楊 彪

中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司二公司，天津 301700

水利水電工程屬于一項(xiàng)利國(guó)利民的民生工程，對(duì)于社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及當(dāng)?shù)厝藗兘?jīng)濟(jì)收入的增長(zhǎng)、生活便利性的提高均有益處，但是結(jié)合此類(lèi)工程的實(shí)際建設(shè)情況可以了解到大壩滲水問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致工程存在質(zhì)量、安全隱患，嚴(yán)重影響工程的使用壽命，所以施工單位要做好工程大壩的地層防滲處理工作。該項(xiàng)工程中的大壩在施工應(yīng)用中會(huì)與水直接接觸，如果未做好防滲處理會(huì)影響大壩使用功能，嚴(yán)重情況下威脅整座水利水電工程的使用質(zhì)量和安全。施工之前檢查大壩地層，若屬于巖溶、大裂隙以及覆蓋層強(qiáng)滲失類(lèi)地層，則可以判定為大孔隙地層，結(jié)合此類(lèi)地層的灌漿作業(yè)經(jīng)驗(yàn)可知難度較大。目前防滲灌漿作業(yè)中常用的灌漿方式包括水泥-膏狀漿液灌漿、水泥和水玻璃漿液灌漿等。這些操作方法在常規(guī)的大壩地層作業(yè)中應(yīng)用效果理想，但是不適用于軟土地基或大孔隙地層中，所以可以應(yīng)用套閥管法。

1 大孔隙地層套閥管帷幕灌漿法的設(shè)計(jì)分析

套閥管法最初由法國(guó)人提出并應(yīng)用于工程地層灌漿作業(yè)中，我國(guó)自20世紀(jì)50年代末開(kāi)始引進(jìn)該技術(shù)進(jìn)行水庫(kù)類(lèi)工程的建設(shè)施工，但是該灌漿法最初應(yīng)用時(shí)存在作業(yè)成本高（使用鋼管）的問(wèn)題，所以未大范圍的普及，后續(xù)經(jīng)過(guò)科研人員的不斷改良研究，現(xiàn)階段該灌漿法具有操作簡(jiǎn)單、塑料套閥管成本低的優(yōu)勢(shì)，所以值得在相關(guān)工程建設(shè)中多加應(yīng)用。水利水電工程的大孔隙地層的灌漿作業(yè)一直都是該工程的施工重難點(diǎn)，直接使用套閥管法，管道內(nèi)灌注的漿料在流動(dòng)水的作用下會(huì)被稀釋?zhuān)瑵{料無(wú)法對(duì)地層進(jìn)行有效加固[1]。針對(duì)大孔隙地層進(jìn)行套閥管法設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容。

1.1 設(shè)計(jì)理念

套閥管法應(yīng)用于常規(guī)的覆蓋層灌漿施工作業(yè)中，首先，需要在劃定的作業(yè)區(qū)域內(nèi)鉆孔（應(yīng)用跟管），并且在跟管內(nèi)置入灌漿筒，該筒壁上帶有孔眼，便于灌漿材料滲出；其次，需要在灌漿筒以及跟筒之間的位置，倒入配置好的漿料，在此過(guò)程中需要及時(shí)將跟管拔出，以便灌注的材料能夠有效的與周邊的地層融合，提高地層的堅(jiān)硬度和穩(wěn)定性，并且促使灌漿筒在漿料作用下在置入?yún)^(qū)域有著較好的固定效果，以此來(lái)防止?jié){料向上溢出；最后，需要將雙灌漿塞置入筒中，來(lái)對(duì)漿料進(jìn)行分段控制的灌漿，保證作業(yè)區(qū)域的周邊地層有充足的漿料。分析套閥管法的操作流程可知，該法進(jìn)行灌漿時(shí)最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟為灌漿控制，借助灌漿塞控制漿液向地層的流動(dòng)情況，所以在大孔隙地層中使用套閥管灌漿法時(shí)需要做好控制工作。同時(shí)該方法常規(guī)操作時(shí)使用的漿液基本為水泥漿，該種漿料遇水后稀釋效果明顯，直接灌入大孔隙層，無(wú)法進(jìn)行防滲。此外，孔口封閉法為覆蓋層防滲時(shí)較常應(yīng)用的灌漿工藝，該工藝使用的漿液為水泥膏漿類(lèi)材料，控制效果非常好，遇水不容易發(fā)生稀釋可以盡快凝固。

所以設(shè)計(jì)適用于大孔隙地層的灌漿法時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以綜合以上信息，使用套閥管法的作業(yè)流程以及孔口封閉法的灌漿材料來(lái)進(jìn)行作業(yè)方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此滿(mǎn)足大孔隙地層防滲灌漿施工需要。在灌漿施工期間依托套閥管法精準(zhǔn)定位、兩套限制的特點(diǎn)，具備良好控制性能的材料即可開(kāi)始套閥管法的灌漿施工作業(yè)。

1.2 制備灌漿材料

基于大孔隙地層灌漿施工使用的材料為高觸變抗水膏漿，該漿料具備較好的灌漿使用性能，攪拌時(shí)可以在短時(shí)間內(nèi)變稀，停止攪拌則會(huì)立刻變得濃稠，如果大孔隙中流動(dòng)水流速在0.2m/s或以下時(shí)該漿料可以快速固結(jié)，不會(huì)發(fā)生漿料性狀的改變，所以抗水能力較強(qiáng)。首先，在灌漿材料配比時(shí)需要提前準(zhǔn)備水泥漿（普通硅酸鹽水泥），按照0.70：1的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水灰比配置，并且準(zhǔn)備膏漿外加劑（高觸變抗水性能），摻入量在0.5%以上，但不超過(guò)1%。其次，把握材料的性能，材料在制備時(shí)的溫度需要控制在20℃，灌漿材料約為1.7g/m3。針對(duì)材料的流動(dòng)性，要求剛開(kāi)始拌和時(shí)呈現(xiàn)出稀-稠-稀的狀態(tài)，即一攪拌就稀，不攪拌就稠，以此保持材料較小的流動(dòng)性、較高的稠度。之后再進(jìn)行二次攪拌，但是要注意攪拌時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，以免影響抗水性。針對(duì)材料的穩(wěn)定性，套閥管法改良使用的漿料穩(wěn)定性較差，材料如果處于靜止?fàn)顟B(tài)有泌水情況出現(xiàn)，要求在材料制備完畢后盡快投入使用。

高觸變抗水膏漿目前在工程應(yīng)用中的適用范圍為：地層存在較多、較大的孔隙或者地層有著明顯的裂隙，這些情況使用普通水泥漿料的效果不及高觸變抗水膏漿的應(yīng)用效果，尤其每秒水流速在0.2m/s以下時(shí)漿料最能防滲，如果流速超過(guò)0.2m/s則需要增加膏漿的使用量，以此達(dá)到理想的應(yīng)用效果。該種漿料制備時(shí)多采用雙桶攪拌機(jī)（慢速）、常規(guī)攪拌漿設(shè)備制備，兩種方法均可以制備出質(zhì)量性能良好的高觸變抗水膏漿；制備時(shí)間控制在10min以?xún)?nèi)，完成后及時(shí)運(yùn)送至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行灌漿。

2 灌漿法改良后的應(yīng)用分析

本次研究選擇的水利水電工程位于烏江流域，壩體為混凝土心墻，在其下游區(qū)域有一個(gè)過(guò)渡層，其中有著較多的碎石、細(xì)砂，旁邊分布著大量的碎石料。該工程在2010年建設(shè)完成，并在當(dāng)年投入使用，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的應(yīng)用，壩體底部的滲漏情況非常嚴(yán)重，而且相應(yīng)區(qū)域的水位也在不斷抬高，對(duì)壩體進(jìn)行詳細(xì)檢查之后可見(jiàn)孔隙，孔徑較大，部分孔隙處伴有流水，所以該工程施工單位針對(duì)壩體滲漏問(wèn)題制定了大孔隙地層套閥管帷幕灌漿防滲作業(yè)方案，使用套閥管法聯(lián)合高觸變抗水膏漿開(kāi)展具體的作業(yè)。

2.1 施工前

施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)全體作業(yè)人員進(jìn)行改良套閥管法應(yīng)用的技術(shù)交底，以此確保施工人員能夠?qū)κ褂玫墓酀{工藝、灌漿材料、灌漿作業(yè)要點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行全面的了解和把握，確保防滲工程施工的效率和質(zhì)量；準(zhǔn)備高觸變抗水膏漿的制漿、灌漿設(shè)備，其中灌漿時(shí)要求使用雙缸柱塞泵，如果工程量大可以使用三缸柱塞泵；灌漿施工的工藝為純壓式，最后在結(jié)束灌漿時(shí)需要應(yīng)用普通水泥代替膏漿來(lái)完成最后的灌漿，防止穩(wěn)定性差的高觸變抗水膏漿影響作業(yè)質(zhì)量和效果。

2.2 施工中

首先，確定需要進(jìn)行防滲灌漿的具體區(qū)域，即在心墻相應(yīng)位置上做鉆孔，為梅花孔，每個(gè)孔之間的間隔距離為1m，排距也為1m。由于該處有著非常厚的覆蓋層，其中的主要材料為粒徑大小不一、不均勻分布的砂礫，施工人員可以使用同心、偏心鉆具來(lái)鉆孔，針對(duì)其中的鉆孔薄弱部位需要采用跟管以及管靴等裝置做好加固處理。其次，灌漿筒置入時(shí)，需要考慮到未攪拌狀態(tài)下的高觸變抗水膏漿的稠度，為了防止?jié){料直接固結(jié)在管道內(nèi)，需要使用孔徑較大的灌漿筒進(jìn)行施工；同樣使用的灌漿塞也為大直徑。最后，灌漿作業(yè)，施工人員先需要進(jìn)行灌漿系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)處理，使用的處理材料為稀漿、清水；灌漿的主要材料為水泥漿， 剛開(kāi)始按照2：1的水灰比灌漿，之后在變漿時(shí)需要調(diào)整水灰比；觀察灌性系數(shù)，若不存在較大變化時(shí)直接灌注高觸變抗水膏漿，按照兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn)灌注，其中第一級(jí)和第二級(jí)要求的水灰比分別為0.8：1、0.66：1，但是兩級(jí)灌漿時(shí)均要使用0.7%的高觸變抗水膏漿外加劑，以此增強(qiáng)凝固效果，灌漿快結(jié)束時(shí)應(yīng)用普通水泥漿灌注并收尾。

施工人員對(duì)大孔隙地層采用高觸變抗水膏漿作以套閥管灌漿施工時(shí)需要注意以下兩點(diǎn)內(nèi)容：其一為把握變漿條件，即灌漿過(guò)程中隨時(shí)觀察水灰比，當(dāng)其變化為0.5：1的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，觀察水泥漿灌注量是否達(dá)到300L，若達(dá)到則視為此時(shí)的壓力流量較為穩(wěn)定，施工人員則可以使用高觸變抗水膏漿來(lái)灌漿，此時(shí)先進(jìn)行一級(jí)灌漿，之后再進(jìn)行二級(jí)灌漿， 如果二級(jí)灌漿結(jié)束后壓力流量無(wú)變化而且灌漿超過(guò)600L，需要停工4h后繼續(xù)復(fù)灌。其二為把握灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，每分鐘的單位吸漿量（高觸變抗水膏漿）為2L或以下，距離灌漿結(jié)束的時(shí)間約為0.5h；普通水泥則按照每分鐘1L以下標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行0.5h灌注即可結(jié)束。

3 結(jié)語(yǔ)

在天然覆蓋層（具有級(jí)配良好的特點(diǎn)）中應(yīng)用套閥管法來(lái)灌漿為目前在軟土地基以及覆蓋層灌漿作業(yè)中使用非常廣泛的一種技術(shù)，較之于常規(guī)使用的灌漿技術(shù)有著較多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在大孔隙地層中應(yīng)用效果較差，所以需要對(duì)套閥管法進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以此提高大孔隙地層的灌漿效果，結(jié)合工程防滲處理結(jié)果可知，重新改良設(shè)計(jì)的灌漿法在大孔隙地層中取得了非常好的應(yīng)用效果。