拔管法灌注双液浆工艺在青田水利枢纽临时围堰防渗工程中的应用

(中国水电基础局有限公司，天津，301700)

拔管法灌注双液浆工艺在青田水利枢纽临时围堰防渗工程中的应用

王晓飞

(中国水电基础局有限公司，天津，301700)

青田水利枢纽临时围堰堰体的回填料级配差、孔隙率大，水中回填深度平均在15m左右，每天受涨落潮影响各两次，通过采用双液灌浆塞、拔管法工艺灌注双液浆，成功解决了围堰防渗难题，基坑的渗流量从15万m3/h减少至1万m3/h以内，为基坑内干地施工创造了条件。

青田水利枢纽 围堰防渗 拔管灌浆法 双液浆

1 新工艺产生的背景

青田水利枢纽临时围堰防渗工程施工区附近料源少加上工期紧张，业主方采用船挖船抛方式，从就近河道挖取淘沙过后的废弃料进行右岸基坑围堰回填，回填料粒径普遍为5cm～20cm的卵石，基本无细颗粒料、孔隙率极大，水中回填深度平均在15m左右，每天受涨潮、落潮影响各两次，水位落差平均在5m左右，大潮时落差达到7m。由于围堰的顶宽最窄处不到5m，平均宽度在6m左右，不具备采用防渗墙施工的条件，高喷施工也难以成墙，为了在2个月时间内完成2.5万m2的防渗施工任务，采用单排灌浆工艺来解决基坑围堰防渗问题，在国内未见先例。

在单排套阀管灌浆结束后，防渗帷幕已初步形成，由于每天的潮汐影响破坏，在动水变幅区域陆续出现了渗漏通道，为了彻底解决动水影响问题，项目部成立了科研团队，成功研制了双液塞，大胆尝试采用拔管工艺灌注双液浆，并制定了相应的灌浆结束标准和起拔条件。

2 双液塞的研发

双液塞研发前后经过4次改进，历时约一个月研发完成，双液塞由三部分构成：塞体、单向阀和混合器，其中塞体按项目部要求的尺寸从专业厂家定制，单向阀和混合器由项目部自行加工，通过现场工艺试验，单向阀在5MPa的高压下抗冲刷性良好、宜拆卸清理及更换配件，混合器能够满足双液浆在比例合适的前提下在出口处以膏状流出，遇水不易被冲蚀且具备较好的扩散性。

2.1 塞体的尺寸设计

由于青田水利枢纽临时围堰防渗工程中潜孔钻钻孔采用的套管外径为φ146mm，根据塞体的膨胀性能及施工中便于下设的要求，将塞体外径设计为φ104mm，并可根据选用的套管直径进行调整。

2.2 单向阀的设计制作

单向阀顾名思义就是只能从一个方向流出而不能逆流，考虑到灌浆压力较高且浆材有较大的腐蚀性，所以对单向阀的材质要求很高。单向阀基座采用直径为φ36mm的圆钢通过车床内掏加工而成；弹簧采用上下平口的高强弹簧，在1MPa的压力下才能收缩变形。

2.3 混合器的设计制作

混合器的规格尺寸能够使混合后的水泥水玻璃双液浆，以膏状形态排出而不达到初凝状态，既能和塞体很好的连接，又方便拆卸。混合器内外壁均须刨光，防止浆液挂壁。

3 拔管法灌浆工艺技术要求

3.1 施工工艺

采用潜孔钻机一次成孔，钻孔完成后只拔出钻杆，套管留在孔内，将双液塞卡在套管底部，保证塞体不出套管，将混合器伸出套管外，灌浆前先将套管起拔1m，使浆液有一个扩散的空间。在灌注双液浆时宜连续进行，除特殊情况(堵管、设备出现故障)外中途最好不要间断，一旦间断，必须将套管全部拔出，防止上扰的浆液铸管，因此就要求在灌注双液浆前把各项准备工作做充分(钻孔时套管的质量检查、重点是丝扣连接部位的检查，起拔设备的检查保养，双液浆浆材的备料要充分，现场必须配备备用发电机和备用拔管机)。

3.2 灌浆方式

边拔边灌，连续灌浆。拔管灌浆宜分序进行，为防止铸管，采用间隔10m跳打法施工。

3.3 钻孔深度

根据施工需要，钻孔深度不等，考虑到现阶段设备的性能，建议钻孔深度不宜超过30m。

3.4 孔距

孔距可控制在1m～2m，根据灌浆效果可考虑局部加密。

3.5 灌浆浆液

灌浆浆液分为以下几类：

(1)纯水泥浆液：常规灌浆使用的各比级纯水泥浆液，采用拔管法灌浆均可使用，灌浆时使用3SNS泵即可。

(2)水泥膨润土膏浆：直接在0.5∶1水泥原浆中掺加膨润土干灰，采用专用的膏浆搅拌机搅拌3min左右，之后通过静浆试模检测，扩散度大于7cm的膏浆均可灌注。膏浆大致分三个级别：一级膏浆扩散度为12cm～15cm、二级膏浆扩散度为10cm～12cm、三级膏浆扩散度为8cm～10cm，根据施工需要还可以增加比级。膨润土宜采用配置膏浆专用的膨润土，掺量小、效果好、不需要膨化，随搅随灌。由于膏浆达到三级后粘稠度很大，采用3SNS泵灌注易发生堵管、堵泵现象，建议使用多功能灌浆泵。

(3)水泥砂浆：与水泥膨润土膏浆类似，扩散度大于7cm的砂浆均可灌注。灌浆用砂的细度模数宜为2.5以下，根据施工需要可掺加一定量的粗砂。灌砂浆时使用多功能灌浆泵。

(4)水泥水玻璃双液浆：根据现场地表试验，双液浆水玻璃掺量以10%～15%为宜(体积比，青田水利枢纽临时围堰防渗工程中使用的水泥标号为P.O42.5、水玻璃波美度为37°Bé)，在无水环境下最快凝结速度为6s。灌注时同时使用两台3SNS泵，一台灌注纯水泥浆液，另一台灌注纯水玻璃浆液。为了控制好水泥浆和水玻璃的比例，方法有两种：一种是通过接流量传感器的方法来控制两者比例；另一种是在储浆桶内安装刻度尺，控制每分钟水玻璃液面下降量来控制两者比例。

3.6 灌浆压力

纯水泥浆和膏浆灌注压力为2MPa；水泥水玻璃双液浆灌注压力为3MPa。灌浆压力需在开灌前对双液塞在孔外试压(通常打开单向阀的压力为1MPa)，压力进行校核后，针对不同的塞确定不同的实际灌浆压力。

3.7 起拔条件

达到规定灌浆压力后，正常起拔套管；当灌浆压力超过3MPa以后急剧上升时，可连续起拔，直至降至3MPa以下，改回正常起拔。

3.8 特殊情况处理

(1)灌浆过程中发生堵管等特殊情况时，需及时进行处理，并对下塞位置进行标记，以保证二次下塞位置的准确性。

(2)灌浆至3m～4m时可能会出现套管随灌浆压力上浮的情况，根据吸浆量大小，降低压力，选择适应的浆液进行灌注。

4 拔管法灌浆工艺的优点

4.1 施工简便

拔管法灌浆为简化版的套阀管灌浆，不需要再灌注套壳料和待凝，节约了大量的时间，另外通过套管底部进行开放式灌浆，浆液扩散性更好。

4.2 成本低

套管可重复利用，节约施工成本。

4.3 能够灌注多种浆材

水泥浆、水泥膨润土膏浆、水泥砂浆、双液浆等均可灌注。

4.4 功效高

每组设备(一台潜孔钻机、两台灌浆泵、一台膏浆搅拌机、一台砂浆搅拌机、一台多功能灌浆泵、一把双液塞)的平均功效可达到钻灌50m/d。

5 灌浆效果

青田水利枢纽临时围堰防渗工程(基坑面积约16万m2)在采用双液灌浆前，基坑内部的渗流量超过15万m3/h，采用拔管法灌注双液浆有效解决了动水变幅区的渗漏问题，灌后基坑内部的渗流量约1万m3/h，满足甲方要求的小于2万m3/h的防渗指标要求。

图1 灌浆处理前基坑内外水位对比

图2 灌浆施工过程中基坑内水位

图3 灌浆结束后排水后期基坑内外水位对比

图4 基坑内干地施工现场

6 存在的主要问题及今后的设想

6.1 设备性能具备改进空间

拔管法灌浆的设备主要包括套管、拔管机和灌浆塞。目前高压灌浆塞的性能已比较成熟可靠，而套管和拔管机有着较大的改进空间。

6.2 控制标准向更精细化发展

目前常规灌浆方法的控制标准已经很完善，而拔管法灌浆是一种靠控制灌浆压力的纯压式灌浆，控制标准相对粗放，随着更多的应用推广，相信在不久也会总结出一套完善的控制标准。

7 结论

拔管法灌注双液浆工艺通过在青田水利枢纽临时围堰防渗工程中的成功应用，为覆盖层灌浆领域开辟了一种全新的施工方法，在一定深度范围内可以很好地解决覆盖层吃浆量大、以及受动水影响难以灌注结束等一系列难题。此外，拔管法灌注双液浆工艺功效高、便于操作、对工作面的宽度要求较低，很适合于受各方面条件制约、临时围堰填筑质量较差的防渗工程施工，以及沿海地区受涨落潮影响较大的覆盖层灌浆施工。

〔1〕DL/T5267-2012，水利水电工程覆盖层灌浆技术规范[S].北京：中国电力出版社.

〔2〕张景秀.坝基防渗与灌浆技术(第二版)[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

〔3〕夏可风.地基与基础工程施工手册[M].北京：中国电力出版社，2004.

TV551.3∶TV543

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2095-1809(2017)06-0118-03

王晓飞(1981.04-)，男，中国水电基础局有限公司工程师，本科，从事水利水电基础处理施工技术研究与管理工作。