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摘要：隘口水库地质属典型的喀斯特地貌，该水库帷幕灌浆压水试验时采用顶压式阻塞器进行孔道阻塞。该阻塞器具有设计合理、性能可靠、施工简便、能减轻劳动强度、适用任何地质条件等优点。本文对顶压式阻塞器的构造、技术原理及应用成果进行了总结。
关键词：隘口水库；顶压式阻塞器；压水试验
1 概 况
隘口水库位于重庆秀山土家族苗族自治县隘口镇上游1.5km的平江河上，水库设计正常蓄水位544.45m，总库容3580m3，大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，设计最大坝高86.2m，总灌溉面积为20.12万亩，是一座以灌溉、防洪为主并兼顾供水、发电等综合效益的中型水利工程。
隘口水库地质条件极为复杂，属喀斯特地貌，岩溶极为发育，帷幕灌浆最大孔深为201m，特别是孔口100m以下也有较多的全充填性溶洞，充填物多以泥沙为主。帷幕灌浆施工时采用“孔口封闭、自上而下分段”灌浆的施工工艺。在施工帷幕灌浆先导孔和检查孔时，为了取得准确的透水率，判断帷幕灌浆的施工质量，压水试验采用“自上而下分段、孔内卡塞”的施工工艺。
2 帷幕灌浆压水试验施工中的难题
现常规使用的阻塞器为水（气）压式阻塞器，由水（气）压式栓塞、供水管、手压泵、高压钢编管等组成。压水试验时将高压钢编管与阻塞器的进水管相连接，然后由人工通过高压钢编管将阻塞器下入到预定的阻塞位置，下到预定孔深固定好后，开始通过手压泵或氧气瓶加水（气）给栓塞加压，加压时阻塞胶囊慢慢膨胀，达到对孔道进行阻塞的目的，压水试验结束后，将手压泵的供水管拔下，排出胶囊内的水（气）后，将栓塞提出。水（气）压式阻塞器存在以下不足：（1）阻塞器的下入和取出都是都人工完成的，当下入深度大于50m后，胶囊里的水无法完全排出，阻塞器与孔道的摩擦系数增大，人工很难把阻塞器从孔道取出；（2）阻塞器上部孔道掉块或者有石块、泥沙从孔道口落入，卡在孔壁与阻塞器之间，导致阻塞器即使泄掉水（气）压也无法取出；（3）水（气）压式阻塞器结构复杂，价格高，现场无法加工且操作较为麻烦。
隘口水库帷幕灌浆孔最深达201m，帷幕灌浆检查孔的孔深最深也在200m左右，且岩溶极为发育，检查孔孔壁不光滑，较易出现掉泥（沙）块的现象。根据工艺要求，水（气）压塞须下至压水试验段以上0.5m处，由于水（气）压塞由人工下入，人工拨出，检查孔的孔深也较深，孔内一旦出现掉泥（沙）块或卡塞现象，水（气）压塞很难由人工拨出，出现孔内事故，造成一定的经济损失。因此需要找到一种适合隘口水库地质条件的阻塞器，用于本工程帷幕灌浆压水试验。
3 解决方案
为此，进行了一系列探索和试验，通过不断的摸索和实践，最终设计并加工了“顶压式阻塞器”。该阻塞器克服了水（气）压式阻塞器下入深度大于50m后，胶囊里的水无法完全排出，阻塞器与孔道的摩擦系数增大，人工很难把阻塞器从孔道取出；阻塞器上部孔道掉块或者有石块、泥沙从孔道口落入，卡在孔壁与阻塞器之间，导致阻塞器即使泄掉水（气）压也无法取出；水（气）压式阻塞器结构复杂，价格高，现场无法加工且操作较为麻烦等缺点，为顺利完成帷幕灌浆各类压水试验提供了保障。
4 “顶压式阻塞器”的构造及技术原理
“顶压式阻塞器”是借鉴机械式阻塞器的原理，再结合隘口水库地层的实际情况研制的孔道阻塞器，具有设计合理、性能可靠、施工简便、能减轻劳动强度、适用任何地质条件等优点。“顶压式阻塞器”具体的构成包括压盖、橡胶圈、岩芯管和钢管，橡胶圈设置在进水管上部，橡胶圈上方设有压盖，压盖上方设有钻杆接手，橡胶圈的下方通过止退环连接有岩芯管，岩芯管上设有出水口，岩芯管的下方通过堵头连接一根钢管，其技术原理在于所述的压盖上方的钻杆接手与钻机的钻杆相连，利用钻机将阻塞器下到预定的阻塞位置，岩芯管下方的钢管顶住孔底。压水试验时，钻机的液压系统通过钻杆和压盖对橡胶圈进行加压，使橡胶圈膨胀，达到阻塞孔道的目的。通过钻杆内径注入水，经进水管，由岩芯管上的出水口进入底部的孔道内，达到对该段孔道压水的目的，压水试验完成后通过钻机的液压系统对钻杆的提升将阻塞器从孔道内取出。具体结构图见图1，主要技术参数见表1。
5 技术的创造性与先进性
与常规阻塞器相比，顶压式阻塞器的优点在于：
（1）顶压式阻塞器通过钻杆连接钻机，通过钻机将阻塞器下入孔道和取出孔道，利用钻机的液压系统能够很容易将阻塞器从孔道取出。
（2）顶压式阻塞器，通过钻杆连接钻机，当阻塞器上部孔道掉块或者有石块、泥沙从孔道口落入时，钻机可以带动阻塞器进行转动，通过阻塞器的转动磨碎石块或泥沙，最后将阻塞器从孔道取出。
（3）顶压式阻塞器结构简单，利用钻机的液压系统对橡胶圈进行加压，取消了手压泵（氧气瓶）等加压设备，能够现场加工，成本低。
（4）顶压式阻塞器解决了深孔帷幕灌浆压水试验时孔道阻塞的问题，避免了因阻塞器取不出来，造成孔内事故的发生。适用于任何地层深孔帷幕灌浆物探孔、先导孔及检查孔压水试验的施作业。
（5）操作劳动强度低，只需2人操作即可完成下塞和起塞工序，操作简单，使用方便、快捷，避免了人工将阻塞器下入和取出孔道。
（6）使用寿命长，重复利用次数多，综合效益显著。
6 应用成果
隘口水库采用顶压式阻塞器完成了先导孔及40多个150～200m孔深的帷幕灌浆检查孔压水试验工作，经过实际运用，我们对顶压式阻塞器应用的体会是：
（1）采用顶压式阻塞器，工艺先进，施工简便，阻塞效果良好，管路简洁，基本杜绝了孔内事故。提高了工作效率，有力的保证了工程按期完成。
（2）操作劳动强度低，只需2人操作即可完成下塞和起塞工序。
（3）使用寿命长，重复利用次数多，综合效益显著。
7 结 语
顶压式阻塞器因其构造简单实用，可广泛应用于帷幕灌浆物探孔、先导孔及检查孔的压水试验，特别适用于100m以上深孔和强岩溶发育地层的各类孔的压水试验。顶压式阻塞器施工简便，阻塞效果良好，管路简洁，基本杜绝的孔内事故。提高了工作效率，有力的保证了工程按期完成，值得大力推广应用。
参考文献：
[1]郝记林.钻孔压水试验在林州市风门沟水库帷幕灌浆检测中的应用[J].河南水利与南水北调，2013（8）：40-40.
论文作者:谷琦琦
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
标签：孔道论文; 帷幕论文; 隘口论文; 钻机论文; 钻杆论文; 水库论文; 压盖论文; 《基层建设》2017年第26期论文;