探討覆蓋層防滲帷幕灌漿檢查孔施工技術

【摘要】 覆蓋層地質條件復雜，顆粒組成不均一，性能變化大，且無規(guī)律，因而灌漿施工難度大，也使灌漿效果存在較大的差異。而檢查孔是把守灌漿工程質量的最后關口，作者對檢查孔施工技術進行了有益的探討，這對提高檢查孔檢查成果和精準度是很有利的，也是使灌漿防滲帷幕滿足設計防滲標準的重要措施。

【關鍵詞】覆蓋層；防滲帷幕；檢查孔；滲透試驗

覆蓋層分布范圍廣，由于成因不同，地層松軟，地質條件復雜，其性能變化大，顆粒組成不均一，孔隙大，孔隙率高，透水性強，可灌性差異大，且無規(guī)律分布，因而使灌漿施工難度大大增加，也使灌漿效果存在較大差異。檢查孔是把守灌漿工程質量的最后關口，其檢查成果的精準度十分重要，也是使防滲帷幕滿足設計防滲標準的重要環(huán)節(jié)。我們對檢查孔鉆孔沖洗液、滲透試驗方法與工藝，以及試驗壓力的選擇等施工技術進行了探討。

1 檢查孔鉆孔沖洗液的選擇

對鉆孔沖洗液的選擇一直存在較大的爭論，大多數人主張采用清水，也有部分人主張采用稀黏土漿或稀膨潤土漿，并在某些工程中實施應用。鉆孔沖洗液的作用，一是潤滑、冷卻鉆具，防止燒鉆發(fā)生；二是攜帶巖屑，清潔孔底工作面，減少重復破碎，提高鉆進工效；三是固壁，防止孔壁坍塌事故發(fā)生。鉆孔采用泥漿作為沖洗液，能較好地實現上述三項目標，滿足鉆孔工程需要。但泥漿鉆進的最大缺陷是泥漿中的黏性顆粒注入地層會影響滲透試驗成果，一般會降低試驗段的滲透值，因為采用泥漿鉆進，泥漿具有一定壓力，鉆進過程實際上也是在對試驗段灌注泥漿，有一定的灌注量。泥漿注入地層后，泥漿中的黏性顆粒附著于地層的砂石顆粒上，采用高壓水是很難沖洗出來的，高壓水頭只能破壞孔壁泥皮，它進入地層后壓力會迅速衰減消失，影響范圍不大，效果也并不理想，有些工程如冶勒水電站、下坂地水庫和平堤水庫，也進行過泥漿鉆進和清水沖洗的對比試驗，試驗段出現了透水率降低20%～50%的狀況，采用這樣的數據，不僅不能正確評定灌漿效果，還存在著安全隱患，因此檢查孔鉆孔采用泥漿鉆進是不合適的。應采用清水鉆孔，以便提高滲透試驗成果質量，精確滿足設計防滲標準要求。

采用清水鉆孔有利于提高滲透試驗質量，但施工中防止孔壁坍塌是一大難題。覆蓋層松散，細顆粒含量高，可灌性差，鉆孔易產生孔壁坍塌。對于鉆孔容易坍塌地段需采取如下措施：

（1）鉆孔和沖洗時宜采用較低的壓力、轉速和流量。使用粗鉆桿，提高剛度，減少對孔壁的碰撞。

（2）孔口加水，保持鉆孔充滿水，增加孔壁穩(wěn)定性。

（3）適當縮小試驗段長度，可明顯減少孔壁坍塌。

（4）必要時低壓灌注水玻璃漿液。在本段滲透試驗完成后，低壓灌注水玻璃漿液，以加固本試驗段孔壁周圍地層，灌后待凝8～12h，便于下部試驗段的順利施工。

2 檢查孔滲透試驗方法的選擇

覆蓋層防滲帷幕灌漿的滲透試驗，施工技術規(guī)范電力行業(yè)標準DL/T5267-2012和水利行業(yè)標準SL62-2014要求采用注水試驗，實際上也是一種靜水頭壓水試驗。技術規(guī)范推薦采用常水頭鉆孔注水試驗，水位可與孔口齊平，試驗水頭較小。如鉆孔施工平臺高程遠低于水庫正常蓄水位時，試驗成果雖然達到了防滲標準，滿足了設計要求，但當水庫蓄水運行時，上部防滲帷幕要承受高水頭壓力。由于覆蓋層地層復雜，不均一性無規(guī)律分布，灌漿施工難度很大，灌漿效果也會存在較大的差異，防滲帷幕在水庫運行期高水頭作用下存在安全隱患，防滲帷幕將遭到破壞，為了杜絕此類事故的發(fā)生，滲透試驗應提高試驗壓力，將注水試驗方法改為壓水試驗方法，試驗壓力宜不低于水庫蓄水運行時該部位承擔的壓力水頭值，這對于高壩尤為重要，也是一項穩(wěn)妥的安全措施。

3 檢查孔地下水位測量

有些人為省事圖方便，常引用上游水位作為滲透試驗的地下水位，這是不妥當的。上游水位其水頭經過防滲帷幕會有較大衰減，引用上游水位值存在較大誤差，不能作為計算依據，應按照滲透試驗施工技術規(guī)范進行地下水位測量，其測量成果可作為計算依據。

4 檢查孔施工程序及工藝

4.1施工程序

檢查孔施工程序：非灌段鉆孔、鑲管→第一段鉆孔→第一段滲透試驗→第一段灌漿、待凝→掃孔、沖洗→灌后滲透試驗，第二段及以下各段重復上述工序，最后工序：封孔。

4.2非灌段鉆孔、鑲管

采用91mm鉆具清水鉆進，鉆穿非灌段，用0.5：1級水泥漿加促凝劑鑲鑄89mm孔口管，將孔口扶正后固定，待凝24h。

4.3第一段鉆孔

采用76mm鉆具，清水固壁，回轉鉆取芯鉆進鉆至第一段段底終止鉆進，進行鉆孔沖洗，待回水澄清，孔底淤積厚度<20cm為合格。

4.4第一段滲透試驗

先用小抽筒在鉆孔中抽水，進行地下水位測量，待水位穩(wěn)定后再進行滲透試驗。滲透試驗要嚴格按照施工技術規(guī)范進行。

4.5第一段灌漿

第一段滲透試驗成果滿足設計防滲標準可以不灌漿。如不能滿足設計防滲標準要采用孔口封閉法進行灌漿，灌后待凝16～24h。

當第一段滲透試驗成果滿足設計防滲標準不灌漿時，如下一段（第二段）滲透試驗壓力大于上一段（第一段）滲透試驗壓力，要用下一段的試驗壓力再增補做一個滲透試驗，獲得穩(wěn)定流量Q1。

4.6掃孔、沖洗

用76mm鉆具掃除孔內漿液結石至原孔深，用清水沖洗孔段達到合格標準。

4.7灌后滲透試驗

采用下一段（即第二段）的壓力進行滲透試驗，獲得穩(wěn)定流量Q1。

4.8第二段鉆孔、沖洗，作滲透試驗

重復上述工序進行第二段鉆孔、沖洗，做滲透試驗，獲得穩(wěn)定流量Q，計算流量公式為：

Q2=Q-Q1

式中，Q為第二段滲透試驗流量；Q1為第一段灌后滲透試驗或增補試驗流量。

用Q2值計算第二段透水率或滲透系數。

4.9封孔

采用0.5：1級水泥漿或最濃級灌注漿液進行全孔灌漿封孔法封孔。

5 靜水壓水試驗

常規(guī)壓水試驗見圖1，由進水管進水，進水閥控制進水流量，一部分水進入試驗段地層，另一部分水由回水管返回拌和桶內。回水閥調整壓力表的壓力。壓力表壓力計算公式為：

P2=P-P1

式中，P為試驗段壓水試驗設計值（全壓力）；P1為水柱壓力。

如采用上述算式所得壓力表壓力值是不正確的，因為水流從鉆桿底端上返至回水管路程上會產生水頭損失。壓力表壓力的正確的算式為：

P2=P-P1+P3

式中，P3為水流上返水頭損失。

施工方對壓力表壓力一般不考慮水頭損失，但對于鉆孔較深、上返水流速度較大時，其水頭損失也較大，這樣會損害壓水試驗成果的準確度。為了糾正這一偏差，我們在施工實踐中采用了靜水壓力進行壓水試驗，見圖2，水流由進水管進入，進水閥控制進水量，一部分水經孔口回水管返回拌和桶內，另一部分水經鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空腔進入試驗段，用回水閥調整壓力表壓力，進行壓水試驗，由于鉆桿內的水是靜止不流動的，因此不存在水頭損失。

壓力表壓力計算公式：P2=P-P1

由于消除了水頭損失因素，從而提高了壓水試驗成果精度。

巖石防滲灌漿帷幕檢查孔也可以參照使用該方法，巖石壓水試驗一般采用栓塞隔離試驗段，為了實施靜水壓水試驗法，需要配置雙管和循環(huán)栓塞，這樣就可以獲得滿意的效果。

覆蓋層防滲帷幕灌漿較基巖防滲帷幕灌漿難度大，問題多。我們就覆蓋防滲帷幕檢查孔的幾個施工技術問題，在施工實踐中獲得的一點體會，今提出來與同行們探討、交流，使之不斷改進、提高，使我國覆蓋層的防滲帷幕灌漿技術快速發(fā)展，更上一個新臺階。