淺談防滲墻底基巖灌漿工程施工技術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，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。

關鍵詞：防滲墻；基巖灌漿；施工技術；特殊問題；處理措施

1.引言

黃壁莊水庫副壩為均質土壩，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。

副壩地質條件復雜，砂卵（礫）石粒徑大，滲漏嚴重，基巖為硅質灰巖，有溶溝、溶槽、溶洞發育呈囊狀串珠發育，滲漏通道大。

2.鉆孔的綜合綜合施工方法

由于該段地質條件相當復雜，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，根據巖石性質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有較大的區別，在砂卵石層金剛石鉆進的特點應是“低壓力、高轉速、小泵量”。鉆進參數如下表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。基本配方是：SM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、軟弱的巖芯被膠結包裹，從而隨鉆取得原結構巖石樣，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，這樣護壁套管壁內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）灌注的水泥漿不至于流失，這樣保證漿液能在基巖段內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范及設計要求，應由稀到濃，逐級變換。當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，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，根據施工具體情況，可越級變濃。

7.2灌漿結束標準

采用自下而上分段灌漿時，在規定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續灌注30min，當注入率不大于1L/min時，繼續灌注60min，灌漿即可結束。

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，加之裂隙發育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現象加劇，安設灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發生繞塞返漿。

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灰巖，有溶溝、溶槽溶洞發育，滲漏通道大。灌漿過程中出現大量漏漿，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束標準為止；

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

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

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結束14天后進行，檢查孔的數量應為灌漿孔總數的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，經檢查全部達到合格標準，滿足了設計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結語

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，對金剛石鉆進參數的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎工程.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，加之裂隙發育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現象加劇，安設灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發生繞塞返漿。

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灰巖，有溶溝、溶槽溶洞發育，滲漏通道大。灌漿過程中出現大量漏漿，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束標準為止；

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

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

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結束14天后進行，檢查孔的數量應為灌漿孔總數的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，經檢查全部達到合格標準，滿足了設計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結語

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，對金剛石鉆進參數的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎工程.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，加之裂隙發育，縫隙寬大，孔距又較小時，會促使串漿現象加劇，安設灌漿塞處的孔壁凹凸不平，膠球脹度不夠，塞堵不嚴密，發生繞塞返漿。

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灰巖，有溶溝、溶槽溶洞發育，滲漏通道大。灌漿過程中出現大量漏漿，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束標準為止；

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

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

8.檢查孔施工

灌漿檢查孔應在該部位灌漿結束14天后進行，檢查孔的數量應為灌漿孔總數的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，經檢查全部達到合格標準，滿足了設計要求，達到了副壩除險加固的預期效果。

9.結語

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，對金剛石鉆進參數的選擇，以及灌漿過程中串漿、漏漿的處理都積累豐富的經驗。

參考文獻

[1] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范

[2] 水利水電工程施工手冊.地基與基礎工程.中國電力出版社，2004