錢天壽

（重慶市基礎(chǔ)工程有限公司，重慶 401120）

前語。砂礫石地層在我國分布十分廣泛。是水電工程中常常遇見的復(fù)雜地層。砂礫石地層因其顆粒間膠結(jié)性差。滲透性強(qiáng)，且滲透孔隙分布不均等復(fù)雜特征帶來了容易垮塌、透水、管涌等一系列對工程不利的問題。帷幕灌漿技術(shù)由于工期短、見效快、適用面廣、設(shè)備簡單、占地面積小、對環(huán)境影響小、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。在大壩壩基防滲處理中得到廣泛應(yīng)用。過去有許多水電工程就是因?yàn)椴荒芙鉀Q深厚砂礫石層的垂直防滲問題而遲遲不能上馬.具體體現(xiàn)在垂直防滲的深度和厚度.以及技術(shù)的保證率和施工手段與設(shè)備能力、材料性能等方面。近年，帷幕灌漿的深度已達(dá)到超過100m、甚至200m的技術(shù)水平.

隨著水電開發(fā)向西南山區(qū)轉(zhuǎn)移,在深厚砂礫石地層上建壩現(xiàn)象越來越多.需要防滲處理的難度越來越大，也越來越復(fù)雜。采用帷幕灌漿的方法對砂礫層進(jìn)行防滲處理.雖然有一些成功的工程實(shí)踐，但無論在理論

研究上還是在應(yīng)用實(shí)踐上都還存在很多問題.有待進(jìn)一步完善和發(fā)展。

1、技術(shù)難點(diǎn)

近年.對于深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)一直處于摸索階段，有很多難題有待解決。主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①鉆孔深度。壩基砂礫石層深厚，粒徑不均。結(jié)構(gòu)松散，造成鉆孔時(shí)易塌孔，難于鉆進(jìn)，經(jīng)常會(huì)遇到大的漂石、孤石或塊石，孔斜難以控制，這也給鉆孔機(jī)械帶來極大的挑戰(zhàn)，一方面要保證鉆孔質(zhì)量.另一方面要加快施工進(jìn)度。保證工期要求。

②灌漿方法。由于深厚砂礫石層的復(fù)雜性.現(xiàn)有灌漿方法很難適合。灌漿質(zhì)量無法保證，而且容易出現(xiàn)"抱管"現(xiàn)象。同時(shí)。難以確定合適的灌漿參數(shù).如灌漿壓力、灌漿段長劃分以及漿液變換和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等。

③灌漿材料及漿液配比。由于結(jié)構(gòu)松散、粒徑不均，孔隙率變化大。很難選擇一種適合的材料以及合適的漿液配比滿足灌漿的質(zhì)量要求。

④質(zhì)量檢測。在深厚砂礫石層中，為滿足防滲要求一般布置多排帷幕灌漿孔，多采用在墻內(nèi)埋管中進(jìn)行灌漿(墻幕結(jié)合形式)，上部往往是空鉆段，現(xiàn)行基巖帷幕灌漿的檢查方法難以滿足，需要一種適宜的檢測方法。

2、鉆孔工藝

砂礫石層一般都很松散，鉆孔時(shí)孔壁不穩(wěn)定，易坍塌，通常采用護(hù)壁(泥漿固壁或套管護(hù)壁)鉆進(jìn)的方法。對于深厚砂礫石層，普通的護(hù)壁鉆進(jìn)難以奏效。在新疆下坂地工程中，最初擬采用傳統(tǒng)的泥漿固壁和套管護(hù)壁的鉆進(jìn)方法.結(jié)果無法滿足深孔鉆灌的快速、安全要求.根據(jù)復(fù)雜壩基的實(shí)際地質(zhì)情況.經(jīng)過不斷試驗(yàn)研究，摸索出了一種綜合鉆孔工藝：即采用SM一400型跟管鉆機(jī)鉆進(jìn)至孔深35m.以下地層采用XY一42型巖芯鉆機(jī)配金剛石鉆頭、泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。空鉆段鉆孔以巖芯管作為護(hù)壁套管.穿過嚴(yán)重失漿地層時(shí)，結(jié)合掏芯鉆進(jìn)法、堵漏式灌漿等工藝，變徑鉆進(jìn)。以最后一級巖芯管(管徑不小于91mm)作為下部灌漿段護(hù)壁管；灌漿段鉆進(jìn)采用西76金剮石鉆頭、泥漿固壁鉆進(jìn)，孔口不返漿時(shí)，則立即停止鉆進(jìn).先進(jìn)行灌漿，再往下鉆進(jìn)。這種方法極大地提高了鉆孔速度和成孔率，充分發(fā)揮了各種設(shè)備的優(yōu)勢?？梢?，進(jìn)行合理組合是解決深厚覆蓋層鉆孔的有效方法。

同一種鉆孔方法可以適應(yīng)多種地層。如全斷面牙輪鉆頭鉆進(jìn)多用于深度較小的固結(jié)灌漿、回填灌漿、接觸灌漿等的鉆孔.在較深的帷幕鉆孔中較少采用。然而在四川冶勒工程中.在采用常規(guī)金剛石鉆頭清水鉆進(jìn)無法滿足工程進(jìn)度要求的情況下.大膽地選用了此方法。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，牙輪鉆非常適合在該地層帷幕灌漿施工中使用.而且鉆灌施工的效率相當(dāng)高。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，牙輪鉆頭的施工效率平均可比金剛石鉆頭提高1～2倍。鉆孔方法的選擇要根據(jù)實(shí)際地層特點(diǎn)和砂礫石性質(zhì)而確定，不能拘泥于固有方法和經(jīng)驗(yàn)。通過以上兩個(gè)工程實(shí)例。不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有鉆孔技術(shù)在經(jīng)過優(yōu)化組合、綜合利用后完全能夠滿足目前深厚砂礫石層鉆孔的需要。

3、灌漿方法

3.1 自上而下分段、循環(huán)灌漿

過去，在砂礫石層中帷幕灌漿一般都采用循環(huán)鉆灌法、預(yù)埋花管法、套管法等，這些方法對于深厚砂礫石層.特別是復(fù)雜的深厚砂礫石層而言。要么成本太高。要么很難實(shí)施。在新疆下坂地工程防滲帷幕灌漿試驗(yàn)中，在比選了"袖閥管灌漿法""循環(huán)鉆灌法''"孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法"之后，根據(jù)試驗(yàn)地層的地質(zhì)條件。研發(fā)了一種"自上而下分段、循環(huán)灌漿"的灌漿方法。采用這種方法不僅可以解決成孔問題和灌漿的質(zhì)量問題。更重要的是基本解決了灌漿過程中經(jīng)常出現(xiàn)的"抱管"現(xiàn)象。減少了孔內(nèi)事故，提高了施工效率。

3.2 控制性灌漿

控制性灌漿法是一種新興的灌漿工藝，它立足于灌漿可控性，結(jié)合流體和固體的受力特征。利用水泥漿液加化學(xué)外加劑后能使水泥漿液迅速失去流動(dòng)而變成凝固體的特性。形成了一種新的灌漿工藝和施工措施.成功地解決了常規(guī)灌漿過程中串漿、冒漿及不易升高灌漿壓力等問題。為帷幕灌漿技術(shù)提供了新的思路?？刂菩葬∧还酀{是利用雙液--水泥漿液和化學(xué)漿液分別從孔內(nèi)灌人加固處理的基礎(chǔ)中，使兩漿液產(chǎn)生速凝化學(xué)作用從而達(dá)到防滲的目的。其原理與常規(guī)水工建筑物水泥灌漿相同.差別主要在施工工藝和漿液配合比上。主要的優(yōu)點(diǎn)是在相同的條件下.控制性灌漿較高壓噴射灌漿更易于掌握和操作，更易于施工資源的投入。更易于保證圍堰的防滲質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，更能節(jié)約工程施工成本。

此項(xiàng)技術(shù)在貴州洪家渡圍堰防滲工程中也得到成功應(yīng)用，上、下游一期圍堰防滲面積l916m2，僅用18天即全部完成。圍堰自2001年年底投入使用以來，基本無大的漏水，運(yùn)行情況良好。

3.3 膏狀漿液灌漿

水泥膏漿通常指的是在水泥漿中摻入大量的黏土、膨潤土、粉煤灰等摻和料及少量外加劑而構(gòu)成的低水灰比的膏狀漿液，其基本特征是漿液的初始剪切屈服強(qiáng)度值可以克服其本身重力的影響。具有抗水流沖釋性能和自堆積性能.可以用于有中等開度(如10～20em)滲漏通道的一定流速、大流量的堆石體滲漏地層(如人工土石圍堰、河床砂卵石層等)。用水泥膏漿灌漿時(shí)。則形成明顯的擴(kuò)散前沿，在其后面的孔隙就會(huì)被膏漿完全填滿，在水泥凝固以后，膏漿就形成堅(jiān)硬而密實(shí)的水泥結(jié)石。通

過速凝劑調(diào)節(jié)水泥膏漿的凝結(jié)時(shí)間.在普通水泥膏漿的基礎(chǔ)上研究出速凝水泥膏漿.速凝水泥膏漿不僅具有較好的抗沖特性，而且可在數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)控制其凝結(jié)時(shí)間，早期強(qiáng)度高。同時(shí)在壓力下膏漿具有良好的流動(dòng)性.可以很好地解決普通水泥在水下凝結(jié)時(shí)間長、不利于水下堵漏施工的難題。

4、質(zhì)量檢測方法

砂礫石地層帷幕灌漿工程的質(zhì)量檢查一般以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對施工記錄、成果資料的分析。進(jìn)行綜合評價(jià)。然而在深厚砂礫石層中，由于帷幕灌漿的深度非常深。檢查孔采用清水鉆進(jìn)難度大，大部分孔段仍需要用泥漿鉆進(jìn)，加之深厚砂礫石層中往往都要布置多排帷幕灌漿。又多采用墻幕結(jié)合的方式布置帷幕灌漿，上部往往是空孔段，采用常規(guī)檢查方法存在局限性。在下坂地工程中為了尋求多種手段，以便對檢查結(jié)果進(jìn)行比較.從而做出客觀評價(jià)。也為其摸索積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料.進(jìn)行了聲波測試試驗(yàn)。從檢測結(jié)果來看，最大波速為l538m/s，最小波速為l228m/s，平均波速約為1400m/s.同一地層的波速值相差較大。分析原因.砂礫石層成分較復(fù)雜，且極不均勻，導(dǎo)致實(shí)測的聲波測試值變化較大?？梢?，聲波測試的方法不適合用來評價(jià)深厚砂礫石層的灌漿效果。

針對此種情況.在下坂地深厚砂礫石層帷幕灌漿工程中進(jìn)行了新的探索.提出了一種適合深厚砂礫石層帷幕灌漿質(zhì)量檢查的方法。即用后灌漿的排(序)灌漿孔的灌漿情況初步判斷先灌孔的灌漿效果，最終結(jié)合總帷幕厚度布置綜合檢查孔，采用靜水頭壓水方法.檢驗(yàn)帷幕灌漿效果。這種檢查方法，具有直觀、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合分排、分序孔的平均單位注入量成果.可作為帷幕灌漿實(shí)施效果檢查的首選評價(jià)方法。

結(jié)語

砂礫石地層的防滲處理是工程中經(jīng)常遇到的難題。因此深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)的研究具有重要意義。砂礫石層帷幕灌漿施工技術(shù)多年來一直處于摸索階段。仍需要進(jìn)一步研究解決。筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐總結(jié)出來了能有效的解決在砂礫石層施工行之有效的方法。

[1]任習(xí)祥.幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理中的應(yīng)用.廣東建材，2009年2期.

[2]劉海波..砂礫石層壩基帷幕灌漿施工技術(shù).西部探礦工程，2009年7期.