摘要：本文介绍了在覆盖层和基岩的钻孔方法，以及在覆盖层中进行帷幕灌浆的有效技术措施，在不同地质条件下的灌浆浆液变换调整的基本原则，采取适当的灌浆压力和灌浆材料，达到了不同地层的防渗效果，总结了针对在灌浆过程中出现特殊情况的处理措施。
关键词：钻孔；灌浆；浆液变换；压力；特殊情况处理
1 工程概况
大渡河干流下游梯级开发中的第一级沙湾电站，冲砂闸基上游侧布设三排帷幕灌浆。冲砂闸基地层上部为河床砂卵石层，基岩为岩溶角砾岩和白云岩。该地层透水性很强，为此设置三排灌浆孔进行灌浆，以堵漏库水渗漏通道。
2 灌浆孔布置及施工工序
沿闸基布置三排帷幕灌浆孔，排距0.8m，孔距1.0m，梅花形布置，帷幕灌浆穿过岩溶角砾岩，深入下层泥质白云岩1m。
三排帷幕灌浆孔排间施工顺序为：先下游排，再上游排，最后中间排。下游排内分为三序施工，先施工先导孔，其次施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。上游排与中间排排内分为两序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。
3钻孔
对于部分砂卵石覆盖层采用Y-150A潜孔钻机造孔，成孔后下入套阀管。钻孔过程中注意采取必要的措施实现成孔。
① 钻孔必须保证孔向准确，为控制钻孔方向准确，钻机安置必须平稳牢固。
② 钻孔时，对孔内各种情况，如换层、回水颜色变化、掉块、岩性等进行详细记录，以作为分析钻孔情况的依据。
③ 钻进结束等待灌浆或继续钻进时，孔口均进行堵盖，进行妥善的保护。
对于基岩内及部分覆盖层的帷幕灌浆钻孔采用XY-2钻机钻进，一般钻孔孔径φ76mm，终孔孔径不小于φ56mm。
钻进过程中注意控制孔斜，根据设计技术要求，孔斜设计要求按表1进行控制。为保证灌浆质量，帷幕灌浆孔的孔斜率一般不应大于1.5%。
表1 钻孔孔底最大允许偏差值
孔斜测量采用STL-1GW型测斜仪进行孔斜测量，由于此测斜仪精度高，故能准确掌握钻孔的实际轨迹，减少人为因素和仪器自身误差的影响。钻孔过程中每5m进行一次孔斜测量。当发现孔斜偏差值超过设计规定时，及时采取纠偏等补救措施进行处理。
4 帷幕灌浆施工
4.1 灌浆材料
水泥：覆盖层灌浆部位灌浆采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥。角砾岩层灌浆采用中性抗硫酸盐水泥。要求水泥新鲜无结块，细度模数为通过80μm方孔筛的筛余量小于5%。不使用受潮结块的水泥；水泥不能存放过久，出厂期超过三个月的水泥不使用。
灌浆用水：采用库区水，经供水系统沉淀后使用。
膨润土：采用二级膨润土，品质指标应符合《钻井液材料规范》（GD/T5005-2010）的规定。掺合料的掺用量应通过实验确定。
外加剂：根据需要选用，如水玻璃、速凝剂、增粘剂、絮凝剂等。
4.2 帷幕灌浆方法
帷幕灌浆主要采用孔口封闭，孔内循环的灌浆施工方法。在孔口镶铸φ108mm孔口管，孔口管使用无缝钢管，孔口管下设至预定深度后灌浆固定并待凝72h，完成孔口管镶铸。孔口管镶铸时按照次序进行，前期先完成孔口管的镶铸工作。
针对不同的地层，选择适当的灌浆浆液。根据闸基地层特性，闸基帷幕灌浆施工配制多种灌浆浆液，以适应不同的灌浆地层。灌浆浆液包括纯水泥浆液、混合稳定浆液、膏状浆液、砂浆及其他抗冲膏状浆液等。
4.3 灌浆段长
帷幕灌浆采用自上而下分段钻进并灌浆，覆盖层上部2段段长为1m，第3段～第6段段长为2m，第7段段长为3m，第8段及以后段长为4m，造孔困难时适当缩短段长。基岩地层分段长度为5.0m。
4.4 灌浆压力
帷幕灌浆压力在灌浆过程中，采用分级升压或间歇升压法灌注，并使灌浆压力与注入率相适应，达到逐步升至较大压力的目的，从而保证灌浆质量。第一段压力0.2MPa；覆盖层每段增加0.05～0.3MPa；基岩段灌浆压力采用1.0MPa。
4.5 灌浆浆液及变换原则
4.5.1水泥灌浆浆液变换原则
（1）水泥灌浆按先稀后浓的原则灌注，浆液水灰比（重量比）采用1：1～0.5：1等4个比级，一般情况下Ⅰ序孔开灌水灰比采用0.8：1，Ⅱ序孔开灌水灰比采用1：1。同时，根据钻孔揭示的具体情况，开灌水灰比可越级加浓1级。
（2）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不应改变浆液比级；
（3）当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
（4）当某级浆液灌入量达到900 L～1500 L或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；
（5）改变浆液水灰比后，如灌浆压力突增或吸浆量突然减小，应立即回稀到原水灰比进行灌注。
（6）当采用最浓级浆液灌浆而注入率大于30L/min，或者单位注入量累计达到1t而注入率和压力变化不明显时，可以选择待凝24小时复灌或者改用膏状浆液或混合稳定浆液灌注。必要时，也可采用水泥砂浆灌注。在有吃浆量大、涌水、流动水孔段部位，采取浓浆间歇灌注、水泥和水玻璃双液灌浆、限量待凝灌浆等措施，其措施计划的实施及调整，均应对孔内情况及灌浆过程的注浆情况进行有效分析。
4.5.2膏浆浆液变换原则
（1）灌浆按照由稀到浓逐级原则进行变浆，普通水泥浆液耗浆量较大，单耗超过1t并且不能灌注结束时采用膏状浆液灌注。
（2）各级灌浆浆液灌入量达到300～400L/m，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著即改变不显著可理解为某一级浓度的浆液在灌注一定数量之后，注入率仍大于初始注入率的70%，应改浓一级。
（3）灌浆过程中无压力、注入率大于30L/min时，可考虑越级变浆；膏状浆液灌浆时不能越级变浆；
（4）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或注入率不变而压力持续升高时，应以在灌比级浆液继续灌注，而不应改变浆液比级。
（5）改变浆液比级后，如灌浆压力突增或吸浆量突然减小即注入率减小超过50%，应立即回稀到原浆液比级进行灌注。
4.5.3 灌浆结束条件和封孔
采用普通水泥浆液灌浆结束标准：在规定的压力下，第一排、第三排的注入率不大于2L/m时，持续灌注30min，灌浆可结束。第二排的注入率不大于1L/m时，持续灌注30min，灌浆可结束。
膏状浆液灌浆结束标准：在规定压力下，单位注入量小于2L/min时，继续灌注20min，可结束灌浆。
帷幕灌浆封孔采用压力灌浆封孔法，先用0.5：1的浓浆置换孔内稀浆，然后用最大灌浆压力压浆30min，结束封孔。
5 特殊情况处理
因该灌浆工程位于17m深水下施工，存在地下动水，架空层严重，耗浆量很大，为尽量减小浆液扩散半径，降低工程成本，在工程施工过程中采取了多种措施进行控制性灌浆。
针对吃浆量大、有流动水的孔段，根据施工情况综合采取浓浆间歇灌注、限量待凝，并在灌浆浆液中添加速凝剂水玻璃和调凝剂，缩短浆液初凝时间；针对耗浆量特别大的孔段另外添加絮凝剂，可有效增加浆液粘度，增大浆液的抗冲性。由于岩溶角砾岩中耗浆量很大，对进入此地层中Ⅰ序孔，通过添加固体材料并配合速凝抗冲材料进行堵漏灌浆，效果较好。Ⅰ序孔灌浆后，Ⅱ序孔成孔情况明显改善，复灌次数大为减少。这样也使得下游排Ⅲ序孔和上游排孔单位注入量有了明显减少。为灌注特殊浆液，专门研究了专用的砂浆泵、膏浆泵、液压送浆泵等多套特殊浆液灌浆配套设备。
由于帷幕灌浆孔孔距较密，灌浆压力较高时在覆盖层中沿防渗墙劈裂引起个别孔的串浆。灌浆过程中如发生串浆时，采用以下方法处理：
（1）如被串孔正在钻进，要立即停钻。
（2）串浆量较大，在串浆孔具备灌浆条件时，尽可能与被串孔同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。
6 灌浆效果分析
帷幕灌浆从注灰量统计情况分析为：下游排 2082kg/m、上游排 853kg/m、中间排 380kg/m，该数据表明随着灌浆次序的增加，灌浆注灰量明显减少，地层逐渐被灌注密实，地层的防渗性得到明显改善。
灌浆完成后通过钻孔渗透检查效果明显，即覆盖层部位进行注水试验，其渗透系数均小于 8×10-5 cm/s；基岩部位进行压水试验，其透水率均小于5.32Lu。检查透水数据结果满足设计砂卵石层帷幕灌浆合格标准：<1×10-4cm/s、基岩层帷幕灌浆合格标准：<10Lu的要求。
7 结束语
通过闸基帷幕灌浆的施工，在严格控制钻孔、浆液制作、灌浆过程的有效技术措施的情况下，确保了帷幕灌浆的每一个环节都能符合现场实际和相关技术要求。随着灌浆排数的增加，灌浆孔序的加密进程的完成，灌浆后的地层注水或压水渗透试验较灌浆前有了明显的减少，且检查结果的渗透系数和透水率远远低于设计的标准值，使得帷幕灌浆效果显著。
参考文献：
[1]《水电水利工程覆盖层灌浆技术规范》（DLT5267－2012）；
[2]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2012）
论文作者:王川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：浆液论文; 帷幕论文; 钻孔论文; 压力论文; 基岩论文; 水泥论文; 地层论文; 《基层建设》2019年第2期论文;