岩溶地区帷幕灌浆探讨

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摘要：岩溶地区由于渗漏性大、溶洞数量多、溶蚀裂隙多等特点，造成了其帷幕灌浆工程量大和设计施工难度较高的特点。本文首先简单介绍了帷幕灌浆的概念和分类，随后介绍了在岩溶地区应用帷幕灌浆工艺，最后介绍了帷幕灌浆在岩溶地区的具体应用。

关键词：岩溶地区；帷幕灌浆；灌浆工艺；工程应用

Abstract: Due to the characteristics of karst seepage, karst cave, fissure number more, caused by the characteristics of the curtain grouting engineering design and construction of large quantity and high difficulty. This paper introduces the concept and classification of curtain grouting, then introduces the application of curtain grouting technology in karst area, finally introduces the application of curtain grouting in Karst area.

Keywords: karst region; curtain grouting; grouting technology; engineering application

中图分类号：TU644 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

岩溶地区水利水电资源十分丰富，且具备很好的筑坝兴库条件，但却存在着至关重要的岩溶渗漏工程地质问题。岩溶地区岩溶发育极为复杂，渗漏类型多样化，既有集中管道式渗漏，又有分散的裂隙渗漏。针对岩溶地层的特性，采用帷幕灌浆来解决岩溶渗漏问题，是岩溶防渗技术的发展趋势。

2岩溶区帷幕灌浆的概念及分类

（1）概念。帷幕灌浆是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，利用机械（或浆液自重）对之施加压力，通过钻孔、埋管或其它方法把浆液压送至岩体或其它物体（混凝土、砂、充填土等）的裂隙、孔隙或空洞内，形成一定宽度的阻水帷幕，以减少渗流量或降低扬压力的工程措施。岩溶区帷幕灌浆的实质就是利用浆液充填各种节理裂隙、孔隙、孔洞和岩溶洞穴，形成连续的阻水帷幕，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等的作用。

（2）分类。1）按照灌浆的作用，可分为回填灌浆、固结灌浆、帷幕灌浆等；2）按照灌注材料，可分为水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆等；3）按照灌浆压力，可分为高压灌浆、中压灌浆和低压灌浆等。

3岩溶地区帷幕灌浆工艺

3.1 工艺特点

岩溶地区帷幕灌浆多采用小口径金钢石钻头钻进、孔口封闭、孔内循环、不冲洗、不待凝的高压水泥灌浆法，其工艺具有如下特点：基本工艺特点如下：①可满足各种防渗要求，能进行较高压力灌浆。②将孔内分段下止浆塞改为孔口封闭，解决了岩溶地层孔内分段下塞的困难，也简化了工艺，提高了灌浆质量。③除检查孔外，灌浆孔一般采用 59mm 小孔径。④自上而下分段钻孔灌注，孔内浆液循环利用Φ42mm 钻杆作射浆管，由于孔内无塞，除孔口管一段外，下段灌浆时，上段重复受压，实际上各孔段均承受了本孔的最大设计灌浆压力。⑤灌浆前只冲洗孔内岩粉，对夹层不作专门冲洗（砂层除外）。⑥上段灌浆结束后，一般不待凝即开始下一段的钻灌，这不仅大大提高了钻灌效率并为实现钻灌连续作业创造了条件。

该工艺与其它灌浆工艺的主要区别为：孔口封闭、孔内无塞、全孔均承受本孔的最大设计灌浆压力以及不待凝即开始下一段的钻灌。如上所述，采用高压灌浆的防渗效果是十分显著的，但必须具备一定的条件，尤其是对全孔段承受高压更须慎重。由于石灰岩溶地区岩层倾角陡，灰岩抗压强度低，裂隙及溶蚀较发育，过高的压力易使岩层整体性受到严重破坏，坝基帷幕施工时，易发生基础地层抬动的现象。

3.2 操作程序

（1）孔口管段钻进及灌浆。一般采用Φ75mm 孔径（也可采用Φ91mm）钻进至基岩以下 2m，孔深不等，第一段钻孔结束时，将孔底残留岩粉冲洗干净（冲洗时间约 10～15 分钟），然后将Φ75mm 孔径循环式止浆塞置于混凝土与基岩接触面以上 20cm 处，用0.8MPa 压力进行历时 20 分钟的灌前简易压水（以下各段均用），压水结束后，即进行压力 1MPa 的低压灌浆，按标准结束后，卸掉止浆塞，埋设孔口管。

（2）孔口管埋设。为避免扫孔和充分利用水泥浆液，在第一段灌浆结束起塞后，立即在孔内安设Φ75mm 孔口管。安设时在管口缠绕麻丝并接上两用接头，用Φ42mm 钻杆作射浆管，将 0.5：1 浓浆注入孔底（泵上可适当起压），待孔口管外侧冒出浓浆后，即卸掉射浆管及两用接头，再用 0.5：1 浓浆补满孔口。孔口管埋设完毕并待凝三天后，方可进行下一工序的施工。

（3）分段钻进灌浆。从第二段起改用孔径分段钻进，利用孔口封闭器分段灌浆。并按设计要求逐段递增灌浆压力，一般至第四段即达最高设计压力。

3.3 工作面施工布置

帷幕灌浆在廊道或遂洞中进行，要满足多机组联合作业的要求，并尽可能方便施工、尽量减小钻灌设备的搬运以利于安全生产。具体布置：

（1）供水、供浆、供气、供电等管线一般均布置在廊道下游侧，并做到标准化，既方便机组人员使用，以充分利用廊道有限空间，使工作面整齐划一、便于维护管理。

（2）在灌浆廊道下游侧每隔 50m 设置机房，高压灌浆泵和搅拌槽布置在机房内。钻机随孔移动，为有利于机组作业及孔序衔接，在有 2～3 排孔地段，每个机组分担工作面长度不宜小于 20m，也不宜大于 50m；在单排孔地段，工作面长度可适当长一些，但仍应尽可能缩短输浆管路长度，以减少浆液损失和清淤工作。为便于机组配浆，放浆阀宜布设于靠近机房处，在两个机房之间，可根据需要增设放浆阀。

4岩溶地区帷幕灌浆的工程应用

4.1 工程介绍

界滩枢纽建成于1960年，坝址为岩溶非常发育的石灰岩地基，拦河坝建成挡水后，上游曾发现较大溶洞数处，粘土铺盖被冲失，大量漏水，后来经过抛石和浇筑混凝土堵塞，加厚粘土铺盖等处理后，暂时处于稳定状态。经多次加固同样发现在上闸首段存在管道型岩溶渗漏通道，在施工期间时，围堰围闭后发现拦河坝坝下也发现了很多冒水孔洞，根据当时冒水情况判断可能这些冒水孔洞与上闸首渗漏通道相连。

4.2 帷幕灌浆布置

帷幕灌浆布置在溢流坝、船闸上闸首前沿，向左岸延伸约29m，右岸延伸约21.3m止。帷幕灌浆布置为单排孔，孔距1.0m；在上闸首段由于存在管道型岩溶渗漏通道，故布置两排孔；帷幕深度在溢流坝第6＃闸孔以右段约为10m，在第6＃闸孔以左、上闸首及右岸延伸段约为15m，封填至溶洞底板。灌浆钻孔一般布置在溢流坝面上，自坝心堆石、砂卵石层起灌，先采用低压、浓浆进行坝心堆石充填灌浆，再进行坝基岩溶防渗封堵帷幕灌浆。

4.3 灌浆参数选择

根据对界滩枢纽船闸闸室墙充填灌浆及基础固结灌浆生产性试验报告取得的技术参数指标施工。即：①适当提高灌浆压力（特别是起灌压力），灌浆压力调整为0m～5m深度灌浆压力采用0.1MPa；5m以下至基岩灌浆各段压力按0.01MPa/m递增，但必需加强观测，如发现闸室墙外包砼板有抬动，则必须立即停止灌浆，查明原因后降低压力再灌浆，并视抬动情况考虑外包砼板的加固修复措施。②采用0.5:1的浓浆直接起灌。③闸室墙灌浆孔维持施工图的布置可满足加固闸室墙、提高基础承载力和消除浅层岩溶洞隙安全隐患的设计要求。④鉴于闸室墙充填灌浆及基础固灌浆的目的是加固闸室墙、提高基础承载力和消除浅层岩溶洞隙安全隐患，没有严格的防渗要求，根据试验情况，压水验收合格标准更改为透水率≤30Lu，检查孔取为灌浆孔位置。

4.4 工程灌浆的技术要求和质量评定标准

（1）质量评定标准。检查孔压水试验的透水率≤30Lu为合格，不合格试段的透水率不得超过45Lu。压水试验采用单点法。

（2）对于已完成灌浆坝段，应对不合格坝段进行加密复灌，按防渗透水率≤30Lu标准进行重新抽检；

4.5 灌浆效果

灌浆后进行检查孔施工，通过对孔位、钻孔和灌浆管插入深度、水泥浆配比、压力和流量的控制等一系列指标的检测来判断灌浆效果。通过灌后压水试验反映出100%灌段透水率小于30Lu，灌浆满足设计要求。但由于本工程坝基岩溶防渗封堵帷幕灌浆，旨在减小或消除坝体内部的水头压力以及渗透压力，在地质情况较为复杂以及原坝体的先天不足，大坝超合理年限运行等因素影响，实际的灌浆防渗效果并不理想。

5 结语

虽然岩溶地区的帷幕灌浆技术已经有一百多年的发展历史，但由于岩溶工程地质条件的复杂性，防渗处理具有很大难度和不可预见性，特别是岩溶发育异常的地区，灌浆吃浆量大，可灌性低。现阶段的技术仍有很多地方需要改进，展望未来灌浆的新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现,弥补现有的技术不足，这样将会大大提升帷幕灌浆的质量，达到有效防渗固基的目的。

参考文献

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