改良袖閥管法灌漿技術(shù)在導(dǎo)流洞圍堰防滲控制性灌漿中的應(yīng)用

高永國

中國水電基礎(chǔ)局有限公司 天津 301700

1 工程概況

卡洛特水電站為Ⅱ等大（2）型工程，壩址位于巴基斯坦旁遮普省與AJ&K特區(qū)交界處的卡洛特橋上游1km處的河灣地塊，樞紐工程主體建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成。電站裝機(jī)容量720MW，施工期采用導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流[1]。

為了導(dǎo)流洞進(jìn)出口圍堰2017年度安全度汛及汛期施工安全，按甲方要求對(duì)進(jìn)出口圍堰進(jìn)行帷幕灌漿防滲處理。由于圍堰堰體由大塊石、沙礫石和回填土構(gòu)成，常規(guī)鉆孔不能成孔，且存在埋鉆、塌孔等風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況和以往類似工程相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，此次采用了袖閥管灌漿法對(duì)進(jìn)出口圍堰進(jìn)行防滲處理。

2 袖閥管法灌漿設(shè)計(jì)

袖閥管灌漿法為法國Soletanche公司所首創(chuàng)，使用該方法進(jìn)行劈裂灌漿，主要是通過產(chǎn)生充填效應(yīng)、骨架效應(yīng)、離子效應(yīng)等，從而起到防滲加固土體的作用。它特別適用于粉細(xì)沙礫層及粘土層地基中的劈裂灌漿[2]。

2.1 灌漿工藝

常規(guī)的袖閥管灌漿法如圖1所示。

主要構(gòu)成部分：

袖閥管。本工程采用?70mm的鋼管，每隔0.5m鉆有4個(gè)直徑為10mm的小孔，小孔由彈性好的橡皮套所包裹。它是一種只能向管外出漿，不能從管外返漿的單向閉合裝置。灌漿時(shí)，壓力將小孔外的橡皮套沖開，漿液進(jìn)入地層。

灌漿塞。本工程采用水壓單塞進(jìn)行止?jié){。

套殼料[3]。套殼料的基本功能為：封閉袖閥管與鉆孔壁之間的環(huán)狀空間，防止灌漿時(shí)漿液到處流竄，在橡皮袖閥和止?jié){塞的配合下，迫使?jié){液只在一個(gè)灌段范圍內(nèi)開環(huán)（即擠破套殼料）而進(jìn)入地層。本次灌漿采用質(zhì)地較好的天然河砂作為套殼料，其密實(shí)度較好，材料易得，既滿足施工要求又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2.2 灌漿工藝流程

灌漿工藝流程見圖2。

3 袖閥管法灌漿施工

3.1 施工工藝方法

采用偏心或同心跟管鉆進(jìn)工藝造孔，鉆孔直徑不小于108mm；然后下設(shè)袖閥管，采用自下而上卡塞（純壓式）灌漿工藝進(jìn)行灌漿。

3.2 灌漿材料

灌漿水泥采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，灌漿用砂為天然砂或人工砂。

3.3 鉆孔

采用YG-80風(fēng)動(dòng)潛孔地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，由于覆蓋層不易成孔，需進(jìn)行跟管鉆進(jìn)，即鉆具帶著護(hù)壁鋼套管往下鉆進(jìn)。鉆孔孔徑?108mm,套管外徑?108mm,單根套管長度為1.0m。鉆孔深入基巖0.5m。

3.4 袖閥管安放

鉆孔終孔后，進(jìn)行袖閥管安放。安放時(shí)，應(yīng)沿孔中心線緩慢下設(shè)，袖閥管應(yīng)高出地面0.1m。

3.5 灌注套殼料

本次灌漿采用天然砂作為套殼料。

3.6 起拔鋼套管

待套殼料灌注完畢后，用液壓拔管機(jī)將護(hù)壁鋼套管緩慢拔起。

3.7 灌漿段長

每段灌漿段長為1.0m。

3.8 灌漿方式

采用自下而上卡塞（純壓式）灌漿工藝進(jìn)行灌漿。

3.9 下設(shè)灌漿卡塞

采用水壓單塞作為灌漿卡塞，具有良好的密封性和承壓能力。將灌漿卡塞下設(shè)到需要灌漿的位置，泵水加壓使其膨脹并鎖定壓力。

3.10 漿液比級(jí)和變換條件

制漿站拌制0.5：1純水泥漿液，由送漿泵送至灌漿部位。

灌漿時(shí)采用1：1和0.5：1兩個(gè)比級(jí)的純水泥漿液，當(dāng)吸漿量較大時(shí)，則改用0.5：1：1的水泥砂漿進(jìn)行灌注。

開灌比級(jí)為1：1，當(dāng)灌注量達(dá)到200L時(shí)，更換0.5：1漿液進(jìn)行灌注。累計(jì)灌注水泥漿液達(dá)到300L時(shí)，改用0.5：1：1的水泥砂漿進(jìn)行灌注。

3.11 灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

采用0.5MPa的壓力進(jìn)行灌漿。

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

（1）在規(guī)定壓力下累計(jì)灌注水泥漿液達(dá)到300L并且吸漿量不大時(shí)可結(jié)束本段灌漿；

表1 進(jìn)出口圍堰帷幕灌漿前后注水試驗(yàn)對(duì)比情況

（2）在規(guī)定壓力下累計(jì)灌注水泥漿液達(dá)到300L并且吸漿量較大時(shí)，改用0.5：1：1的水泥砂漿進(jìn)行灌注，累計(jì)灌注水泥砂漿200L時(shí)結(jié)束本段灌漿。

3.12 封孔

灌漿完畢后，采用0.5：1純水泥漿液或0.5：1：1的水泥砂漿進(jìn)行無壓封孔。

工程質(zhì)量總體評(píng)價(jià)

導(dǎo)流洞進(jìn)出口圍堰帷幕灌漿前后注水試驗(yàn)滲透系數(shù)對(duì)比情況見表1。

由表1可知，導(dǎo)流洞進(jìn)口圍堰滲透系數(shù)灌前和灌后變化非常大，從10-1cm/s最大提高到了10-5cm/s，說明灌漿效果非常好。由于防汛時(shí)間緊迫，導(dǎo)流洞出口圍堰未做灌前注水試驗(yàn)。3號(hào)導(dǎo)流洞出口附近圍堰滲漏量變化尤為明顯，該部位灌漿后目前基本無河水滲漏；1號(hào)和2號(hào)導(dǎo)流洞出口附近圍堰滲漏量趨于穩(wěn)定，無明顯增加跡象。

4 結(jié)語

（1）采取自下而上分層（環(huán)）的袖閥管灌漿方法，其灌注漿液可在全孔段均勻擴(kuò)散，有利于有效集中灌注，形成的防滲加固體整體性較好，是覆蓋層帷幕灌漿較為適宜的一種灌漿工藝。

（2）根據(jù)不同的場(chǎng)地地層條件和工程設(shè)計(jì)要求，適當(dāng)調(diào)整各工序中的有關(guān)參數(shù)，在保證灌漿質(zhì)量的同時(shí)減少成本，提高效益。

（3）鉆孔垂直度和套殼料質(zhì)量是影響開環(huán)質(zhì)量的重要施工因素，應(yīng)加強(qiáng)其施工管理工作。