董　剛，林萬勝，馬　敢

（青海省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院工程勘察分院，青海西寧810008）

預(yù)埋花管一次隔離分段可控灌漿在某水電站中的應(yīng)用

董剛*，林萬勝，馬敢

（青海省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院工程勘察分院，青海西寧810008）

預(yù)埋花管一次隔離顧名思義就是在預(yù)先鑿好的鉆孔中下入特定的花管，起到一次隔離的效果；結(jié)合可控灌漿對(duì)建筑物軟弱夾層起到防滲堵漏的效果。結(jié)合某水電站防滲墻缺陷修補(bǔ)施工，闡述該方法的實(shí)踐效果及優(yōu)勢。

預(yù)埋花管一次隔離；可控灌漿；防滲堵漏

1　工程概況

該工程水電站位于青藏高原，在進(jìn)行防滲墻檢查孔施工中發(fā)現(xiàn)，混凝土墻底部與基巖存有紅泥、細(xì)砂及砂礫石等軟弱夾層，針對(duì)該情況考慮到重新做道防滲墻存在工期長，代價(jià)高，用普通砂礫石灌漿的方法對(duì)該處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，灌漿后進(jìn)行檢查孔施工后發(fā)現(xiàn)，沒有太大的效果，后組織專家組會(huì)議決定使用預(yù)埋花管一次隔離分段灌漿的可控水泥灌漿的方法進(jìn)行對(duì)防滲墻軟弱夾層的修補(bǔ)，取得了較好的效果。軟弱夾層分布如圖1所示。

2　工程施工難點(diǎn)

圖1　防滲墻斷面圖

總結(jié)砂礫石灌漿施工中的難點(diǎn)主要為以下3點(diǎn)：

（1）灌漿孔頂部無蓋重，漿液極易從花管與孔接觸位置和表部松散部位溢出地表，不能針對(duì)性地進(jìn)行防滲墻軟弱夾層的補(bǔ)強(qiáng)，并且材料損失較大。

（2）地下水流速影響，水泥漿液極易被地下水流帶走，在關(guān)鍵部位不能形成有效水泥結(jié)石。

（3）地處海拔3889m的中高山，屬高寒地區(qū)，晝夜溫差大，據(jù)觀察，在4～5月仍有降雪，灌漿期間氣溫低，灌漿理想溫度難以保證。

3　施工程序及方法

3.1施工程序

預(yù)埋花管一次隔離分段可控灌漿施工主要有3大步驟：首先是根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行鑿孔；其次是下入預(yù)定花管和分段隔離；再次是可控灌漿。

3.2施工鑿孔

本工程在考慮工期的前提下采用?108mm潛孔錘跟管鉆進(jìn)工藝首先對(duì)Ⅰ序孔進(jìn)行鑿孔施工，后Ⅱ序。

3.3下入花管

在鉆孔結(jié)束后下入預(yù)定花管，保證第二出漿口位于防滲墻底部50～80cm處，主要針對(duì)防滲墻薄弱部分進(jìn)行灌漿，也是此次灌漿的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，如圖2花管下入。該工藝工序繁多，且環(huán)環(huán)相扣，前一步工序的疏漏往往會(huì)增強(qiáng)后續(xù)工作的難度，其主要工序?yàn)闈q塞膜帶的制作、管件的安裝及下入、漲塞等，工序雖簡單，但所有與灌漿施工有關(guān)聯(lián)的設(shè)備必須保證在運(yùn)行中的正常使用并要配有輔助設(shè)備，現(xiàn)場技術(shù)人員必須對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)檢查。

3.4可控式灌漿

3.4.1可控式灌漿施工場地布置（見圖3）

圖2　一次隔離分段灌漿安裝剖面圖

圖3　可控式灌漿場地布置圖

3.4.2可控灌漿參數(shù)設(shè)計(jì)

灌漿參數(shù)設(shè)計(jì)：

（1）設(shè)計(jì)壓力3～6MPa。

（2）用水灰比1∶1的純水泥漿和添加劑。

（3）采用自上而下灌漿，分2段進(jìn)行。

（4）施工工序是先施工下游排，后施工上游排，每排分2序進(jìn)行施工。在施工中首先灌注下游排孔，因?yàn)橄掠闻攀┕ず罂蔀樯嫌闻诺母邏毫酀{提供必要條件。

（5）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

①每米水泥耗量大于1500kg；②壓力≥3MPa，進(jìn)漿量≤2L/min，迸漿時(shí)間大于5min。其中下游排和上游排的一序孔滿足①或②均可結(jié)束，上游排二序孔必須滿足條件②方可結(jié)束。

（6）灌漿壓力：

①下游排灌漿孔第一段和第二段的壓力均≤0.3MPa；

②上游排第一段的灌漿壓力≤1MPa；

③上游排第二段的灌漿壓力1MPa以上，個(gè)別情況需要擠密和擴(kuò)大漿液范圍時(shí)在瞬間時(shí)間內(nèi)采用3～6MPa。

4　施工原理

4.1預(yù)埋花管一次隔離

如圖2一次隔離分段灌漿安裝剖面圖所示，在孔內(nèi)下入后，用專用漿泵注入一定比例的水泥漿液，漿泵壓力達(dá)到一定壓力后，2個(gè)膜袋膨脹，膜袋內(nèi)水泥漿析水后，快速形成水泥結(jié)石塞起到分段隔離的效果。

4.2可控灌漿

按照3.4.2灌漿參數(shù)設(shè)計(jì)中首先灌注第一段，其目的：形成蓋重，為第二段灌漿提供有蓋重灌漿的效果。

可控灌漿一方面通過灌漿泵向孔內(nèi)注入一定配比的水泥漿液，當(dāng)耗漿量過大時(shí)注漿泵適時(shí)適量加注專用水泥外加劑，外加劑通過混合器與水泥漿混合后通過注漿管在壓力的作用下擠入較大孔隙形成初凝團(tuán)，注漿壓力升高，此時(shí)停加專用外加劑，隨之純水泥漿液在高壓力作用下將初凝團(tuán)漲破壓力隨之下降，即時(shí)加注專用外加劑又形成了多個(gè)初凝團(tuán)，按此規(guī)律繼續(xù)，直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，控制漿液短時(shí)間凝膠，又能在高的灌漿壓力作用下使?jié){液凝膠體產(chǎn)生擠壓滑移，靠凝膠體的擠壓滑移作用而填實(shí)巖層之間的空隙，在此過程中相互產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，漿液在此作用下又能得到充分充填，即漿液的流動(dòng)擴(kuò)散與漿液凝膠體的滑移。

在灌漿過程中，當(dāng)出現(xiàn)竄冒漿及不易升高灌漿壓力等問題時(shí)，啟動(dòng)專用泵控制化學(xué)外加劑送到地層內(nèi)與一部份擴(kuò)散著的水泥漿液相混合并使之失去流動(dòng)而具有凝固體的特性。

5　可控灌漿總結(jié)

5.1可控灌漿與普通砂礫石灌漿灌漿效果模型對(duì)比

（1）模型建立。該灌漿效果模型，是在考慮存在地下水集中滲流的情況結(jié)合施工技術(shù)假想的灌漿理想模型。

（2）在理想狀態(tài)灌漿效果。在水流條件下，水泥漿液迎合水流向后移動(dòng)，在理想狀態(tài)下形成斜向堵漏體，但在地下水水流速過快的情況下這種理想狀態(tài)難以實(shí)現(xiàn)，也因此在該水電站防滲墻中利用普通砂礫石灌漿的時(shí)沒有起到這種作用。

比較普通砂礫石灌漿，可控式灌漿在迎合地下水流速的情況下，因?yàn)樵诜罎B墻下游排使用添加劑水泥漿液可以在短暫時(shí)間內(nèi)形成具有一定強(qiáng)度，硬度的絮狀物，能夠起到一定的堵漏效果，從而為上有排施工創(chuàng)造了高壓力灌漿的前提條件，經(jīng)過上下游排施工后在形成的堵漏體形成。

兩者相互比較，可控式灌漿可以在地下水流速快的情況下增強(qiáng)堵漏的效果，這是普通灌漿在同一條件下難以達(dá)到的。

5.2可控式灌漿與普通砂礫石灌漿實(shí)踐對(duì)比分析

通過表1，可以看出有以下幾點(diǎn)：

（1）材料耗費(fèi)情況：可控式灌漿使用材料較普通砂礫石灌漿減少率41.8%，在工程量比普通砂礫石灌漿大的情況下，大大減少了原材料的使用。

表1　普通砂礫石灌漿和可控式水泥灌漿的比較

（2）綜合時(shí)間、工程量：

①可控灌漿較普通砂礫石灌漿縮短了單孔灌漿時(shí)間，起到加快施工進(jìn)度作用，保證工期的目的。

②普通砂礫石灌漿共計(jì)施工30d，共耗費(fèi)水泥410t，且在無蓋重、存在集中滲流的情況下，未能形成有效帷幕起到防滲堵漏的作用。

可控式水泥灌漿施工時(shí)間35d，總計(jì)完成防滲墻上游和下游排施工共計(jì)72個(gè)灌漿孔的時(shí)間，完成鉆孔618.8m，灌漿延米319.96m，總耗水泥量238.6t水泥，最終通過壓水試驗(yàn)檢查孔均滿足了小于10lu的設(shè)計(jì)要求且檢查孔巖芯上有水泥結(jié)實(shí)。

6　總結(jié)

截止日前該水電站已運(yùn)行2年來，防滲墻未出現(xiàn)大的滲漏問題，說明通過預(yù)埋花管一次隔離可控式灌漿方法是成功的，結(jié)合理論與實(shí)踐得出預(yù)埋花管一次隔離分段灌漿與可控灌漿的優(yōu)點(diǎn)如下所述：

（1）能提高效率、降低成本、減少施工難度，特別是巖溶地區(qū)的溶洞及斷層破碎帶的處理，更能大幅度地加快施工進(jìn)度、提高效果并降低成本。

（2）為水泥灌漿對(duì)松散軟弱地基進(jìn)行好、省、快的加固及防滲處理打開了施工難的禁區(qū)，加固軟弱地基的核心問題是需要較高的灌漿壓力，而常規(guī)的水泥灌漿卻難以實(shí)施。

（3）解決竄冒漿、地層的抬動(dòng)及不易升高灌漿壓力等長期存在的技術(shù)難題，這些都是嚴(yán)重困擾水泥灌漿施工、影響工程效果及大幅增加工程造價(jià)而長期存在的技術(shù)問題。

（4）可在沒有止?jié){層和砼蓋板壓重的裸體巖層或土層內(nèi)進(jìn)行灌漿形成防滲帷幕及堵漏，既避免施工干擾又有利提高工程質(zhì)量。

［1］孫釗.大壩基巖灌漿［M］.中國水利水電出版社，2004.

［2］張景秀.壩基防滲與壩基處理［M］.中國水利水電出版社，2002.

［3］DL T5148-2001水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

Application of Primary Isolation Step-by-step and Controllable Grouting in Pre-Buried Bored Pipes at a Certain Hydroelectric Station

DONG Gang，LIN Wan-sheng，MAGan
（Engineering Investigation Branch of Qinghai Survey and Design Institute for Hydro engineering，Xining Qinghai 810008，China）

The pre-buried bored pipes primary isolation means that special pipes are put into a pre drilled hole to play a separate effect，and it play the role of seepage prevention with controllable grouting for building weak interlayer.The paper explains the practical effects and advantages of the method combining the defect repair construction at a certain hydroelectric station.

pre-buried bored pipes primary isolation；controllable grouting；seepage prevention and control

TV543

B

1004-5716（2016）04-0178-04

2015-04-10

2015-04-24

董剛（1986-），男（漢族），陜西蒲城人，助理工程師，現(xiàn)從事工程地質(zhì)勘察及地基處理工作。