改良袖阀管法灌浆技术在导流洞围堰防渗控制性灌浆中的应用

高永国

中国水电基础局有限公司 天津 301700

1 工程概况

卡洛特水电站为Ⅱ等大（2）型工程，坝址位于巴基斯坦旁遮普省与AJ&K特区交界处的卡洛特桥上游1km处的河湾地块，枢纽工程主体建筑物由挡水建筑物、泄水建筑物、引水发电建筑物等组成。电站装机容量720MW，施工期采用导流隧洞导流[1]。

为了导流洞进出口围堰2017年度安全度汛及汛期施工安全，按甲方要求对进出口围堰进行帷幕灌浆防渗处理。由于围堰堰体由大块石、沙砾石和回填土构成，常规钻孔不能成孔，且存在埋钻、塌孔等风险，结合现场地质情况和以往类似工程相关经验，此次采用了袖阀管灌浆法对进出口围堰进行防渗处理。

2 袖阀管法灌浆设计

袖阀管灌浆法为法国Soletanche公司所首创，使用该方法进行劈裂灌浆，主要是通过产生充填效应、骨架效应、离子效应等，从而起到防渗加固土体的作用。它特别适用于粉细沙砾层及粘土层地基中的劈裂灌浆[2]。

2.1 灌浆工艺

常规的袖阀管灌浆法如图1所示。

主要构成部分：

袖阀管。本工程采用Ø70mm的钢管，每隔0.5m钻有4个直径为10mm的小孔，小孔由弹性好的橡皮套所包裹。它是一种只能向管外出浆，不能从管外返浆的单向闭合装置。灌浆时，压力将小孔外的橡皮套冲开，浆液进入地层。

灌浆塞。本工程采用水压单塞进行止浆。

套壳料[3]。套壳料的基本功能为：封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液到处流窜，在橡皮袖阀和止浆塞的配合下，迫使浆液只在一个灌段范围内开环（即挤破套壳料）而进入地层。本次灌浆采用质地较好的天然河砂作为套壳料，其密实度较好，材料易得，既满足施工要求又经济实惠。

2.2 灌浆工艺流程

灌浆工艺流程见图2。

3 袖阀管法灌浆施工

3.1 施工工艺方法

采用偏心或同心跟管钻进工艺造孔，钻孔直径不小于108mm；然后下设袖阀管，采用自下而上卡塞（纯压式）灌浆工艺进行灌浆。

3.2 灌浆材料

灌浆水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥，灌浆用砂为天然砂或人工砂。

3.3 钻孔

采用YG-80风动潜孔地质钻机进行钻孔，由于覆盖层不易成孔，需进行跟管钻进，即钻具带着护壁钢套管往下钻进。钻孔孔径Ø108mm,套管外径Ø108mm,单根套管长度为1.0m。钻孔深入基岩0.5m。

3.4 袖阀管安放

钻孔终孔后，进行袖阀管安放。安放时，应沿孔中心线缓慢下设，袖阀管应高出地面0.1m。

3.5 灌注套壳料

本次灌浆采用天然砂作为套壳料。

3.6 起拔钢套管

待套壳料灌注完毕后，用液压拔管机将护壁钢套管缓慢拔起。

3.7 灌浆段长

每段灌浆段长为1.0m。

3.8 灌浆方式

采用自下而上卡塞（纯压式）灌浆工艺进行灌浆。

3.9 下设灌浆卡塞

采用水压单塞作为灌浆卡塞，具有良好的密封性和承压能力。将灌浆卡塞下设到需要灌浆的位置，泵水加压使其膨胀并锁定压力。

3.10 浆液比级和变换条件

制浆站拌制0.5：1纯水泥浆液，由送浆泵送至灌浆部位。

灌浆时采用1：1和0.5：1两个比级的纯水泥浆液，当吸浆量较大时，则改用0.5：1：1的水泥砂浆进行灌注。

开灌比级为1：1，当灌注量达到200L时，更换0.5：1浆液进行灌注。累计灌注水泥浆液达到300L时，改用0.5：1：1的水泥砂浆进行灌注。

3.11 灌浆压力及结束标准

采用0.5MPa的压力进行灌浆。

结束标准：

（1）在规定压力下累计灌注水泥浆液达到300L并且吸浆量不大时可结束本段灌浆；

表1 进出口围堰帷幕灌浆前后注水试验对比情况

（2）在规定压力下累计灌注水泥浆液达到300L并且吸浆量较大时，改用0.5：1：1的水泥砂浆进行灌注，累计灌注水泥砂浆200L时结束本段灌浆。

3.12 封孔

灌浆完毕后，采用0.5：1纯水泥浆液或0.5：1：1的水泥砂浆进行无压封孔。

工程质量总体评价

导流洞进出口围堰帷幕灌浆前后注水试验渗透系数对比情况见表1。

由表1可知，导流洞进口围堰渗透系数灌前和灌后变化非常大，从10-1cm/s最大提高到了10-5cm/s，说明灌浆效果非常好。由于防汛时间紧迫，导流洞出口围堰未做灌前注水试验。3号导流洞出口附近围堰渗漏量变化尤为明显，该部位灌浆后目前基本无河水渗漏；1号和2号导流洞出口附近围堰渗漏量趋于稳定，无明显增加迹象。

4 结语

（1）采取自下而上分层（环）的袖阀管灌浆方法，其灌注浆液可在全孔段均匀扩散，有利于有效集中灌注，形成的防渗加固体整体性较好，是覆盖层帷幕灌浆较为适宜的一种灌浆工艺。

（2）根据不同的场地地层条件和工程设计要求，适当调整各工序中的有关参数，在保证灌浆质量的同时减少成本，提高效益。

（3）钻孔垂直度和套壳料质量是影响开环质量的重要施工因素，应加强其施工管理工作。