深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆施工技术

陈高林

(新疆兵团水利水电工程集团有限公司，新疆乌鲁木齐 830011)

深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆施工技术

陈高林

(新疆兵团水利水电工程集团有限公司，新疆乌鲁木齐 830011)

在水电工程中经常遇到的一种问题就是砂砾石的防渗处理，因此分析并研究深厚砂砾石防渗帷幕灌浆施工技术具有十分重要的作用。尽管现在我国的工程建设水平变得越来越高，然而深厚砂砾石层帷幕灌浆施工技术仍然存在着较多的问题。本文与工程实例相结合，对造孔、灌浆、质量检查等帷幕灌浆施工技术的具体应用进行了分析和介绍。

深厚砂砾石层； 帷幕灌浆； 施工技术

在我国砂砾石地层具有十分广泛的分布，其属于一种非常常见的水电工程施工复杂地质层。由于具有较差的颗粒胶结性，因此砂砾石地层的渗透性比较强，再加上其分布不均的渗透孔隙等一系列复杂的特征，就会导致出现管涌、透水以及垮塌等很多不利于工程施工的问题。帷幕灌浆技术具有易于控制、对环境影响小、占地面积小、设备简单、适用面广、见效快、工期短等很多优点，因此被广泛的应用到了大坝坝基的防渗处理中，本文对深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆施工技术进行了分析和介绍，希望能够对相关人士具有一定的借鉴作用。

1.深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆施工难点分析

现在深厚砂砾石层帷幕灌浆施工技术仍然存在着较多的问题，其主要包括以下几个方面：

①钻孔的深度问题，坝基砂砾石层往往具有深厚的特点，而且呈现出松散的结构以及不均匀的粒径，这样很容易在钻孔的时候发生塌孔的现象，而且很难进行钻进，常常会碰到一些大的块石、孤石或者漂石，很难对其孔斜进行控制，施工机械除了要使钻孔的质量得到保证之外，同时还要致力于施工进度的不断加快，这样就严重的影响到了钻孔机械的正常施工。

②灌浆方法问题：因为深厚砂砾石层具有较高的复杂性，所以很难采用现有的灌浆方法，很容易发生“抱管”的现象，同时也无法将合适的灌浆参数确定下来[1]。

③灌浆材料及浆液配比的问题：由于深厚砂砾石层具有较大的孔隙率变化、不均匀的粒径和松散的结构，因此无法确定一种合适的浆液配比和适合的材料，很难使灌浆的质量要求得到充分的满足。

④质量检测的问题：为了落实防渗的要求得到满足，一般都会在深厚砂砾石层中对多排帷幕灌浆孔进行布置，同时会选择墙内埋管的方式实施灌浆，一般其上部都属于空钻段，因此采用现有的灌浆检查方法无法得出正确的检查结果。

2.深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆钻孔工艺

一般来说，砂砾石层往往具有很松散的特点，因此在具体的钻孔过程中孔壁很容易出现易坍塌、不稳定的现象，这时候就要选择护壁钻进的方法。比如在对某工程进行施工的时候一开始打算采用传统的套管护壁和泥浆固壁的钻进方式，然而其却并不符合安全、快速的深孔钻灌的要求。随后以复杂坝基的实际地质情况为根据，在不断的试验研究的情况下，最终将一种新的综合钻孔工艺探索了出来：首先选择跟管钻机钻进到35m的孔深，下面的地层选择岩芯钻机配金刚石钻头以泥浆护壁的方式进行钻进，将岩芯管作为空钻段钻孔的护壁套管，在对严重失浆地层进行穿越的时候，要与堵漏式灌浆和掏芯钻进法相结合，实施变径最钻进。采用这种方式能够使钻孔速度和成孔率得以显著提升，并且将各种设备的优势充分的发挥出来[2]。

3.深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆工艺

3.1 自上而下分段、循环灌浆的方法

传统的砂砾石层往往都是采用套管法、预埋花管法、循环钻进法以及循环转换法等方法进行帷幕灌浆，然而在深厚砂砾石层上述的这些方法存在着较多的问题，尤其是一些深厚砂砾石层往往具有较为复杂的特点，采用这些方法不是无法实施，就是具有过高的成本。在某工程防渗帷幕灌浆实验中对孔口封闭、孔内循环灌浆法、循环钻灌法、袖阀管灌浆法几种施工方法进行了选比，以试验地层的地质条件为根据，设计了自上而下分段、循环灌浆的这样一种施工方法。现在这种方法除了能够使灌浆的质量问题和成孔问题得到有效的解决之外，同时还使经常出现在灌浆过程中的“抱管”现象得到了有效的控制。

3.2 控制性灌浆的方法

作为一种新兴的关键工艺，控制性灌浆法主要是立足于灌浆的可控性，同时还与固体和流体的受力特征结合了起来。由于将化学外加剂加入到水泥浆液中之后可以迅速地使水泥浆液失去流动性，从而形成凝固体，控制性灌浆法就是对这种特性进行了充分的利用，使不易升高灌浆压力、冒浆、串浆的常规灌浆中存在的问题得到了很好的解决[3]。

控制性帷幕灌浆主要是从孔内将化学浆液和水泥浆液灌入到加固处理的基础中，这样两种浆液就会快速地出现速凝化学作用，最终能够实现防渗的目的。其与常规的水工建筑物水泥灌浆具有相同的原理，浆液配合比以及施工工艺是最为主要的差别。这种方法的主要优点就是在条件相同的情况下比高压喷射灌浆更加容易进行操作，而且也更容易确保围堰的防渗质量，除了能够使施工进度变得更快之外，还可以将大量的工程施工成本节约下来。

3.3 膏状浆液灌浆法

将少量的外加剂和大量的粉煤灰、膨润土、粘土等掺合料加入到水泥浆中从而形成的一种低水灰比的膏状浆液就是所谓的水泥膏浆，其主要的特征就是浆液本身重力的影响能够在其初始剪切屈服强度值的作用下被克服，具有自堆积性能和抗水流冲释性能，其在中等开度渗漏通道中的大流量、一定流速的河床砂卵石层、人工土石围堰等堆石体渗漏地层中具有很好的适用性。采用水泥膏浆进行灌浆可以将明显的扩散前沿形成，同时膏浆也会完全填满其后面的孔隙。膏浆在水泥凝固之后就能够将密实和坚硬的水泥结石形成。现在在很多水电站的围堰防渗灌浆工程广泛地应用到了膏状浆液灌浆法，而且应用效果非常显著。

4.结语

深厚砂砾石层帷幕灌浆施工技术虽然在目前取得了一定的成果，然而在现行规范中其很多技术问题仍然不具备相应的标准，因此必须要解决这些问题。笔者认为，必须要对砂砾石地基防渗帷幕设计理论进行进一步的研究，对防渗帷幕施工的新技术、新工艺、新材料、新设备等进行积极的研究，同时还要不断地优化监测和检测手段，只有这样才能够使深厚砂砾石层帷幕灌浆施工技术取得更好的施工效果。

[1]刘建洪. 沾益县渔洞水库大坝渗漏及帷幕灌浆防渗处理[J]. 中国西部科技. 2015(05)

[2]郭伟. 丹江口大坝高水头帷幕补强灌浆现场试验成果分析[J]. 中国水运(下半月). 2014(10)

[3]杨自飞. 水利工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用要点[J]. 科技传播. 2014(16)

TU75

B

1007-6344（2015）09-0282-01

陈高林 男 汉族 湖南湘潭人 1974年生 工程师 主要从事水利水电工作