甘肃红山湾水库主坝段接触带补充帷幕灌浆快速施工技术

甘肃红山湾水库主坝段接触带补充帷幕灌浆快速施工技术

贺保军

中国水电基础局有限公司天津300000

摘要：红山湾水库主坝段接触带补充帷幕灌浆中，采用了BHD-215型全液压式旋转冲击钻机进行砂砾石层跟管钻进及采用“砂砾石地层下设套阀管，孔内卡塞，自下而上分段灌浆法”施工，极大的提高了砂砾石层钻孔及灌浆工效，保证了砂砾石层灌浆质量，取得了较好的效果，本文对砂砾石层钻孔及灌浆方法进行了阐述。

关键词：红山湾水库接触带帷幕灌浆砂砾石层钻孔及帷幕灌浆注意事项灌浆过程中的问题和处理

1工程概况

红山湾水库土建工程第六、七标段坝基处理工程防渗墙轴线长共3275.213m，第六标段轴线长1306.652m（主坝0+103～0+416.5，副坝0+416.5～1+500），其中主坝0+000~0+103段为左坝肩帷幕灌浆，其余部分为防渗墙下帷幕灌浆。第七标段轴线长1968.561m（副坝1+500～3+456）。

本工程地层条件为：覆盖层为原河床砂砾石层，厚度为3～21m，基岩为泥质砾岩，遇水恶化。

2主坝段接触带补充帷幕灌浆施工设计

主坝段0+103～0+313坝基拟采用上墙下幕的防渗墙形式，原设计防渗墙灌浆孔为孔距2.0m的一排帷幕灌浆孔，该坝段坝前水深大，覆盖层薄，防渗墙底与基岩接触面存在发生渗透破坏的可能。为防止防渗墙底与基岩接触段发生渗透破坏，根据设代通知，对该坝段接触带设置补充帷幕灌浆。

桩号0+103～0+175段上下游各增加一排帷幕灌浆孔，距原防渗墙下帷幕灌浆孔1.4m，孔距2.0m；桩号0+175～0+313段在防渗墙下游侧增加一排帷幕灌浆孔，距原防渗墙下帷幕灌浆孔1.4m，孔距2.0m。灌浆孔按梅花形布置。

技术要求：

（1）帷幕灌浆以已完成防渗墙底高程为基准，上下各灌5.0m，但向上灌浆不超过清基高程；

（2）灌浆结果为基岩透水率不大于5lu，砂砾石覆盖层的透水率不大于10lu；

3接触带补充帷幕灌浆施工特点

3.1地质条件差、成孔难、易漏浆、冒浆

根据前期防渗墙施工情况，主坝段河床回填层及松散地层较厚（3.5～16.29m），且根据地质资料河床段揭示砂砾石覆盖层渗透系数50～10m／d，属强透水层。

3.2施工工期紧，干扰大

施工工期内，防渗墙上接明墙施工、大坝回填施工及河床的抽排水等因素均对灌浆施工产生较大干扰，导致工期极为紧张。

3.3技术要求高

灌浆检查结果要求：基岩透水率不大于5lu，砂砾石覆盖层的透水率不大于10lu；

4施工资源合理配置

根据主坝段地质条件及特点，施工设备选择如下：

（1）钻孔设备：上部砂砾石层采用BHD-215型全液压式旋转冲击钻机，跟管钻进，较好的解决了砂砾石地层钻孔工效问题，钻孔工效为0.5m/min，满足了施工工期要求；下部基岩段采用XY-2型地质钻机，硬质合金钻头，该钻机重量轻、体积小，搬迁灵活。

BHD型全液压式旋转冲击钻机XY-2型地质钻机

（2）灌浆泵：选用3SNSA型灌浆泵，是三缸往复式柱塞泵，运行状态好，压力平稳，最大压力12.0MPa，最大排量107L/min，对应压力为4Mpa；

5加快施工进度的技术措施

5.1钻孔设备选择

砂砾石地层钻孔工效是制约施工进度的主要因素，主坝段帷幕灌浆砂砾石层钻孔工作量大、工期紧，这样的客观条件使砂砾石地层钻孔工效成为了影响施工进度的关键因素。

本次施工通过比选分析，选定BHD-215型潜孔钻机跟管钻进，本设备砂砾石地层钻孔工效高且搬迁灵活，较好的解决了砂砾石地层钻孔工效问题，钻孔工效为0.5m/min，是普通地质钻机的十倍，基岩层由XY-2型地质钻机钻孔，满足了施工工期要求。

5.2灌浆方法的调整

主坝段接触带补充帷幕灌浆孔排距为1.4m（相对于防渗墙轴线），孔距2.0m，帷幕灌浆以已完成防渗墙底高程为基准，上下各灌5.0m，但向上灌浆不超过清基高程，原设计要求“孔口封闭自上而下灌浆法”；在与相关方协商后调整为：“砂砾石地层下设套阀管，孔内卡塞，自下而上分段灌浆法”施工，砂砾石层钻孔采用跟管钻进施工。

套阀管管体采用Φ89mm钢管，两节之间采用焊接，沿套阀管轴向每隔30cm设一环出浆孔，每环3个孔，孔径为Φ8mm，出浆孔外面，采用透明胶带缠绕，套阀管下设完毕后，周围用砂砾石回填密实。

镶管待凝72小时后，基岩部位采用XY-2型钻机钻孔，钻孔采用金刚石复合片全断面钻头，不需取芯直接钻至设计孔深，比普通金刚石取芯钻头钻孔效率提高3倍，并且保证了钻孔要求。然后自下而上逐段安装灌浆塞进行灌浆。本工程使用先进的循环式水压灌浆塞，孔内卡塞自下而上分段灌浆，不但节省孔内占浆、有利于施工工期，还具有不需要扫孔等优点。由于其自身塞身较长，胶塞耐压性能好、膨胀范围大，可满足高压力灌浆的需要，而且卡塞过程操作简洁方便，节约时间。减少因灌浆塞原因造成孔内事故的可能性，同时可在一定范围内满足不同孔径的灌浆需要，减少施工时起下塞的劳动强度，加快施工进度。

在砂砾石层灌浆过程中，严格控制水泥浆液的变化，由于砂砾石层吃浆量大，灌浆压力采用由小到大逐级增加，保持压力表指针稳定，防止因压力突然升高导致地表抬动。

灌浆方法的调整不仅节省了时间，提高了设备使用效率，加快了钻灌施工速度，提高了施工工效，而且保证了砂砾石灌浆质量。

5.3灌浆中注意事项

（1）在灌浆准备时，应选择与孔径、灌浆压力相匹配的灌浆塞，灌浆的阻塞压力应大于灌浆压力的2~3Mpa。

（2）灌浆过程中灌浆压力应由小到大逐级增加，防止突然升高。灌浆过程发现冒浆、返浆及地面抬动等现象时，应立即降低灌浆压力或停止灌浆，并进行处理。

（3）套阀管管体可由钢管或聚乙烯（PE）管等制成，内壁应光滑，以保证灌浆塞能够顺利拔出。

（4）出浆孔外面缠绕的橡皮箍或宽胶带，应保证弹性良好。

（5）灌浆结束时，应首先卸掉灌浆压力，在卸掉灌浆塞阻塞的压力，严禁先卸掉灌浆塞的阻塞压力，否则灌浆塞有可能射出，造成安全事故。

5.4灌浆过程中出现的问题和处理

“砂砾石地层下设套阀管，孔内卡塞，自下而上分段灌浆法”施工过程中，一般需要解决的关键技术问题有：

（1）由于覆盖层厚度较大且渗透性强，自下而上灌浆时，极易发生串浆，怎样及时发现串、绕浆。

在灌浆前，将检查后的灌浆塞放到孔里预定的卡塞位置卡塞，将孔内注满水，进行压水试验，压水20min，未发现孔口有水溢出，也没有气泡，说明没有串浆、返浆等现象。

若孔囗有混浊的浆液流出，说明已发生串绕浆，这时应采取限压限流，间歇灌浆。

（2）含砂量较大的砂卵石地层的灌浆，砂卵石地层为砂砾石充填细砂层，且含砂量较多，灌浆注入量偏小。

针对含砂量较大的砂卵石地层的灌浆注入量偏小问题。采用了适当加大灌浆压力的方法进行灌浆。譬如：I序孔灌浆压力由0.4MPa提高到0.6-0.8MPa，平均单位注灰量增大到300-450kg/m，灌浆效果明显。

6结语

红山湾水库主坝段接触带帷幕灌浆工程，根据地层特点、施工条件合理选择施工机具，在钻孔工艺上采取有效措施提高了工效，调整灌浆工序、施工方法，最大程度的提高了施工工效，保证了灌浆质量，圆满完成了施工任务。

参考文献

[1]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）

[2]《临泽县红山湾水库工程土建第六、七标段施工组织设计》