王志远
中国水电基础局有限公司 301800
摘要：帷幕灌浆技术在岩溶地区地形中应用广泛。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。为提升帷幕灌浆的质量，笔者在明晰高压岩溶地区帷幕灌浆机理的前提下，从灌浆孔、灌浆材料及配比两个层面展开试验研究，最后分析了冒浆、串浆、固管等三种常见的特殊状况，提出了相应的预防及处理方案，为灌浆质量的提升提供了良好的导向作用。
关键词：帷幕灌浆；岩溶地区；试验；处理方案
引言
所谓帷幕灌浆，就是在设计好的具有一定孔距的成排的钻孔中注入浆液，使得钻孔中的灌浆体互相搭接而形成的一道混凝土防渗墙，因为这道混凝土防渗墙类似帷幕，工程上就叫它为帷幕灌浆。它的目的是为了增强工程基础的抗渗能力，截断基础渗流，被广泛应用于各种水利水电工程。
1高压岩溶地区帷幕灌浆机理
基于理论视角分析，面向岩溶地区的灌浆主要分为张裂式及渗入性两种方式。其中前者是指灌浆压力在一定程度上超出了岩石层许用的抗拉强度及原始应力，导致岩石层的裂缝变大或者由于外力挤压而形成新的裂缝，从而来不断提升岩浆的整体扩散能力及可灌溉特性[1]。后者主要是在需用设计压力范畴内，灌浆在裂缝内进行不断扩散和流动，它在一定程度上不改变岩石层原有的结构形态，实现灌浆功能。帷幕灌浆则是在前者的基础上衍生而来，它采用高压(一般均超过3Mpa)来进行灌浆，尤其是针对于溶洞地形，高压灌浆可由有效填充溶洞内的填土，大大提升岩石层的弹性量及整体强度，在水利工程领域得到广泛的运用[2]。
2高压岩溶地区帷幕灌浆的试验研究
2.1灌浆孔设计
目前，对于岩溶地区帷幕灌浆而言，主要采用双排孔及单排孔的布置方案。单排孔灌浆在整体上孔呈现出直线排列，孔的大小及深度保持一致，孔间距根据具体的要求可以有所区别。例如图1给出的单排试验孔方案，这种方案采用了同次序等距孔的设计理念，所有孔保持垂直，均有效设置在灌浆走廊的轴线上。这种孔有利于对试验结果进行分析，集中体现帷幕灌浆的优势。
图1单排孔帷幕灌浆的方案
对于双排孔的布局而言，主要在第一层布置普通高压的灌浆孔，采用等距设计模式；第二层根据强度需求，设定防渗高压灌注孔，排距和孔距设计具有一定的灵活性，同时在两层之间需要设置物探孔、检查孔及抬动观测孔等[3]。
2.2灌浆材料及配比
(1)灌浆材料
对于岩溶地区，高压帷幕灌浆所涉及的材料主要包含水泥、水、粉煤灰及添加剂等。
对于灌浆水泥而言，细度、强度及耐腐蚀性是考核水泥性能的关键指标。对于前两者，在帷幕灌浆材料中给出了明确的要求：“选用水泥的标号不得低于425；水泥通过80微米的孔后，整体过滤量不得超过4%”。一般对于岩浆地区而言，通常选用硅酸盐水泥，呈现出良好的性价比。
灌浆所用水一般选择普通无浑浊的自来水或者近似中性的天然水即可。
粉煤灰在高压帷幕灌浆中必不可少，由于颗粒整体教习，可以在帷幕灌浆中渗入至较小的裂缝之中，尤其是针对灌注量较大的地区，不仅可以实现水泥的大量节省，同时掺加的煤灰可以有效改善施工性能，呈现出精湛的技术性能，杀跌浆液的可泵性、流动性、可灌溉性、抗腐蚀性大大增强，有效提升帷幕灌浆结构的可靠性[4]。
通常而言，在面向岩溶地区的帷幕灌浆中，一般选择的外加剂为速凝剂，它可以加速水化水泥，有效缩短水泥的化热时间，提升早期的结构强度。同时由于岩溶地区细小的缝隙较多，为了减少泄露，实现快速的封堵，一般会选择聚氨酯作为防渗材料，可以有效减少浆液的泄露。
在岩溶地区帷幕灌浆中，根据施工规范要求，一般浆液按照浓度逐级递减的方式来确定合适的配比，其中水灰比在帷幕灌浆中的比例一般为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1，具体的配比需要根据地形反馈的单位吸浆率来进行确定。
3高压岩溶地区帷幕灌浆施工中特殊状况的处理方案
笔者结合自身经验，对高压岩溶地区帷幕灌浆施工中三种特殊状况展开分析，提出相应的解决对策。
3.1冒浆
冒浆主要是指在帷幕灌浆的过程中，灌浆沿着岩石层裂缝的方向上不断上涌，直至冒出地面。这种现场产生的根源主要在于地表与灌浆孔之间存在贯通的斜角裂缝，在遇到高压作用时且灌浆整体较浅时，发生的频率较高。笔者结合自身的工作经验，为预防高压帷幕灌浆中产生的冒浆现象，主要采用如下方案：
一方面，采用地面封堵的处理方案。在出现冒浆的裂缝位置，采用麻绳、棉花、棉线等来嵌入至裂缝中，完成后在上面涂抹相应的水泥砂浆，实现对裂缝的填充；在冒浆比较多时，需要将岩石层凿开，将漏浆位置的地方进行找出，用铁管来进行引出，然后迅速用水泥砂浆及速凝水泥来实现封闭，稍等片刻后来将铁管进行堵住，从而实现浆液的封住；当遇到严重的冒浆现象时，无法通过上述方案来进行封堵，需要在冒浆的位置来迅速将混凝土盖板进行浇筑，在此基础上在进行灌浆，可以实现顺利封堵。
另一方面，则主要通过对施工工艺来进行优化控制。限制注入率方法：对每分钟灌浆的数量进行限制，控制在10L至15L之间，将浆液在裂缝中不断进行沉积，通过时间递推来实现裂缝的封堵。间隙灌浆法：当灌注一定时间后，停止一段时间，让浆液进行凝土后，来再次进行灌浆，直至压力达到许用值为止。
3.2串浆
串浆主要是指在帷幕灌浆过程中，浆液在其他钻孔出进行冒出的现象。串浆的发生，主要是由于岩溶地区的裂缝比较多，相互之间的串联比较大，使得灌浆孔之间形成了间接的联通回路。当施加高压时，在压力下裂缝不断扩大，尤其是对于孔距较小的灌浆孔而言，串浆会尤为严重[5]。为预防高压帷幕灌浆中产生的串浆现象，主要采用如下方案：
第一：在串浆的预防层面。应大大增加序孔之间的有效间距，在增加适当距离后，需要在两个相邻的灌孔中，来来增强施工的间隔时间，当前一个孔的灌浆液体进行凝固后，在进行下一孔的灌注，这样可以有效防止后者灌浆液冲垮前一个灌浆孔。
第二：在串浆的处理上。一方面，需要立即停止孔的灌浆，在漏浆处立即安装灌浆泵，实现堵塞压密，严格按照施工技术进行正常的灌浆处理，保证灌浆后各个孔之间实现正常钻入；另一方面，如果串浆的孔还没有进行灌注，则应将灌浆孔及串浆孔来进行共同灌注，通过不同的泵进行控制，可以保证灌注效果，解决串浆现象。
3.3固管
在岩溶地区帷幕灌浆中，固管主要是指由于浆液循环不良所产生的在灌注孔内进行凝结及沉淀，导致钻孔与射浆管融为一体，在一定程度上影响了施工进度。造成固管的主要根源在于灌浆压力设置不当、灌浆泵保养维护状态不佳、灌浆液的浓度过高、地质条件不利于浆液循环等。为预防高压帷幕灌浆中产生的“固管”现象，应做到：
首先，应采用高压水进行冲洗。在“固管”发生初期，需要采用高压水进行立即冲洗，在冲洗过程中来敲击灌浆管，利用钻机来不断提升罐具，这种对于初期固管具有一定的成效。
其次，采用油压千斤顶来进行拔管处理。这种主要是利用油压千斤顶的瞬间所产生的压力，来实现“固管”的松脱，但是这种方法存在一定的弊端，即射浆管的管丝容易在瞬间压力下进行滑丝，导致失败[6]。
最后，采用扩孔处理的方法。这种用于“固管”时间较长，应采用比原来钻孔直径稍微大一个规格的钻头，选取两根相同的射浆管长度进行扩孔。当孔壁与射浆管进行脱离后，通过采用反向丝锥来将管进行取出。在进行施工中，一定要格外谨慎，钻进速度相对较慢，保持均速的方式，笔记面出现折钻现象发生。
结束语
面向岩溶地区的帷幕灌浆虽然在很多工程中已经取得的成功的经验，但是由于不同工程地质条件较大，帷幕灌浆在施工及设计中呈现出不同的特性，在正式灌浆前需要反复确定灌浆材料及相应的配比试验，无固定规律可循。因此，对于高压帷幕灌浆而言，进行科学试验是保证高压帷幕灌浆的重要保障。
参考文献
[1]罗玉,程锐.岩溶地区防渗帷幕灌浆技术研究[J].科技信息,2012(15):389 +409.
[2]卢辉.岩溶地区帷幕灌浆研究[J].技术与市场,2012,19(01):29-30.
[3]朱本明.浅谈岩溶地区帷幕灌浆处理方法[J].中国新技术新产品,2016 (03):139.
[4]余先雨.水利工程中基础灌浆施工技术的应用探究[J].科学技术创新, 2018(22):116-117.
[5]刘三虎.岩溶地区帷幕灌浆研究[D].吉林大学,2004.
[6]高正宏.岩溶地区帷幕灌浆试验的相关思考[J].低碳世界,2016(06): 83-84.
作者简介
王志远，男，1989.11，天津宝坻，本科助理工程师。
论文作者:王志远
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：帷幕论文; 岩溶论文; 地区论文; 高压论文; 浆液论文; 裂缝论文; 水泥论文; 《防护工程》2018年第30期论文;