探討覆蓋層防滲帷幕灌漿檢查孔施工技術(shù)

【摘要】 覆蓋層地質(zhì)條件復(fù)雜，顆粒組成不均一，性能變化大，且無(wú)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(zhì)量的最后關(guān)口，作者對(duì)檢查孔施工技術(shù)進(jìn)行了有益的探討，這對(duì)提高檢查孔檢查成果和精準(zhǔn)度是很有利的，也是使灌漿防滲帷幕滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)的重要措施。

【關(guān)鍵詞】覆蓋層；防滲帷幕；檢查孔；滲透試驗(yàn)

覆蓋層分布范圍廣，由于成因不同，地層松軟，地質(zhì)條件復(fù)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(qiáng)，可灌性差異大，且無(wú)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(zhì)量的最后關(guān)口，其檢查成果的精準(zhǔn)度十分重要，也是使防滲帷幕滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。我們對(duì)檢查孔鉆孔沖洗液、滲透試驗(yàn)方法與工藝，以及試驗(yàn)壓力的選擇等施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

1 檢查孔鉆孔沖洗液的選擇

對(duì)鉆孔沖洗液的選擇一直存在較大的爭(zhēng)論，大多數(shù)人主張采用清水，也有部分人主張采用稀黏土漿或稀膨潤(rùn)土漿，并在某些工程中實(shí)施應(yīng)用。鉆孔沖洗液的作用，一是潤(rùn)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(fù)破碎，提高鉆進(jìn)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(shí)現(xiàn)上述三項(xiàng)目標(biāo)，滿足鉆孔工程需要。但泥漿鉆進(jìn)的最大缺陷是泥漿中的黏性顆粒注入地層會(huì)影響滲透試驗(yàn)成果，一般會(huì)降低試驗(yàn)段的滲透值，因?yàn)椴捎媚酀{鉆進(jìn)，泥漿具有一定壓力，鉆進(jìn)過(guò)程實(shí)際上也是在對(duì)試驗(yàn)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(lái)的，高壓水頭只能破壞孔壁泥皮，它進(jìn)入地層后壓力會(huì)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(kù)和平堤水庫(kù)，也進(jìn)行過(guò)泥漿鉆進(jìn)和清水沖洗的對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)段出現(xiàn)了透水率降低20%～50%的狀況，采用這樣的數(shù)據(jù)，不僅不能正確評(píng)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(jìn)是不合適的。應(yīng)采用清水鉆孔，以便提高滲透試驗(yàn)成果質(zhì)量，精確滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)要求。

采用清水鉆孔有利于提高滲透試驗(yàn)質(zhì)量，但施工中防止孔壁坍塌是一大難題。覆蓋層松散，細(xì)顆粒含量高，可灌性差，鉆孔易產(chǎn)生孔壁坍塌。對(duì)于鉆孔容易坍塌地段需采取如下措施：

（1）鉆孔和沖洗時(shí)宜采用較低的壓力、轉(zhuǎn)速和流量。使用粗鉆桿，提高剛度，減少對(duì)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(dāng)縮小試驗(yàn)段長(zhǎng)度，可明顯減少孔壁坍塌。

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

2 檢查孔滲透試驗(yàn)方法的選擇

覆蓋層防滲帷幕灌漿的滲透試驗(yàn)，施工技術(shù)規(guī)范電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5267-2012和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL62-2014要求采用注水試驗(yàn)，實(shí)際上也是一種靜水頭壓水試驗(yàn)。技術(shù)規(guī)范推薦采用常水頭鉆孔注水試驗(yàn)，水位可與孔口齊平，試驗(yàn)水頭較小。如鉆孔施工平臺(tái)高程遠(yuǎn)低于水庫(kù)正常蓄水位時(shí)，試驗(yàn)成果雖然達(dá)到了防滲標(biāo)準(zhǔn)，滿足了設(shè)計(jì)要求，但當(dāng)水庫(kù)蓄水運(yùn)行時(shí)，上部防滲帷幕要承受高水頭壓力。由于覆蓋層地層復(fù)雜，不均一性無(wú)規(guī)律分布，灌漿施工難度很大，灌漿效果也會(huì)存在較大的差異，防滲帷幕在水庫(kù)運(yùn)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(yàn)應(yīng)提高試驗(yàn)壓力，將注水試驗(yàn)方法改為壓水試驗(yàn)方法，試驗(yàn)壓力宜不低于水庫(kù)蓄水運(yùn)行時(shí)該部位承擔(dān)的壓力水頭值，這對(duì)于高壩尤為重要，也是一項(xiàng)穩(wěn)妥的安全措施。

3 檢查孔地下水位測(cè)量

有些人為省事圖方便，常引用上游水位作為滲透試驗(yàn)的地下水位，這是不妥當(dāng)?shù)?。上游水位其水頭經(jīng)過(guò)防滲帷幕會(huì)有較大衰減，引用上游水位值存在較大誤差，不能作為計(jì)算依據(jù)，應(yīng)按照滲透試驗(yàn)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行地下水位測(cè)量，其測(cè)量成果可作為計(jì)算依據(jù)。

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(yàn)→第一段灌漿、待凝→掃孔、沖洗→灌后滲透試驗(yàn)，第二段及以下各段重復(fù)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(jìn)，鉆穿非灌段，用0.5：1級(jí)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(zhuǎn)鉆取芯鉆進(jìn)鉆至第一段段底終止鉆進(jìn)，進(jìn)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(yàn)

先用小抽筒在鉆孔中抽水，進(jìn)行地下水位測(cè)量，待水位穩(wěn)定后再進(jìn)行滲透試驗(yàn)。滲透試驗(yàn)要嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。

4.5第一段灌漿

第一段滲透試驗(yàn)成果滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)可以不灌漿。如不能滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)要采用孔口封閉法進(jìn)行灌漿，灌后待凝16～24h。

當(dāng)?shù)谝欢螡B透試驗(yàn)成果滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)不灌漿時(shí)，如下一段（第二段）滲透試驗(yàn)壓力大于上一段（第一段）滲透試驗(yàn)壓力，要用下一段的試驗(yàn)壓力再增補(bǔ)做一個(gè)滲透試驗(yàn)，獲得穩(wěn)定流量Q1。

4.6掃孔、沖洗

用76mm鉆具掃除孔內(nèi)漿液結(jié)石至原孔深，用清水沖洗孔段達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

4.7灌后滲透試驗(yàn)

采用下一段（即第二段）的壓力進(jìn)行滲透試驗(yàn)，獲得穩(wěn)定流量Q1。

4.8第二段鉆孔、沖洗，作滲透試驗(yàn)

重復(fù)上述工序進(jìn)行第二段鉆孔、沖洗，做滲透試驗(yàn)，獲得穩(wěn)定流量Q，計(jì)算流量公式為：

Q2=Q-Q1

式中，Q為第二段滲透試驗(yàn)流量；Q1為第一段灌后滲透試驗(yàn)或增補(bǔ)試驗(yàn)流量。

用Q2值計(jì)算第二段透水率或滲透系數(shù)。

4.9封孔

采用0.5：1級(jí)水泥漿或最濃級(jí)灌注漿液進(jìn)行全孔灌漿封孔法封孔。

5 靜水壓水試驗(yàn)

常規(guī)壓水試驗(yàn)見圖1，由進(jìn)水管進(jìn)水，進(jìn)水閥控制進(jìn)水流量，一部分水進(jìn)入試驗(yàn)段地層，另一部分水由回水管返回拌和桶內(nèi)?；厮y調(diào)整壓力表的壓力。壓力表壓力計(jì)算公式為：

P2=P-P1

式中，P為試驗(yàn)段壓水試驗(yàn)設(shè)計(jì)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?yàn)樗鲝你@桿底端上返至回水管路程上會(huì)產(chǎn)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(duì)壓力表壓力一般不考慮水頭損失，但對(duì)于鉆孔較深、上返水流速度較大時(shí)，其水頭損失也較大，這樣會(huì)損害壓水試驗(yàn)成果的準(zhǔn)確度。為了糾正這一偏差，我們?cè)谑┕?shí)踐中采用了靜水壓力進(jìn)行壓水試驗(yàn)，見圖2，水流由進(jìn)水管進(jìn)入，進(jìn)水閥控制進(jìn)水量，一部分水經(jīng)孔口回水管返回拌和桶內(nèi)，另一部分水經(jīng)鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空腔進(jìn)入試驗(yàn)段，用回水閥調(diào)整壓力表壓力，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，由于鉆桿內(nèi)的水是靜止不流動(dòng)的，因此不存在水頭損失。

壓力表壓力計(jì)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(yàn)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(yàn)一般采用栓塞隔離試驗(yàn)段，為了實(shí)施靜水壓水試驗(yàn)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(wèn)題多。我們就覆蓋防滲帷幕檢查孔的幾個(gè)施工技術(shù)問(wèn)題，在施工實(shí)踐中獲得的一點(diǎn)體會(huì)，今提出來(lái)與同行們探討、交流，使之不斷改進(jìn)、提高，使我國(guó)覆蓋層的防滲帷幕灌漿技術(shù)快速發(fā)展，更上一個(gè)新臺(tái)階。