大石門水庫古河槽帷幕灌漿效果檢查分析

郝永志

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000）

大石門水庫工程位于新疆且末縣境內(nèi)的車爾臣河上，壩址位于車爾臣河與托其里薩依河匯合口下游300 m 處。在左岸古河槽內(nèi)沉積了深厚的砂卵礫石層，為中等透水地層[1]。地層中的架空結(jié)構(gòu)占比為15%，屬強(qiáng)透水地層[2]。為檢查帷幕灌漿的效果，在灌漿平洞上方布置帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)，當(dāng)下方的灌漿平洞開挖至帷幕灌漿段時，采用機(jī)械輔助人工的開挖方式，分段距、分高程將灌后砂卵礫石層中未粘結(jié)砂礫石料清除，通過人工測量并記錄漿液擴(kuò)散半徑、充填密實(shí)程度、相鄰孔的搭接情況及孔斜偏距，達(dá)到直觀地觀測、檢驗(yàn)灌漿效果的目的[3]。

1 帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)布置

在施工作業(yè)平臺上設(shè)置一期試驗(yàn)I 區(qū)（孔口封閉法灌漿試驗(yàn)）、一期試驗(yàn)Ⅱ區(qū)（套閥灌法灌漿試驗(yàn)），沿施工作業(yè)平臺軸線布設(shè)1 排灌漿試驗(yàn)孔，施工作業(yè)平臺軸線與灌漿平洞軸線重合。試驗(yàn)I區(qū)布置有3 個灌漿孔，孔距見圖1，G-Ⅰ-1 和G-Ⅰ-3 孔深均為75 m，G-Ⅱ-2 為180 m，采用孔口封閉灌漿法施工[4]。試驗(yàn)Ⅱ區(qū)布置有4 個灌漿孔，孔距見圖1，G-Ⅰ-4，G-Ⅰ-6和G-Ⅱ-7孔深均為75 m，G-Ⅱ-5孔深為180 m（各試驗(yàn)孔上部50 m 均為非灌漿孔段），G-Ⅱ-7 為增補(bǔ)試驗(yàn)孔，采用套閥管灌漿法、填料護(hù)壁孔口封閉灌漿法[5-7]、綜合灌漿法施工。試驗(yàn)孔孔位布置見圖1。

2 帷幕灌漿灌后資料分析

2.1 漿液擴(kuò)散情況分析

圖1 一期灌漿試驗(yàn)區(qū)孔位布置圖（單位：mm）

通過對1～7 號試驗(yàn)孔開挖剖面進(jìn)行觀測、記錄漿液擴(kuò)散情況，將1～7 號試驗(yàn)孔的漿液擴(kuò)散和搭接情況繪制成圖，見圖2。

圖2 1～7 號試驗(yàn)孔漿液擴(kuò)散曲線對比圖

由圖2 可知：1）各試驗(yàn)孔在不同高層上漿液擴(kuò)散差異性較大，孔隙率大的地層漿液擴(kuò)散半徑較大，孔隙率小的地層漿液擴(kuò)散半徑較小，說明在不同高層上地層具有成層性的特點(diǎn)；2）同一試驗(yàn)孔在不同高層上漿液擴(kuò)散有較大差異，不同試驗(yàn)孔在同一高層上漿液擴(kuò)散也有較大差異，說明受灌地層具有明顯的不均勻性；3）上下游側(cè)、左右側(cè)試驗(yàn)孔擴(kuò)散半徑不一致，上下游側(cè)試驗(yàn)孔擴(kuò)散半徑較左右側(cè)大，上下游側(cè)無限制條件，擴(kuò)散半徑較大，左右側(cè)有相鄰孔的約束，擴(kuò)散半徑較上下游側(cè)距離短；4）灌漿孔在59～67 m 試驗(yàn)段內(nèi)，大部分灌漿孔未能形成有效搭接，漿液擴(kuò)散不完全，僅在孔隙率大的地層中漿液能形成有效擴(kuò)散（距離大于2 m），局部地層中能出現(xiàn)有效搭接；5）灌漿孔在59 ～67 m 試驗(yàn)段內(nèi)，孔口封閉灌漿法較套閥管灌漿法漿液擴(kuò)散半徑更大，灌漿漿液有效搭接更顯著。

2.2 漿液結(jié)石充填情況分析

通過開挖灌漿平洞，對1～7號試驗(yàn)孔59～67 m灌段范圍內(nèi)的漿液結(jié)石充填情況進(jìn)行觀測記錄?，F(xiàn)分述如下。

1）G-Ⅰ-1 號孔開挖出露10 條泥漿及水泥漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚0.10 ～0.35 m，充填長度0.20 ～5.57 m；架空地層漿液結(jié)石充填均勻、密實(shí)，與砂卵礫石膠結(jié)好；粗砂夾層水泥漿液充填不密實(shí)、膠結(jié)差，多呈蜂窩狀；細(xì)砂層中水泥漿液無充填；局部充填層呈現(xiàn)護(hù)壁泥漿結(jié)石（粉紅色）包裹水泥漿液結(jié)石的狀況。

2）G-Ⅱ-2 號孔開挖出露10 條泥漿及水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚度0.08～0.32 m，充填長度0.41 ～3.35 m；孔隙率大的地層漿液結(jié)石充填密實(shí)、膠結(jié)好，其周邊粗砂夾層漿液充填不密實(shí)、膠結(jié)較差；在細(xì)砂層中水泥膨潤土漿液基本無充填。

3）G-Ⅰ-3 號孔開挖出露9 條泥漿及水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚度0.11～0.28 m，充填長度0.24～3.25 m；孔隙率大的地層漿液結(jié)石充填較密實(shí)、膠結(jié)較好，其中夾雜的粗砂夾層水泥膨潤土漿液充填不密實(shí)、膠結(jié)較差；在細(xì)砂層中水泥膨潤土漿液基本無充填。

4）G-Ⅰ-4 號孔開挖出露9 條水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚度0.06 ～0.26 m，充填長度0.12～2.11 m；開環(huán)較充分，局部孔隙率大，地層漿液結(jié)石充填、膠結(jié)較好，其周圍的粗砂夾層水泥膨潤土漿液充填不密實(shí)、膠結(jié)差；在細(xì)砂層中水泥膨潤土漿液基本無充填。

5）G-Ⅱ-5 號孔開挖出露11 條水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚度0.08～0.18 m，充填長度0.25～1.05 m；開環(huán)較充分，漿液結(jié)石在粗砂地層中充填、膠結(jié)差；距出漿孔較近、孔隙率較大的砂礫石層漿液結(jié)石充填膠結(jié)較好；在細(xì)砂層中水泥膨潤土漿液無明顯充填。

6）G-Ⅰ-6 號孔開挖出露11 條水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，沿水平方向充填，充填厚度0.09～0.36 m，充填長度0.28～1.13 m；開環(huán)較充分，漿液在孔隙率小的砂礫石地層中無明顯充填，而在填料與砂礫石孔壁的環(huán)向間距間有充填膠結(jié)；漿液在填料附近的粗砂地層中充填范圍較小，膠結(jié)較差；不同孔隙率的砂礫石層漿液擴(kuò)散充填呈現(xiàn)較大差異，在細(xì)砂含量高的地層中水泥膨潤土漿液無明顯的充填。

7）G-Ⅱ-7 號孔開挖出露11 條水泥膨潤土漿液結(jié)石充填帶，主要沿水平方向充填，充填厚0.13～0.62 m，充填長度0.38 ～3.56 m；在孔深60.00 m（頂拱）處出露1 條沿緩傾角充填、橫貫平洞的漿液結(jié)石充填層，長4.32 m、厚0.62 m，充填較密實(shí)，膠結(jié)較好；在孔深65.7，66.7 m 處分別出露1 條橫貫平洞的漿液結(jié)石充填層，各長5.51，6.32 m，厚0.26，0.28 m，充填較密實(shí)，膠結(jié)較好；在細(xì)砂層中水泥膨潤土漿液基本無充填。

由1～7 號試驗(yàn)孔59 ～67 m 灌段內(nèi)的漿液結(jié)石充填情況可見：1）漿液結(jié)石充填水平向較好，垂直向較差，緩傾角方向局部充填；2）孔隙率大的地層較孔隙率小的地層漿液結(jié)石充填更密實(shí)，漿液膠結(jié)更好，充填范圍更大；3）灌漿試驗(yàn)孔采用孔口封閉灌漿法漿液結(jié)石充填范圍和膠結(jié)程度較套閥管灌漿法好；4）在粗砂層中，采用水泥膨潤土漿液灌漿比水泥漿液充填密實(shí)、膠結(jié)好[8]；5）不同孔隙率的砂礫石層中漿液擴(kuò)散充填呈現(xiàn)較大差異，在細(xì)砂含量高的地層中水泥膨潤土漿液無明顯的充填，但在漿液被壓入過程中，對地層產(chǎn)生一定的擠壓作用，使?jié){液無法進(jìn)入的細(xì)小孔隙受到壓縮或擠密，使地層密實(shí)性得到提高[9，10]。

3 結(jié)語

試驗(yàn)孔灌后實(shí)際開挖資料表明，在孔隙率大的地層中，漿液擴(kuò)散范圍較大、充填較密實(shí)，與砂卵礫石膠結(jié)較好，但在孔隙率小、含砂量高的地層中，漿液擴(kuò)散范圍小、充填效果差，甚至無漿液充填。

試驗(yàn)資料表明，在該地層條件下，漿液主要沿水平方向充填，單孔灌漿的漿液擴(kuò)散半徑有限，相鄰孔之間未能形成有效地搭接，灌漿效果不好。但采用孔口封閉灌漿法、填料護(hù)壁孔口封閉灌漿法相較于套閥管灌漿法的灌漿效果要好。通過分析帷幕灌漿灌后開挖資料，對比不同灌漿方法的灌漿效果，為研究同類型地層灌漿方法提供參考。