大坝帷幕灌浆技术常见问题及预防措施

2010-12-31孙耀波

中国新技术新产品 2010年8期

孙耀波

（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 前言

帷幕灌浆作为地基与基础防渗处理的一种重要手段，已越来越多地被应用在各种水利水电建设工程中，同时帷幕灌浆技术也在不断的发展，以适应不同的地层条件和施工要求。本文根据几年来作者认真研读、调查多家水电站帷幕灌浆中的总结，就现行灌浆方法中的一些问题做一探讨。

2 帷幕灌浆技术介绍

2.1 帷幕灌浆的概念

所谓帷幕灌浆，是指在设计位置上先成孔、清孔，然后进行止水、压水试验，最后配浆灌注，以达到预期目的。灌浆原则一般是:对单排孔先灌边沿孔逐渐加密，最后加密孔可作、检查孔，对多排孔先灌上、下游排，后灌中排，逐渐加密。其施工中的主要技术有钻孔、冲洗等。

2.2 钻孔

帷幕灌浆钻孔常采用回转式钻机的钻孔方法。一般有硬质合金钻进、钻粒钻进和金刚石钻进两种方式。钻孔的方向主要由施工条件，裂隙角度和岩层构造来决定。最有利的钻孔方向是与裂隙面或岩层面垂直，这样钻孔才能穿过较多的裂隙或层面，能节省钻孔数量，达到好的灌浆效果。

2.3 冲洗

工程中常用的方法为钻孔冲洗和裂隙冲洗。钻孔冲洗：为了将残存在孔底和粘附在孔壁处的岩粉、碎屑等杂质冲出孔外，以便灌浆液的流入。裂隙冲洗：裂隙冲洗的目的是用压力水将填充在岩石裂隙或空洞中的松软的、风化的泥质填充物冲出孔外。根据规范要求，对溶岩、断层、大型破碎带、软弱夹层等地质条件复杂的地段，应通过现场试验确定。

2.4 止水实验

止水：当某一段成孔并清洗后需要进行止水，对于土坝来说，可采用先砸下部分套管，然后把止水器下到套管内适当位置止水，其效果较佳；而重力坝可选择不使用下套管方式，根据止水位置选择孔壁完整的地方止水。

3 帷幕灌浆技术常见问题

帷幕灌浆的方式通常采用循环式分段灌浆，但在帷幕灌浆过程中通常出现漏浆、串浆、吸浆量过大或灌浆中断等常见的问题。

3.1 漏浆问题

灌浆时出现漏浆的主要原因如下：裂隙发育井相互沟通；受地下水流动的影响，使地上形成一通道并与灌浆孔相通；有较大的溶洞。

所造成的危害有以下几种：灌浆压力达不到要求，帷幕线难于形成；浆液孔内裂隙难于灌入，影响灌浆质量；浆谈流失，造成浪费。

3.2 孔与孔之间串浆问题

灌浆孔与孔串浆的主要原因如下：岩层裂隙发育并相互串通，或坝上松散，使灌浆孔与邻近孔之间直接或间接相通，造成浆液通路；邻近钻孔一起施工，土层内应力尚未消除，造成孔壁坍塌，使岩土内原状结构被破坏，一经浆液挤压便从邻近钻孔串出；灌浆路堵塞或压力表失灵，判断不准确，造成灌浆压力超大。

所造成的危害有以下几种：使灌浆无法继续迸行，停灌后灌不进浆或因待凝后重新扫孔，影响工期；浪费灌浆材料；影响其它串浆孔的钻进及灌浆质量。

3.3 灌浆中断问题

灌浆中断的主要原因如下：灌浆管堵塞、破裂或接头崩脱；灌浆设备发生机械故障；仪表失灵；止水塞止不住水而发生孔口返浆；停水、停电或附近爆破时躲避等。

所造成的危害有以下几种：灌浆中断后单位吸桨量比中断前明显减小，甚至不吸浆。特别是浆液中水泥颗粒的沉淀和浆液的凝固使灌浆无法继续进行，影响灌浆效果；当中断时间较长时，止水塞被固在孔内，起拔困难，造成事故；由于灌浆不合要求，需重扫孔，延误工。

3.4 灌浆孔斜问题

灌浆孔斜的主要原因如下：地质条件不良；技术条件不适宜；操作方法不当等。

所造成的危害有以下几种：会加剧孔内的掉块、坍塌，甚至会造成卡钻、埋钻等现象；增大钻具折断事故发生的机率，而出现断杆后会影响处理孔内事故的复杂性，甚至出现报废孔的现象。

4 预防措施

根据以上帷幕灌浆主要出现的技术问题，本文从以下几个角度进行采取不同的处理措施。

4.1 针对漏浆的预防措施

在钻进过程中，如发现大裂隙或溶洞应做好详细记录，灌前投入泥球、细砂等，以此填充和堵塞漏道（洞）。

采用低压，浓浆起灌，或采川自流式灌注。

4.2 针对串浆的预防措施

加大孔序之间的施工间距，进行跳打钻孔，待邻近钻孔灌注后1-2天才施工附近的钻孔，并保持孔壁完整。采用多级升压法灌浆，即压力从小到大逐级增加，待第一级压力灌注30m加后如没有发现串浆再升到第二级压力，直至达到设计压力。使用自山而下分段灌浆，使其在上部灌完后待凝24h后再钻进下一段。管路畅通，仪表准确，压力均匀平稳。

4.3 针对灌浆中断的预防措施

选用符合要求的输桨管材，连结牢固，使用前无堵塞，无破损。选用性能较好的灌浆设备，保证在规定的最大灌桨压力下能长时间的连续运转，用后清洗干净。仪表淮确并及时维修。止水要严密，灌前用压水检查，如孔日返水则重新止水。灌浆工程所用水、电宜设专线，并安排专人看管。

4.4 针对孔斜的预防措施

钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔。孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；使用符合规格的各种钻孔器具；孔较深以后，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上；钻进中，当岩石换层时，应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；钻进中应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。