浅析黏土心墙风化料坝帷幕补强灌浆钻灌工艺

浅析黏土心墙风化料坝帷幕补强灌浆钻灌工艺

许光俊

云南恒诚建设监理咨询有限公司 云南昆明   650021

坝基防渗处理需达的目标是阻隔大坝坝基渗漏可能存在的绕渗通道，减少渗流量，在大坝坝基轴线部位形成连续的防渗帷幕体。生产性灌浆试验的目的是验证灌浆控制参数的可行性，并总结出与受灌介质匹配的灌浆压力、灌浆材料、灌浆浆液等可行参数，以进一步提高成幕质量，同步重点试验研究取出粘土心墙内非灌段固壁套管的可行性和具体工艺流程。通过试验总结帷幕灌浆遇特殊情况处理的经验，如遇大溶隙、落水、掉钻、特大渗漏通道等的处理应对措施及灌砂浆的施灌经验。具体施工工艺流程如下：

1、左右坝肩段及延长段灌浆孔钻灌工艺

非灌段钻孔→第1段钻孔至段底→冲冼孔(持续20min以上)→起出孔内钻具及钻杆→测量孔内沉砂(若孔内沉砂＞20cm，则下钻具捞砂至合格)→段顶卡塞(需确保卡塞位置无误、止水成功)→用灌浆记录仪作单点法压水→灌浆(至正常结束)→待凝(6～8小时)→扫孔、下工作管、卡塞→灌后压水检查，若q≤5Lu，合格(若q＞5Lu，复灌至合格)→起出工作管、卡塞→下铅直孔口管至段底→注0.5:1浓浆至孔口→镶铸φ110mm孔口管→待固72小时→孔口管内扫孔并钻进至下一灌浆段底部→冲冼孔→起出孔内钻具及钻杆→测量孔内沉砂 (若孔内沉砂＞20cm，则下钻具捞砂至合格)→下钻杆至距段底50cm以内→安装孔口封闭器并止水→用灌浆记录仪作单点法压水→灌浆(至正常结束，若不能正常结束，则待凝后扫孔复灌至正常结束)→用清水冲冼孔内浆液→起出孔内钻杆→下钻具及钻杆钻进下一灌浆段→…→重复施灌至终孔段灌前→冲冼孔→起出孔内钻具及钻杆(起出前监理旁站测量验钻孔深度)→测量孔内沉砂 (若孔内沉砂＞20cm，则下钻具捞砂至合格)→终孔段孔深验收→钻孔测斜→下钻杆至距孔底50cm以内→安装孔口封闭器并止水→用灌浆记录仪作单点法压水→灌浆终孔段灌浆至结束→用0.5:1浓浆全孔置换孔内水泥浆→起出孔内钻杆→孔口封孔灌浆(纯灌浆时间不少于60min、施灌压力为该孔最大灌浆压力)→移除钻机立轴→拆除孔口封闭器→作孔口标记→本孔施工结束。固管深度据实调整：若第2～5段灌浆过出现多次频繁冒浆至地表的情况，需分析冒浆原因，若因近地表岩层破碎引起，则向监理、业主汇报，根据现场据实调整孔口管固管深度。

2、左右岸坡段及河床段灌浆孔钻灌工艺

左右岸坡段补强孔钻灌工艺的难点是要确保灌浆盖板下第1段(接触带)的灌浆质量，并要保证第1 段的钻孔、灌浆、扫孔的工作用水不渗入心墙内，回收孔口管不破坏接触带的幕体防渗效果，第1段施灌拟采用以下工艺：岸坡段第1灌浆段施工工序：坝土非灌段(采用无水或小水)钻孔至灌浆盖板→下127mm(108、91mm)套管至灌浆盖板隔离心墙全部坝土段(预计接近盖板1.0m深度时，采用吊锤硬拍套管至盖板，目的是提高套管脚止水效果)→采用108(91)mm钻具钻第1灌浆段→冼孔→灌浆段顶卡塞(灌浆盖板处)压水检查→孔内循环灌浆→待凝8小时→扫孔→灌后压水检查透水率q＜5.00Lu(若不合格，则复灌至合格) →注0.5:1浓浆至灌浆盖板顶部→镶铸108(91)mm孔口管→拨出外层127mm隔离套管→待固48小时→扫孔并钻进下一灌浆段→以下各段工艺与左右坝肩段补强孔钻灌工艺相同。

3、左右岸坡段及河床段灌浆孔套管回收工艺

套管回收施工工艺：核心要点，为避免扩取孔口管产生的工作水渗入心墙内，镶铸在基岩段内的第1节套管不回收。

4、坝土段封孔灌浆工艺

坝土钻孔采用套管固壁，灌浆结束后取出套管，按要求封孔。粘土心墙非灌段采用水灰比为0.5:1的水泥浆和水土比为0.5:1粘土浆1:1混合后封孔。坝土段封孔灌浆，应界定为充填式灌浆，施工建议：不宜在地表施加额外的灌浆压力，仅浆柱自重压力就能达到充填效果。充填灌浆尽量避免坝顶出现裂缝，劈裂灌浆采用“内劈外不劈”的原则，都是为了避免坝顶过早出现裂缝，但实际上坝顶不出现裂缝是很难做到的。考虑工程实际，坝土段封孔灌浆是弥补本次钻孔施工对钻孔周边坝身密实性造成的绕动影响。

5、坝土段封孔灌浆施工工艺

该孔基岩灌浆段封孔结束后，下钻杆至盖板顶部，冲清套管内水泥浆，从管箍处回收未端第1节套管以上至地表的孔口管，下钻杆至距灌浆盖板顶部50cm处，孔口注1:1:1(密度≥1.5g/cm3的稠浆)的水泥粘土浆进行封孔灌浆, 灌至地表返浓浆为止。次日检查，若孔口浆面下沉，则采用不限次数孔口注浆至不再下沉为止。

6、检查孔钻灌工艺

非灌段钻孔→下孔口定向管→第1段取芯钻孔至段底→冲冼孔→起出孔内钻具及钻杆→测量孔内沉砂 (若孔内沉砂＞20cm，则下钻具捞砂至合格)→下气囊式卡塞止水(需确保卡塞位置无误、止水成功)→单点法压水(若透水率q＞5Lu，作补强灌浆处理至正常结束，待固6～8小时后扫孔压检查至合格后钻下一段)→第2段取芯钻孔至段底→…重复检查至终孔段灌前→冲冼孔→起出孔内钻具及钻杆→测量孔内沉砂 (若孔内沉砂＞20cm，则下钻具捞砂至合格)→终孔段孔深验收→钻孔测斜→下气囊至终孔段段顶卡塞→单点法压水→上提钻杆至距孔底15m处卡塞止水→(第1次封孔灌浆)灌注0.5:1浓浆至正常屏浆结束(孔口最大灌浆压力不超过1.5MPa)→上提孔内钻杆15m卡塞→(第2次封孔灌浆)灌注0.5:1浓浆至正常屏浆结束→…重复上提分段卡塞灌浆(最大分段长度不超过15m，相邻孔最大灌浆压力＜1.5MPa时，按相邻孔最大灌浆压力封孔)→封孔施灌至灌浆盖板顶高程止→拨出非灌段孔口管→下钻杆至灌浆盖板顶高程→从孔内钻杆内注入1:1:1的水泥粘土浆至孔口浆面不再下降时止→取出孔内钻杆→移除钻机→作孔口标记→检查孔施工结束。

7、灌浆中断：

除因冒浆、串浆、大量耗浆等以及其它情况下的间歇灌浆外，正常情况下灌浆进程不允许中断。灌浆工作必须保持连续不间断地进行。若因机械故障、停电、待料，孔内返浆等原因造成灌浆过程中断，则应采取以下措施处理：尽可能及时地恢复灌浆工作；若中断时间超过30min，则应立即冲洗钻孔。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆，恢复灌浆时应使用开灌比级的浆液进行灌注；恢复灌浆后，若注入率与中断前相近，则可改用中断前的比级进行灌注，直到正常灌浆结束。若注入率比中断前减少很多且在短时间内拒绝吸浆，则应无条件扫孔复灌，复灌的开灌水灰比为5:1，而后正常施灌直至结束；灌浆中断即使采取补救措施后仍应对其进行质量分析，经确认对该灌段质量无影响后方可进行下道工序施工。

分段卡塞灌浆段，正常结束的待凝时间5～6小时；非正常结束的待凝时间6～8小时；遇断层、破碎带、接触带、孔口不返水、掉钻等特殊孔段，待凝时间12～24小时；对于灌砂浆的灌浆段，待凝时间12小时后再扫孔复灌。

8、防渗帷幕薄弱区域分析

落水段、耗浆量大灌浆段密集出现该区域内，说明该区域灰岩透镜体存在，在不同岩性的交结面处可能存在大的集中渗水通道，是补强灌浆的重点区域。

Ⅲ序孔密集出现多段次落水、耗浆量大的情况，说明坝轴线方向裂隙、渗水通道连通性差，向前扩散。

Ⅲ序孔灌前透率和注入量仍很大，离设计防渗标准相差甚远，远达不到未序孔应大部份满足和接近防渗标准的成幕要求。

穿过防渗幕体及周围的风化片岩，在遇水软化特性作用下，不断被软化侵蚀，幕体厚度相应变薄，防渗渗径缩短。