灌漿段，采用76金剛鉆鉆頭、泥漿護(hù)壁的方式進(jìn)行鉆孔，如果在鉆孔過程中出現(xiàn)不返漿的現(xiàn)象，要立刻停止鉆孔施工，先進(jìn)行灌漿，然后再繼續(xù)進(jìn)行鉆孔施工。這種分段鉆孔的方式，能夠很好的提高鉆孔施工的速度和成功率，并且各種鉆孔設(shè)備的有效配合大大提高了鉆孔技術(shù)對深厚砂礫石層的適應(yīng)性，是深厚砂礫石層有效的鉆孔施工方法。

3、深厚砂礫石層防滲灌漿技術(shù)的灌漿方法探究

3.1 分段循環(huán)灌漿方法

循環(huán)灌漿法、預(yù)埋花管法、套管法等灌漿方法是過去經(jīng)常采用的帷幕灌漿方法，但是這些帷幕灌漿方法在深厚砂礫石層中無法得到有效的利用，這是因為這些技術(shù)在深厚砂礫石層中的使用成本較高，或者是灌漿方式十分復(fù)雜，影響工程工期。根據(jù)常用的帷幕灌漿方法的施工技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合袖閥管灌漿方法、循環(huán)鉆漿方法的優(yōu)勢，創(chuàng)新研發(fā)的“自上而下分段、循環(huán)灌漿”的帷幕灌漿方法能夠很好的使用深厚山里石層的特點(diǎn)，這種灌漿方法不僅能夠解決深厚砂礫石層的成孔問題和灌漿質(zhì)量問題，而且能夠提高灌漿施工的效率，減少鉆孔塌陷等孔內(nèi)事故的發(fā)生。

3.2 控制性灌漿方法

控制性灌漿方法是從灌漿可控性角度提出的一種新興的帷幕灌漿施工方法?？刂菩怨酀{方法在充分結(jié)合固體和流體物質(zhì)的受力特征的基礎(chǔ)上，運(yùn)用外加劑將水泥泥漿迅速由流體凝結(jié)成固體的原理，將帷幕灌漿過程中經(jīng)常出現(xiàn)的串漿、冒漿的現(xiàn)象進(jìn)行控制和解決的一種灌漿施工方法。在工程的實(shí)際運(yùn)用過程中，控制性灌漿方法是將水泥漿液和外加劑分別從孔內(nèi)灌入到加固的地層基礎(chǔ)中，讓這兩種漿液在孔內(nèi)迅速的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將孔內(nèi)的流體物質(zhì)凝結(jié)成固體物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到防滲的技術(shù)要求?？刂菩怨酀{方法的技術(shù)要點(diǎn)是這兩種漿液的配比比例，具有施工工藝相對簡單、施工成本較低以及施工速度較快的優(yōu)勢，在深厚砂礫石層的防滲帷幕灌漿方法中有著很好的發(fā)展前景。

3.3 膏狀漿液灌漿方法

膏狀漿液指的就是水泥膏狀漿液，是將大量的粘土、膨潤土、煤灰粉等摻入到水泥漿中，并加入一定量的外加劑進(jìn)行攪拌而形成的膏狀泥漿。這種膏狀泥漿具有較高的抗水流沖釋性能和自堆積性能，一般在10厘米到20厘米的中等滲漏通道、含有大量的堆石深厚砂礫石層地層中使用。在實(shí)際施工過程中，水泥膏狀漿液能夠形成明顯的擴(kuò)散前沿，在其后的鉆孔就會被膏狀漿液完全填滿，等水泥凝固之后，膏漿就變成了堅硬而且密實(shí)的水泥石塊，從而達(dá)到防滲的效果。與普通的水泥膏漿相比，這種通過外加劑凝結(jié)成的膏漿具有速凝、堅實(shí)的特點(diǎn)，能夠在數(shù)小時之內(nèi)甚至是數(shù)分鐘之內(nèi)控制漿液的凝結(jié)時間和凝結(jié)速度，并且在壓力下這樣膏狀漿液具有優(yōu)良的流動性，能夠很好地適應(yīng)深厚砂礫石層中水下堵漏施工的要求，在很多的水利工程灌漿工程中取得良好的灌漿效果。目前這種灌漿方法大都在土石圍堰、河床砂卵石層等深厚砂礫石層中得到廣泛的應(yīng)用。

4、深厚砂礫石層帷幕灌漿的質(zhì)量檢測方法

在一般的砂礫石層的帷幕灌漿工程中，質(zhì)量檢測方法是以孔壓水試驗的結(jié)果為主要參考數(shù)據(jù)的，結(jié)合工程施工的施工日志、施工工程材料等資料進(jìn)行綜合分析，然后確定工程質(zhì)量等級。但是在深厚砂礫石層中，帷幕灌漿的深度比較深，孔壓水試驗難度較大，清水鉆進(jìn)的難度比較大，很多的鉆孔仍然要用泥漿進(jìn)行鉆進(jìn)，加上深厚砂礫石層中的多排帷幕灌漿布置方式，更對孔壓水試驗造成困難，因此，一般的砂礫石層中的質(zhì)量檢測方法在深厚砂礫石層中無法得到有效的應(yīng)用。另外，聲波測試試驗的砂礫石層灌漿檢測方法也無法在深厚砂礫石層中得到有效的應(yīng)用，這是因為深厚砂礫石層的構(gòu)成成分比較復(fù)雜，而且石層的泥漿分布十分不均勻，運(yùn)用聲波測試方法無法取得每個石層波段波速的有效數(shù)值，進(jìn)而也無法對深厚砂礫石層的灌漿質(zhì)量效果進(jìn)行有效的評價。

基于以上問題，針對深厚砂礫石層帷幕灌漿工程的特點(diǎn)，經(jīng)過多次的試驗和經(jīng)驗總結(jié)，提出了一種適合這種工程特點(diǎn)的帷幕灌漿質(zhì)量檢測方式—組合質(zhì)量檢測方式。這種方式是根據(jù)最后完成灌漿施工的灌漿孔里的灌漿情況對最先進(jìn)行灌漿的灌漿孔情況開展初步判斷，然后結(jié)合多排帷幕灌漿孔的布置對灌漿效果進(jìn)行綜合檢查，最后使用靜水頭壓水的方法對深厚砂礫石層的帷幕灌漿效果進(jìn)行檢測，進(jìn)而得出最終結(jié)果。這種質(zhì)量檢測方法具有操作方法簡單、效果直觀明顯的優(yōu)勢，與各個灌漿孔的平均灌漿量結(jié)合，能夠?qū)ι詈裆暗[石層防滲帷幕灌漿施工的質(zhì)量效果進(jìn)行科學(xué)、合理的評價。

結(jié) 語

帷幕灌漿技術(shù)以其工期短、見效快、易于操作等優(yōu)點(diǎn)在水利工程防滲施工中得到廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際施工應(yīng)用過程中，要在鉆孔、灌漿和質(zhì)量檢查等方面注重該技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，保證深厚砂礫石層的防滲施工質(zhì)量。

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