復雜砂礫石層壩基帷幕灌漿探索

摘 要：砂礫石層是困擾水利工程施工的一大難題。砂礫石壩基垂直防滲處理中帷幕灌漿技術的使用取得了良好的效果。文章通過對帷幕灌漿中遇到的問題進行分析，提出了有針對性的技術措施。

關鍵詞：砂礫石層；帷幕灌漿；處理對策

作為松散粗碎屑堆積層的砂礫石層，大約形成于第四紀，具有自身獨特的性質，如：顆粒間膠結性差、滲透性強且滲透孔隙分布不均等。砂礫石層廣泛分布于我國各地區，是困然水利工程施工的一大難題。如果要在砂礫石層地基上修建水利工程，那么做好防滲工作是重中之重。水利工程要高效、可靠的運行其中最重要的一個因素就是對地基滲流的控制情況。在砂礫石地層中通常采用水泥灌漿，從而形成防滲幕來達到對地基滲流的有效控制。在進行防滲帷幕灌漿施工過程中往往遇到各種問題，如：沙窩、碎石層、細砂層、大漏漿段、架空層等，這就需要采取不同的灌漿工藝進行施工。

1 沙窩層帷幕灌漿

1.1 沙窩層的特點與難點

壩體內由于石塊架空形成的空隙在風化作用下積聚了大量的巖石碎屑，這便是沙窩。這給帷幕灌漿以及質量檢查帶來了很大的阻礙。沙窩層由于其自身的特點，對水分吸收不好，灌漿過程中在壓力的作用下水分大量流失，容易引發鑄管事故。

1.2 處理對策

在實際帷幕灌漿工程中，為解決這一問題，可采取以下兩方面的措施。第一，納土和減水劑。為了增加漿液的穩定性和流動性，必須使用一定量的鈉土和減水劑，通常在漿液中加入水泥質量0.8%的鈉土和減水劑就可以達到很好的效果。在壓力作用下，漿液水分流失情況將會得到緩解，漿液在壓力作用下進入沙窩，進而形成膠狀結構，最終達到防滲的目的。第二，旋轉封閉器。為保證灌漿過程的連續性，可以在灌漿的時候采用孔口旋轉封閉器，此外，它可以射漿管在壓力作用下靈活的升降。在射漿管上下作用下，孔口封閉器可以對漿液的絮凝結構進行破壞，從而避免沙窩層灌漿造成的鑄管事故。

2 碎石層帷幕灌漿

2.1 碎石層的特點與難點

很多天然的堤壩由于很多碎石組成。由于上部碎石的顆粒比較大，結構松散，存在空隙，而下部分由于碎石的顆粒很小，空隙小，因此比上部更加密實。由于碎石層的這些特點，使得灌漿過程中容易出現漏漿、灌漿時間長以及漿液用量大等問題，極大的浪費了施工中的物資材料以及資金，提高了施工的成本。這主要是因為帷幕灌漿最常采用的粘土水泥漿由于通道長度比較長，而造成凝固速度太慢。

2.2 處理對策

在進行灌漿的時候對邊排孔的壓力適當進行降低。如果在灌漿過程中發現某灌注段出現漏漿或不返漿的情況，可以灌注水泥粘土砂漿，比例為1：1砂漿可以在較短的時間內填滿很大的通道，這是由于砂漿比較快的沉積速度和很差的流動性造成的。同時，砂漿灌注時間可以根據實際情況進行相應的延長，含沙量隨著回漿現象的出現逐步減少，當注入率達到每分鐘15升時，砂漿應該立即停止。然后根據施工現場的實際情況使用粘土漿直到最后結束，比例為2：1為了進一步改善防滲效果，防止水泥粘土砂漿在碎石中的分離形成空隙，最后要補灌水泥粘土漿。

3 冰磧層帷幕灌漿

3.1 冰磧層的特點與難點

冰磧層以漂石、塊石、礫石及砂為主，組成情況比較復雜，中間常常有砂層透鏡體，結構及其不均勻并且非常松散，因而存在比較大的空隙。由于這些特點，冰磧層帷幕灌漿容易出現塌孔、冒漿、漏漿乃至不返漿等問題，嚴重影響防滲效果。

3.2 處理對層

第一，架空大孔段。在鉆孔過程中如果發生長時間架空現象時，應該停止鉆孔，根據鉆孔高度計算所需要的碎石量，然后向架空段投入碎石，壓實后再進行灌漿。第二，塌孔段。如果在鉆孔的過程中遇到塌孔，應該停止鉆進，使用高粘度的泥漿護壁后再繼續鉆進，并注意鉆進的速度。如果使用泥漿護壁后仍舊無法鉆進，那么就進行灌注，凝固后再繼續鉆進。第三，大漏漿及不返漿段。采用濃漿、間歇灌漿等方法對大漏漿段進行處理。當回漿現象在注入1500升到2000升之后仍不出現，那么應該向孔內注入水泥粘土漿，可以采用自流的方式注入。

4 灌漿抱管現象

抱管現象大多出現在對砂礫石層進行帷幕灌漿施工過程中。究其原因主要是因為要對較深的位置進行灌漿且沙卵石的地層結構，壓力很大的漿液連續沖刷孔壁，導致孔壁的沙粒大量流失到漿液中，隨著長時間的灌漿，這些沙粒阻礙射漿管轉動，導致抱管現象發生。

5 次生砂礫石圍堰基礎

5.1 次生砂礫石圍堰基礎特點與難點

次生砂礫石圍堰基礎一般組成成分較復雜，既有含大體積孤石、塊石的架空漏失地層，又有可灌性小的密實砂土層，而且一般存在高流速的地下水或集中滲漏，往往造成常規的帷幕灌漿很難奏效。

5.2 處理對策

第一，速凝膏漿技術。針對大空隙地層和高流速地下水可以采取可控性比較好的膏狀漿液。對于中等大小、流量和流速相對較高的滲漏可以采用速凝水泥膏漿來進行堵漏。使用膏狀漿液時，通常不需要專門的鉆孔設備，這是由于它的施工可以使用常規水泥灌漿的孔位。但是與不同水泥漿相比速凝水泥漿具有自身的特點，而這具有不同的性質。因此速凝水泥膏漿施工需要采用特制的攪拌系統和泵入系統。第二，瀝青灌漿技術。瀝青具有很好的粘性，防水效果很好。瀝青經過高溫加熱后就會變成粘稠的液態物質，把液態的理清迅速注入滲漏的部位，高溫的液態瀝青在滲水空隙中與冷水相遇，隨著溫度的降低會形成半凝固的球狀物質，在滲漏的空隙上附著，隨著大量的理清不斷的被注入，大量瀝青由于壓力的作用灌入滲透空隙，隨著溫度降低，不斷凝固，最終阻擋滲漏。利用瀝青灌漿法，注入空隙的瀝青隨著一定的流水的帶動進入縫隙比較大的裂縫之中。但是由于流量以及流速的制約，瀝青最后很難滲入較小的縫隙之中。同時，在水流的沖擊之下凝聚在一起的體積比較大的瀝青有可能會變形。所以，瀝青灌漿法適合在短時間內對交大的滲漏進行封堵，而比較細微的，長時間的滲漏瀝青灌漿就顯得力不從心，這就需要結合其他灌漿方法以及其他材料進行處理，如水泥、化學材料等。

6 結束語

在砂礫石層地基上進行水利工程施工，滲漏問題一直是困擾著水利施工技術人員的難題。因此，防滲工作成了迫切需要解決的課題。帷幕灌漿技術作為水利施工地基處理中常用和重要的工程措施，在砂礫石壩基防滲處理中得到了廣泛的應用。因為砂礫石地基地質條件復雜多變，在防滲處理中常常遇到特殊地層，造成帷幕灌漿施工難以順利進行，降低了工效、影響工期。因此，為了使砂礫石地基帷幕灌漿處理快速而高效，文章對這些特殊地層的帷幕灌漿的處理對策進行了系統分析總結。然而，由于砂礫石層的復雜性，不可能對各種特殊地層進行徹底的預見。因此，在實際施工過程中應根據具體情況，采取一種或多種措施進行處理，才能達到預期的效果。

參考文獻

[1]石金良，劉麟德，徐福林，等.砂礫石地基工程地質[M].北京：水利水電出版社，1991.

[2]張金順.砂礫地層滲透注漿的可注性及應用研究[D].長沙：中南大學，2007：1-11.

[3]趙元弘.小南海水庫地震堆積天然壩體帷幕灌漿設計與施工[A].2004年水工專委會學術交流會議學術論文集[C].中國水力發電工程學會水工及水電站建筑物專業委員會，2004：188-196.