孔口封闭孔内循环灌浆在水平岩层中的应用

孔口封闭孔内循环灌浆在水平岩层中的应用

赵赛兵

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：德泽水库大坝帷幕灌浆才用孔口封闭工艺施工，施工过程中通过对孔口进行封闭，在施工中对工艺进行了部分的改进，很好的解决了，高压帷幕灌浆中的“固管”问题，同时在灌浆中使用了先进的设备及合理的浆液保证了工程质量。

关键词：帷幕灌浆；孔口封闭：德泽水库枢纽灌浆

1   工程概况

   德泽水库工程为大坝为面板堆石坝，最大坝高为142m。德泽水库坝址区内主要出露的底层为坝址区出露地层主要为第四系(Q)松散堆积物、泥盆系（D）白云岩、石英砂岩、泥岩、寒武系下统（∈1）页岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及长石石英砂岩互层。左岸岩层走向北东60°~80°，倾向北西，倾角20°~25°，右岸岩层走向北东30°，倾向北东，倾角10°~12°。工程采用垂直防渗为主、水平防渗为辅的防渗体系。帷幕灌浆分布在河床段、左右岸趾板上，及左右岸灌浆平垌内；本帷幕灌浆工程设计为单排孔距1.5m，河床段54个，左岸264个，右岸313个，孔共计631个32971.7m。德泽水库枢纽工程大坝帷幕灌浆平面图及剖面图见图1、图2.

图1

图2

 德泽水库帷幕灌浆施工采用孔口封闭、镶孔口管、自上而下、孔内循环的灌浆施工工艺取得了很好的效果。

2   帷幕灌浆使用孔口封闭在水平岩层中的应用

孔口封闭灌浆是目前国内针对灌浆孔较深所用的一种较好的施工工艺。其优点是：

（1）孔内不需要下入灌浆塞，施工便捷，可以节约大量时间和人力；

（2）进行下一段的灌浆时可以对上部的孔段进行补灌，可以很好的保证灌浆质量；

（3）可以节约水泥，不会造成很大的浪费。

近水平状岩层灌浆，水平裂隙被撑开，且岩层处于弹性变形范围，压力解除后结构面回弹，裂隙内浆液被挤出容易发生返浆现象。裂隙沿水平方向发育，造成串浆频发。采用孔口封闭孔内循环灌浆方式，提高灌浆压力，浆液由以前的渗透灌浆变为扩张水平裂隙的劈裂灌浆，增加灌浆量。孔口封闭，减少串浆带来的影响，达到预期的灌浆效果。

终孔灌浆压力都不小于2.1Mpa，因此采用孔口封闭灌浆施工，主要存在“固管”，固管主要是我们所用的水泥本身就是快硬水泥，在加上是在高压下加快了水泥的凝固，中间还有人为及机械的影响下都会直接造成固管，灌浆时间长更容易发生固管。为防止固管的发生在灌浆过程中每间隔20-30min转动一次射浆管从而达到改变浆液的流态，缓解浆液的凝固时间，起到客服固管的作用。

3    帷幕灌浆

3.1   灌浆材料和设备

   在先导孔试验证明，灌浆材料：可以使用宣威宇恒水泥有限公司生菜的P.O12.5R普通硅酸盐水泥。在大量的试验的基础上推荐一下几个浆液水灰比5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1等7个比级，以0.8:1的水泥浆液为主灌浆液。

    灌浆设备：灌浆使用3SGNS灌浆泵，配备JJS-2B立式双层搅拌桶，WE/GJ-A型灌浆自动记录记录灌浆压力、流量及灌浆量，钻机为XY-2回转式钻机，灌浆使用平接头钻杆作为射浆管（在灌浆过程中30min左右转动一次射浆管）

3.2   灌浆技术要求

帷幕灌浆孔距为1.5m，灌浆段长采用第一段为2m，第二、三段为3~4m，以下各段为5m。灌浆段达到设计压力下，注入率小于1.0L/min，继续灌注60min，即可结束灌浆，全孔灌浆结束后，采用“压力灌浆封孔法”封孔，德泽水库的防渗标准为小于5Lu。

灌浆压力：各个灌浆段位置不同，灌浆压力也有差异，但岸坡及河床基岩灌浆压力不得小于该处灌浆顶界以上最大静水头得1.5倍。各灌浆段设计压力按以下公式计算确定压力值：P=Po+mD 式中P—允许灌浆压力值（MPa）

Po—表面地段允许灌浆压力值（MPa）；灌浆顶界至地面之间岩石或混凝土趾板、溢洪道及灌浆平硐底板为非灌段，岸坡及河床基岩灌浆顶界第一段允许灌浆压力值Po取0.3MPa;

m—灌浆段顶在基岩石中每增加1m，所允许增加的压力值（MPa），取m=0.035（MPa）；

D—灌浆段至顶界的基岩厚度（m）。

3.3    特殊灌段处理

      当出现灌浆量很大，且压力不起，采用浓浆灌入，同时进行间歇性灌浆，灌注一定时间，待凝12h后扫空复灌，直至达到正常结束标准。

4     灌浆自动记录仪的使用

      灌浆自动记录仪始于90年代初，近年来在国内发展较快，德泽水库枢纽工程大坝帷幕灌浆全部采用自动记录仪记录。自动记录仪与压力传感器和流量传感器配套使用。

       自动记录仪在灌浆过程中完成数据采集与处理，在屏幕上显示灌浆压力、流量、水灰比及注入水泥总量，按设定时间间隔打印出时间、平均压力、最大压力、流量和水灰比。当灌浆结束时，自动计算并打印注入水泥总量、浆液总量和单耗水泥量，还打印出灌浆压力和流量随时间变化的过程曲线。压水过程中还能计算出最后一点的吕容值，并打印出来。

      采用灌浆自动记录仪有以下优点：①提高精度，自动记录仪每秒采取4个数据比压力白哦读数和用直角尺测量液体体积的精确度大大的提高；②自动记录仪把平均压力作为有效压力，更合理地反映了灌浆压力；③使用灌浆自动记录仪避免了许多认为的因素，能很好的保证资料的真实性和准确，可以反映出岩层的变化和在不同部位岩层的风化强度，节理裂隙发育程度，为保证工程质量起到了很大的作用。

5      结语

       德泽水库枢纽工程大坝帷幕灌浆采用了孔口封闭、孔内循环灌浆的工艺，取得了良好的效果，其质量完全达到设计和规范的要求。