淺談巖溶地區(qū)帷幕灌漿處理
2016-11-07
隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展，灌漿技術(shù)在得到飛快地發(fā)展的同時(shí)，其理論知識(shí)特別是在巖溶地區(qū)的灌漿處理方面還不成熟。
巖溶地區(qū)的地基透水性極強(qiáng)，在巖溶發(fā)育的基巖上筑壩，大壩基巖、水庫周邊和庫區(qū)滲漏通道的處理是非常重要的，同時(shí)處理的施工技術(shù)和施工工藝均較復(fù)雜。因此，在大規(guī)模投入施工前要詳細(xì)的查明壩基與庫區(qū)的地質(zhì)條件，了解壩基與庫區(qū)的滲漏情況、滲漏規(guī)律、地質(zhì)形成原因，提出合理的防滲處理方案。
一、巖溶地區(qū)灌漿特點(diǎn)
1. 工程量大：灌注材料種類多及灌注量大，在巖溶發(fā)育地，有大溶洞、大溶蝕裂隙的地段，需要灌注的材料種類多，一般根據(jù)灌注的實(shí)際情況及灌注效果而定；由于巖溶地區(qū)的防滲帷幕深度大，帷幕線長(zhǎng)，帷幕灌漿孔排數(shù)又較多。
2. 施工復(fù)雜：巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況多變，我們應(yīng)根據(jù)所遇到的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的施工方法，這就要去我們做到準(zhǔn)備充分，對(duì)帷幕灌漿處理地段的地質(zhì)情況要熟悉的掌握。
3. 處理時(shí)間長(zhǎng)、造價(jià)高：由于巖溶地區(qū)灌漿工程量大、材料多、施工復(fù)雜，所以處理時(shí)間長(zhǎng)，造價(jià)高。
4. 隱蔽性：由于帷幕灌漿部位都處于地表以下，是看不見，摸不著的，其質(zhì)量檢查方法為幕前幕后水位觀測(cè)、示蹤試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、CT等。
5. 在一般帷幕灌漿效果檢查采用標(biāo)準(zhǔn)為呂榮值q<3LU就可以了,但在巖溶地區(qū)，僅靠此參數(shù)來檢查灌漿效果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要綜合應(yīng)用揚(yáng)壓力觀測(cè)，地球物理勘探檢查、電視檢查、大口徑鉆孔檢查等方法。
二、巖溶地區(qū)灌漿處理方法
由于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜且特殊，在灌漿過程中存在很多不確定因素，這就要求我們對(duì)各種地層的灌漿處理方法有所了解、掌握，以及對(duì)各種材料的準(zhǔn)備要充分。溶洞的處理要根據(jù)溶洞的發(fā)育情況及防滲要求，一般為先封閉，再密實(shí)。其施工方法有：
1. 當(dāng)溶洞有很大的空間時(shí)，可以先投入卵礫石，填滿后進(jìn)行水泥砂漿灌注，密實(shí)也可以直接灌注混凝土（一、二、三級(jí)配混凝土，根據(jù)實(shí)際灌注效果來確定用什么級(jí)配）進(jìn)行封堵溶洞，經(jīng)過待凝一段時(shí)間后，再在此段進(jìn)行純水泥漿的壓灌，使得該處進(jìn)一步密實(shí)。當(dāng)溶洞空間足夠大，同時(shí)處于工作基面較淺時(shí)，最好把溶洞進(jìn)行揭露，根據(jù)防滲要求，進(jìn)行處理（可澆混凝土板墻），在灌注時(shí)方法也是多種多樣的。
2. 對(duì)于無充填型溶洞，建議使用以下步驟進(jìn)行處理：
（1）在施工過程中同樣要先查明巖溶規(guī)模，包括溶洞的大?。òl(fā)育方向）、頂?shù)装蹇咨睿ǜ叱蹋?，是否為管道等，做好詳?xì)的記錄。
?。?）在查明溶洞的規(guī)模后，采用下述方法進(jìn)行處理：
?、偃舨槊鞯膸r溶為管道
A. 利用鉆孔用清水往孔內(nèi)沖填土、砂、礫石級(jí)配料。其中的礫石先用粒徑2-5mm，接著用5-10mm、10-20mm、20-40mm等，由細(xì)逐級(jí)變粗，沖填中不斷下入鉆具掃、攪，直到在某一級(jí)不能再繼續(xù)填進(jìn)時(shí)為止，最后再灌注M20水泥砂漿或水泥漿。
B. 可用碎石和混凝土交替回填（若只填碎石，后續(xù)鉆孔難度較大），回填采用C15或C20細(xì)石混凝土，細(xì)石混凝土坍落度應(yīng)大于14cm，細(xì)石粒徑不大于40mm，回填碎石的粒徑不大于80mm；
②當(dāng)溶洞為充填型溶洞時(shí)，必須先了解充填物的特性，了解溶洞發(fā)育規(guī)模后，根據(jù)溶洞內(nèi)充填物特性以及發(fā)育規(guī)模采取相應(yīng)措施。在查明溶洞的規(guī)模及充填物類型后，可采用較大口鉆孔成孔并利用高壓水沖除充填物并回填C15或C20混凝土，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。在含沙含泥巖溶地段進(jìn)行高壓灌漿難以成孔，若以帶孔眼的鋼管插入溶洞內(nèi)形成人造孔壁，則可防止塌孔；在灌漿過程中也容易被砂土顆粒堵塞高壓閥門或灌漿設(shè)備，漿液可用較大的壓力通過花眼射入土層；借高壓力的作用，水泥漿可以進(jìn)入到砂土層中去，或?qū)⒊涮钗飰好?，擠出其所含水分，達(dá)到灌注、壓實(shí)充填物的目的；再則可根據(jù)處理區(qū)幕體所承受的水頭壓力，適當(dāng)降低灌漿壓力，保證幕體的連續(xù)性。
?、蹖?duì)于埋藏較深溶洞：可先進(jìn)行溶洞周圍灌漿，使充填物逐漸被水泥漿體擠壓、密實(shí)，然后再按逐序加密的原則進(jìn)行溶洞部位的鉆孔補(bǔ)強(qiáng)灌漿（注意控制灌漿壓力）；
深層巖溶的處理，采用花管法或旋噴法等輔助措施均有困難時(shí)，可先在巖溶周圍進(jìn)行灌漿，使巖溶充填物逐步被水泥漿體擠壓、固結(jié)，然后再按逐序加密的原則進(jìn)行溶洞部位的鉆孔灌漿。
④充填型（半充填）型溶隙（溶縫）：可采用高壓水沖洗后灌注M15或M20砂漿，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿；或采用0.5:1的水泥漿進(jìn)行高壓擠密灌漿。若充填物具有防水性，以及良好的抗壓性時(shí)可對(duì)該段位置不進(jìn)行灌漿處理；若充填物不具有防水性（如沙礫石），可對(duì)其充填物與水泥漿進(jìn)行置換灌漿，如高壓旋噴、簡(jiǎn)易高噴以及風(fēng)水聯(lián)合沖洗、花管灌漿法對(duì)其充填物進(jìn)行置換，待凝后可對(duì)該段進(jìn)行補(bǔ)充灌漿。
3.在施工過程中，若溶洞發(fā)育地段可以擴(kuò)大灌漿孔徑或進(jìn)行豎井開挖時(shí)，則要采取擴(kuò)大灌漿孔徑或豎井開挖，便宜了解溶洞的發(fā)育情況，了解溶洞內(nèi)充填物是否有防水效果，好進(jìn)行充填物是否進(jìn)行清理，使得灌漿工作采取相應(yīng)的施工措施，為工程節(jié)約成本。
4.在施工過程中出現(xiàn)溶縫時(shí)--就是常規(guī)灌漿無法結(jié)束、同時(shí)混凝土也灌注不了時(shí)，可采取以下方法：
?。?）降壓：用低壓甚至用自流式灌漿，待裂隙逐漸充滿漿液，漿液的流動(dòng)性降低后，再逐級(jí)升高壓力（根據(jù)壓力與流量的關(guān)系），按常規(guī)要求進(jìn)行灌漿。
（2）限流：限制注入率不大于10-15L/min，以減小漿液在裂隙里的流動(dòng)速度，促使?jié){液盡快沉積。待注入率明顯減小后，將壓力升高，使注入率基本保持在10-15L/min水平，直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束灌漿。
?。?）濃漿灌注：采用最稠的水泥漿（一般為0.5：1）進(jìn)行灌注。
?。?）加速凝劑：在最稠的漿液（一般為0.5：1）中摻入水玻璃、氯化鈣，對(duì)于吸漿量較大的可根據(jù)實(shí)際情況灌注一定數(shù)量后待凝后再采用純漿液進(jìn)行灌注。
（5）灌注水泥砂漿：根據(jù)灌注情況，摻砂量可以按水泥重量的10%、20%……100%逐步增加；砂的粒徑也可逐漸變粗。將砂漿攪拌均勻后，用砂漿泵灌注。①砂漿泵灌注，在灌注溶縫時(shí)給予一定壓力進(jìn)行灌注，確保溶縫的充填飽滿，達(dá)到防滲效果，采用導(dǎo)管插入孔內(nèi)（盡量的把導(dǎo)管插入距孔底50cm），最好使用pvc管做導(dǎo)管，在灌注結(jié)束時(shí)，立即對(duì)孔口進(jìn)行封閉，待凝48h后掃孔進(jìn)行復(fù)灌。灌注水泥砂漿時(shí)可采取以下處理方法：根據(jù)灌注情況，摻砂量可以按水泥重量的10%、20%……100%逐步增加；砂的粒徑也可逐漸變粗。將砂漿攪拌均勻后，用砂漿泵灌注，根據(jù)參砂量的多少以及砂漿的水灰比，采取相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行處理；②采取自流式灌注時(shí)，要在相鄰孔采用一個(gè)排氣孔，要注意觀察孔口的反應(yīng)，若有氣泡往外竄，則應(yīng)立即停止投放砂漿并立即封閉孔口；
?。?）間歇灌漿：灌注一定數(shù)量水泥或灌注一定時(shí)間后，暫停一段時(shí)間。每次間歇之前，水泥灌漿量或灌漿時(shí)間根據(jù)地質(zhì)情況、灌漿目的確定，間歇時(shí)間宜在2h以上，使灌漿材料具備一定初凝效果，才能使灌漿壓力及流量有所改變。
總之，巖溶地區(qū)的灌漿具有很大的挑戰(zhàn)性，處理溶洞的方法也是多種多樣的，在處理時(shí)要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化施工方案；在施工前做好充分的準(zhǔn)備工作，避免在施工過程中出現(xiàn)“邊勘探、邊設(shè)計(jì)、邊施工”的“三邊”工程，根據(jù)不同的地形地質(zhì)條件以及溶洞發(fā)育規(guī)模，配備相應(yīng)的施工作業(yè)人員及施工設(shè)備。
參考文獻(xiàn)：
《中梁電站灌漿技術(shù)要求》《大壩基礎(chǔ)灌漿》。
