浅议岩溶地区高压帷幕灌浆施工中常见问题及解决办法

张 平

(云南省曲靖市富源县水务局 655500)

1 基本情况

1.1 工程概况

响水河水库始建于1958年，1965年基本竣工，拦河坝高35.8m，坝顶高程1941.00m，总库容1616.5万m3。由于存在主坝坝体单薄，坝基和坝肩严重渗漏，库区岩溶漏水等病害问题，水库的病害严重威胁着下游富源县城及周边10万余人的生命财产安全，一旦失事，后果不堪设想。因此，响水河水库于2001年被列为我省重点病险水库之一进行除险加固。由于本工程位于岩溶发育地区，主要病险为坝基、坝肩严重渗漏及库区岩溶漏水。针对其复杂的地质情况，采用水泥高压帷幕灌浆处理。

1.2 工程地质及灌浆工程设计情况

1.2.1 工程地质概况

库区处于香花岭背斜的北东翼，岩层均为单斜层产出，总体倾向北东，倾角一般为10°～20°。区内断裂构造比较发育，有多条断裂从库内穿过，加剧了岩溶化程度的发展。由于库盆完全置于茅口灰岩上，在库内逐年出现落水洞，比较密集的为铁路二号桥冲沟一带，落水洞的规模大小不等，表现为溶隙型和落洞型两种状态。溶隙型分布范围广泛，而落洞型主要分布于二号桥冲沟一带。主坝坐落于二迭系栖霞、茅口组灰岩上，岩石层间溶蚀比较强烈，水库蓄水后在坝脚及坡脚一带产生多个渗漏点。经钻孔揭示，近副坝的400m为岩溶较发育段。

1.2.2 灌浆工程设计情况

本次防渗设计方案经灌浆试验后进行优化设计，帷幕的防渗标准为q＜5Lu，帷幕灌浆压力为4～5MPa。自右向左可分为五段，帷幕总长度979.32m，第一段:里程0+000～0+327.66，单排孔布置，孔距1.6m，帷幕顶界高程1897～1938m，底界为1850～1880m，帷幕线通过主坝右肩及主坝坝基。第二段:里程0+327.66～0+412.66，单排排孔布置，孔距1.4m。此段帷幕线处于主坝左肩，为岩溶发育强烈带，为保证帷幕体质量，保证帷幕堵漏效果，故孔距选用较小值。帷幕顶界1138m，帷幕底界高程1880m。第三段:里程0+412.66～0+512.66，单排孔布置，孔距2.0m。顶界为1938m，底界为1861～1880m。第四段:里程0+512.66～0+758.32，双排孔布置，孔距2.4m，排距1.5m，顶界为1930～1938m，底界为1820～1861m。第五段:帷幕线长100.3m，里程0+578.32～0+979.32，单排孔布置，孔距1.6m。顶界为1938m，底界为1861～1900m。

2 施工中常见的问题及处理办法

由于本工程地质较为复杂，岩溶漏斗较多，节理裂隙较为发育，加之灌浆压力较大等原因，在施工中经常出现问题。本次高压帷幕灌浆施工主要出现的问题为地面冒浆、吃浆量较大、地面抬动、卡钻、抱管。通过对施工经验的不断总结，我们发现在施工中要及时、经常巡视灌浆上、下游地面及出水点;对钻孔和灌浆过程中出现的特殊现象进行记录、总结，以便及时发现问题，解决问题。

2.1 地面冒浆

冒浆和漏浆主要发生在浅部10m以上地段，按灌浆段来分主要分布于一、二、三段。在施工过程中，特别是0+566.0～0+590.0的F12断层破碎带的灌浆孔施工中，冒浆、漏浆情况相当严重。冒浆和漏浆既浪费材料、人力和物力;还会对水质造成污染。为彻底解决此问题，经过不断的实践，我们最终采取了浓浆中加速凝剂水玻璃(水玻璃掺入量一般为水泥的2%～5%)，并减压限量、间歇停灌、多次复灌的方法处理;其次采用加长孔口管处理或直接封堵漏浆点然后减压间歇、多次复灌的方法。地面冒浆在钻孔时一般不会有异常情况发生，少量孔段出现钻孔时返水较小(或不返水)现象。故在灌浆过程中遇到灌浆压力突然减小或不起压时应巡视灌浆孔上、下游地面是否有冒浆、漏浆现象发生。

2.2 吃浆量较大

2.2.1 钻孔时的一些表现

经过钻孔和灌浆记录与吃浆量较大灌浆段(孔)的比较，我们发现吃浆量较大灌浆段(孔)在钻孔时会出现一定现象，其对应关系如下。

a.若出现钻孔过程中钻机突然无负荷的掉钻现象，说明本段次可能有溶洞或小溶穴，此时我们会进一步探明掉钻高度和洞底填充物的厚度及物理性状，为选择灌浆处理方式提供依据。

b.若钻孔时返水较小(或不返水)且钻孔时较难钻进，说明该段可能有溶蚀裂隙，节理较为发育;此时我们会在钻孔周围或相邻的低洼地检查有无漏水点。

c.钻孔时返水呈红黄色(根据本区域地质确定，一般为比较浑浊状)且钻进进尺出现一段时间较快而后又恢复正常时，说明此段钻孔遇到溶蚀裂隙且夹有泥土或极强风化物填充;若钻进进尺较快且大于0.5m时，说明该段为充填型溶洞、穴。此时我们会对充填型溶洞、穴继续钻进至溶洞、穴的底板，探明溶洞高度。

d.钻机钻进过程中出现提钻后钻具不能到底，提钻过程中卡钻，说明该段出现塌孔现象。若出现塌孔现象，应立即停止钻进，根据返水颜色和所取岩心判断塌孔原因。出现塌孔，说明本段地质较为破碎，节理裂隙比较发育。

2.2.2 处理方式

a.出现掉钻现象的灌浆孔(段)，我们主要采取先在孔口用稠水泥浆冲灌砂子直至回浆后采用水泥粉煤灰混合浆灌注(粉煤灰掺量在水泥重量的30%左右)，能够起压后按正常灌浆结束;若灌注一定时间后并且充填水泥量达10t后仍不回浆，这时在进一步探明溶洞深度、大小的基础上，采取直接注入混凝土，待返浆后注入加了速凝剂的稠水泥浆并采取多次间歇、扫孔复灌等方法处理。

b.钻孔时返水较小(或不返水)且钻孔时较难钻进的灌浆孔(段)，我们采用了浓浆中加速凝剂水玻璃(水玻璃掺入量一般为水泥的2% ～5%)并减压限量、间歇停灌、多次复灌的方法处理;其次采用加长孔口管处理或直接封堵漏浆点然后减压间歇、多次复灌的方法。

c.钻孔时返水呈红黄色时的灌浆孔(段)，选用设计压力和开灌比级的水泥浆灌注，若出现无压或提不起压力或注入量较大的情况，根据实际情况采取越级变浓、掺入水玻璃、间歇、扫孔复灌等方法进行处理。

d.若钻孔时出现塌孔现象，先根据实际情况调整管段长度，然后选用设计压力和开灌比级的水泥浆灌注，若出现无压或提不起压力或注入量较大的情况，根据实际情况采取越级变浓、掺入水玻璃、间歇、扫孔复灌等方法进行处理。

2.3 地面抬动

该水库灌浆轴线穿过主副坝、溢洪道和铁路，施工过程中发现上部灌段(1～4段)在灌浆压力达0.1～0.8MPa时就会造成地面抬动导致构筑物变形，我们做了从0.1～0.8MPa逐级升压试验，根据试验选用灌浆压力。如:为铁路安全考虑，靠近铁路两边的灌浆孔采用3号孔作试验，上部压力仅能达到0.1～0.3MPa(加大压力就从铁轨下的路基地面冒浆)，在灌22.0～23.5m段时，压力为0.8MPa就破坏铁路排水沟挡墙，因此，将铁路两边各钻3个孔(2号、3号、4号、11号、12号、13号)灌浆调整为上部20m按5m分段灌浆，压力控制在0.1～0.3MPa内，灌后镶铸孔口管20m，待凝后以压力0.6MPa，段长5m正常施灌闭浆。通过这种方法，有效解救了地面抬动问题。

2.4 由于地质复杂，在钻孔时常因钻具通过不同地质结构层或较为破碎的岩石、圆角石而发生卡钻事故。卡钻事故的发生，不仅造成了钻具的损伤，还会给工程进度造成很大影响。当遭遇卡钻事故时，对于简单的卡钻，我们采取扩大钻具孔径钻进的办法解决;对于较为复杂的卡钻现象，我们采取适当偏移孔位或孔口封闭灌浆待凝24h后钻进等办法解决。

2.5 抱管

我们首先设钻孔孔径为58～75mm，射浆管外径为42～50mm，当孔深大于70m时，抱管(射浆管被水泥浆凝住)事故比较频繁。经过试验后我们改设钻孔孔径为55～58mm，射浆管直径为50mm，并增加活动射浆管的次数，顺利解决了“抱管”问题。由此我们得出孔口封闭灌浆法高压水泥灌浆，射浆管外径与钻孔孔径之差宜为5～10mm。

3 结语

通过对施工过程中所遇问题的总结，可以及时解决工程建设中出现的技术难题，也为同类工程提供了较好的技术参考。并且，这种及时总结经验的工作方法，对提高工程建设管理水平和技术水平有很大帮助。◆