淺議巖溶地區高壓帷幕灌漿施工中常見問題及解決辦法

張 平

(云南省曲靖市富源縣水務局 655500)

1 基本情況

1.1 工程概況

響水河水庫始建于1958年，1965年基本竣工，攔河壩高35.8m，壩頂高程1941.00m，總庫容1616.5萬m3。由于存在主壩壩體單薄，壩基和壩肩嚴重滲漏，庫區巖溶漏水等病害問題，水庫的病害嚴重威脅著下游富源縣城及周邊10萬余人的生命財產安全，一旦失事，后果不堪設想。因此，響水河水庫于2001年被列為我省重點病險水庫之一進行除險加固。由于本工程位于巖溶發育地區，主要病險為壩基、壩肩嚴重滲漏及庫區巖溶漏水。針對其復雜的地質情況，采用水泥高壓帷幕灌漿處理。

1.2 工程地質及灌漿工程設計情況

1.2.1 工程地質概況

庫區處于香花嶺背斜的北東翼，巖層均為單斜層產出，總體傾向北東，傾角一般為10°～20°。區內斷裂構造比較發育，有多條斷裂從庫內穿過，加劇了巖溶化程度的發展。由于庫盆完全置于茅口灰巖上，在庫內逐年出現落水洞，比較密集的為鐵路二號橋沖溝一帶，落水洞的規模大小不等，表現為溶隙型和落洞型兩種狀態。溶隙型分布范圍廣泛，而落洞型主要分布于二號橋沖溝一帶。主壩坐落于二迭系棲霞、茅口組灰巖上，巖石層間溶蝕比較強烈，水庫蓄水后在壩腳及坡腳一帶產生多個滲漏點。經鉆孔揭示，近副壩的400m為巖溶較發育段。

1.2.2 灌漿工程設計情況

本次防滲設計方案經灌漿試驗后進行優化設計，帷幕的防滲標準為q＜5Lu，帷幕灌漿壓力為4～5MPa。自右向左可分為五段，帷幕總長度979.32m，第一段:里程0+000～0+327.66，單排孔布置，孔距1.6m，帷幕頂界高程1897～1938m，底界為1850～1880m，帷幕線通過主壩右肩及主壩壩基。第二段:里程0+327.66～0+412.66，單排排孔布置，孔距1.4m。此段帷幕線處于主壩左肩，為巖溶發育強烈帶，為保證帷幕體質量，保證帷幕堵漏效果，故孔距選用較小值。帷幕頂界1138m，帷幕底界高程1880m。第三段:里程0+412.66～0+512.66，單排孔布置，孔距2.0m。頂界為1938m，底界為1861～1880m。第四段:里程0+512.66～0+758.32，雙排孔布置，孔距2.4m，排距1.5m，頂界為1930～1938m，底界為1820～1861m。第五段:帷幕線長100.3m，里程0+578.32～0+979.32，單排孔布置，孔距1.6m。頂界為1938m，底界為1861～1900m。

2 施工中常見的問題及處理辦法

由于本工程地質較為復雜，巖溶漏斗較多，節理裂隙較為發育，加之灌漿壓力較大等原因，在施工中經常出現問題。本次高壓帷幕灌漿施工主要出現的問題為地面冒漿、吃漿量較大、地面抬動、卡鉆、抱管。通過對施工經驗的不斷總結，我們發現在施工中要及時、經常巡視灌漿上、下游地面及出水點;對鉆孔和灌漿過程中出現的特殊現象進行記錄、總結，以便及時發現問題，解決問題。

2.1 地面冒漿

冒漿和漏漿主要發生在淺部10m以上地段，按灌漿段來分主要分布于一、二、三段。在施工過程中，特別是0+566.0～0+590.0的F12斷層破碎帶的灌漿孔施工中，冒漿、漏漿情況相當嚴重。冒漿和漏漿既浪費材料、人力和物力;還會對水質造成污染。為徹底解決此問題，經過不斷的實踐，我們最終采取了濃漿中加速凝劑水玻璃(水玻璃摻入量一般為水泥的2%～5%)，并減壓限量、間歇停灌、多次復灌的方法處理;其次采用加長孔口管處理或直接封堵漏漿點然后減壓間歇、多次復灌的方法。地面冒漿在鉆孔時一般不會有異常情況發生，少量孔段出現鉆孔時返水較小(或不返水)現象。故在灌漿過程中遇到灌漿壓力突然減小或不起壓時應巡視灌漿孔上、下游地面是否有冒漿、漏漿現象發生。

2.2 吃漿量較大

2.2.1 鉆孔時的一些表現

經過鉆孔和灌漿記錄與吃漿量較大灌漿段(孔)的比較，我們發現吃漿量較大灌漿段(孔)在鉆孔時會出現一定現象，其對應關系如下。

a.若出現鉆孔過程中鉆機突然無負荷的掉鉆現象，說明本段次可能有溶洞或小溶穴，此時我們會進一步探明掉鉆高度和洞底填充物的厚度及物理性狀，為選擇灌漿處理方式提供依據。

b.若鉆孔時返水較小(或不返水)且鉆孔時較難鉆進，說明該段可能有溶蝕裂隙，節理較為發育;此時我們會在鉆孔周圍或相鄰的低洼地檢查有無漏水點。

c.鉆孔時返水呈紅黃色(根據本區域地質確定，一般為比較渾濁狀)且鉆進進尺出現一段時間較快而后又恢復正常時，說明此段鉆孔遇到溶蝕裂隙且夾有泥土或極強風化物填充;若鉆進進尺較快且大于0.5m時，說明該段為充填型溶洞、穴。此時我們會對充填型溶洞、穴繼續鉆進至溶洞、穴的底板，探明溶洞高度。

d.鉆機鉆進過程中出現提鉆后鉆具不能到底，提鉆過程中卡鉆，說明該段出現塌孔現象。若出現塌孔現象，應立即停止鉆進，根據返水顏色和所取巖心判斷塌孔原因。出現塌孔，說明本段地質較為破碎，節理裂隙比較發育。

2.2.2 處理方式

a.出現掉鉆現象的灌漿孔(段)，我們主要采取先在孔口用稠水泥漿沖灌砂子直至回漿后采用水泥粉煤灰混合漿灌注(粉煤灰摻量在水泥重量的30%左右)，能夠起壓后按正常灌漿結束;若灌注一定時間后并且充填水泥量達10t后仍不回漿，這時在進一步探明溶洞深度、大小的基礎上，采取直接注入混凝土，待返漿后注入加了速凝劑的稠水泥漿并采取多次間歇、掃孔復灌等方法處理。

b.鉆孔時返水較小(或不返水)且鉆孔時較難鉆進的灌漿孔(段)，我們采用了濃漿中加速凝劑水玻璃(水玻璃摻入量一般為水泥的2% ～5%)并減壓限量、間歇停灌、多次復灌的方法處理;其次采用加長孔口管處理或直接封堵漏漿點然后減壓間歇、多次復灌的方法。

c.鉆孔時返水呈紅黃色時的灌漿孔(段)，選用設計壓力和開灌比級的水泥漿灌注，若出現無壓或提不起壓力或注入量較大的情況，根據實際情況采取越級變濃、摻入水玻璃、間歇、掃孔復灌等方法進行處理。

d.若鉆孔時出現塌孔現象，先根據實際情況調整管段長度，然后選用設計壓力和開灌比級的水泥漿灌注，若出現無壓或提不起壓力或注入量較大的情況，根據實際情況采取越級變濃、摻入水玻璃、間歇、掃孔復灌等方法進行處理。

2.3 地面抬動

該水庫灌漿軸線穿過主副壩、溢洪道和鐵路，施工過程中發現上部灌段(1～4段)在灌漿壓力達0.1～0.8MPa時就會造成地面抬動導致構筑物變形，我們做了從0.1～0.8MPa逐級升壓試驗，根據試驗選用灌漿壓力。如:為鐵路安全考慮，靠近鐵路兩邊的灌漿孔采用3號孔作試驗，上部壓力僅能達到0.1～0.3MPa(加大壓力就從鐵軌下的路基地面冒漿)，在灌22.0～23.5m段時，壓力為0.8MPa就破壞鐵路排水溝擋墻，因此，將鐵路兩邊各鉆3個孔(2號、3號、4號、11號、12號、13號)灌漿調整為上部20m按5m分段灌漿，壓力控制在0.1～0.3MPa內，灌后鑲鑄孔口管20m，待凝后以壓力0.6MPa，段長5m正常施灌閉漿。通過這種方法，有效解救了地面抬動問題。

2.4 由于地質復雜，在鉆孔時常因鉆具通過不同地質結構層或較為破碎的巖石、圓角石而發生卡鉆事故。卡鉆事故的發生，不僅造成了鉆具的損傷，還會給工程進度造成很大影響。當遭遇卡鉆事故時，對于簡單的卡鉆，我們采取擴大鉆具孔徑鉆進的辦法解決;對于較為復雜的卡鉆現象，我們采取適當偏移孔位或孔口封閉灌漿待凝24h后鉆進等辦法解決。

2.5 抱管

我們首先設鉆孔孔徑為58～75mm，射漿管外徑為42～50mm，當孔深大于70m時，抱管(射漿管被水泥漿凝住)事故比較頻繁。經過試驗后我們改設鉆孔孔徑為55～58mm，射漿管直徑為50mm，并增加活動射漿管的次數，順利解決了“抱管”問題。由此我們得出孔口封閉灌漿法高壓水泥灌漿，射漿管外徑與鉆孔孔徑之差宜為5～10mm。

3 結語

通過對施工過程中所遇問題的總結，可以及時解決工程建設中出現的技術難題，也為同類工程提供了較好的技術參考。并且，這種及時總結經驗的工作方法，對提高工程建設管理水平和技術水平有很大幫助。◆