顶水上行灌浆技术在长潭河工程中的应用

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顶水上行灌浆技术主要运用于防渗围堰存在大通道渗漏的部位，该技术防渗效果好，施工技术相对较简单，且施工费用相对其它化学灌浆成本较低。水泥灌浆技术是普遍通用的施工技术，而水泥浆发生串冒浆液、不易提高水泥灌浆压力和易引发地层产生抬动问题，是灌浆技术中长期存在而未解决的技术难题，严重制约水泥灌浆技术的应用和发展。控制性水泥灌浆的创新，能控制被注入的化学外加剂到地层内才与一部分水泥浆液相混合，被混合的水泥浆液的凝胶时间可控制在需要范围，最短可达10多秒。

　　1 概述

　　长潭河水利水电枢纽工程位于氵娄水下游慈利县境内，为澧水一级支流，是以发电为主，兼有航运、旅游及养殖等综合效益的水利枢纽工程。该电站采用一次拦断河床隧洞导流方式，围堰采用土石不过水围堰。由于该区域位于溶岩地区，溶洞特别发育，河床中弧石、漂石特别多且粒径大，最大直径达6m，这给围堰防渗灌浆造成了很大的难度，前期采用高喷及静压灌浆均未取得理想效果，最后在顶水上行灌浆技术下围堰得以闭气，现就顶水上行灌浆技术作如下简述。

　　2 控制性水泥灌浆技术简介

　　控制性水泥灌浆根据水泥浆液加化学外加剂后能调控浆液凝胶时间和使浆液迅速失去流动性而变成固体的性能，从控制水泥浆液凝胶时间角度出发，综合应用流体和固体相结合的工程力学特征，采用液体灌浆装置，启动专用泵加注化学外加剂送到地层内与水泥浆液相混合，达到解决水泥浆不发生串冒、不易提高水泥灌浆压力和控制不抬动地层问题等。

　　水泥灌浆技术是普遍通用的施工技术，而水泥浆发生串冒浆液、不易提高水泥灌浆压力和易引发地层产生抬动问题，是灌浆技术中长期存在而未解决的技术难题，严重制约水泥灌浆技术的应用和发展。

　　控制性水泥灌浆的创新，能控制被注入的化学外加剂到地层内才与一部分水泥浆液相混合，被混合的水泥浆液的凝胶时间可控制在需要范围，最短可达十多秒。在连续的水泥灌浆过程中的相匹配的工艺措施和流程，加注化学外加剂采用间断和不连续的方式。

　　3 控制浆液能顶水上行的堵漏工艺

　　该施工工艺针对常规堵漏技术存在的问题，遵循地下水动力学的规律，从控制水泥浆液的凝胶时间和灌入浆液的灌浆压力着手，用创造性的灌浆工艺，再匹配其它灌浆参数，以灌入率变化为控制依据，应用水泥灌浆方法解决各类涌、漏水问题。在水泥灌浆法堵漏中应用该工艺能控制水泥浆液顶水（迎水）上行，迎水上行的扩散距离根据需要可以调控，克服了浆液被水冲稀而随水流失的问题。一定的流速条件是控制浆液向迎水向扩散的必要条件。工程上应用控制浆液凝胶时间的方法达到流体力学和固体力学相结合的受力模式，突破了常规的灌浆压力界线，大幅提高了灌浆压力的使用值，不但解决涌、漏水的疑难问题，且兼有很好的加固效果。

　　3.1 施工工艺

　　（1）施工工艺流程。测放孔位→灌浆孔分序→钻孔→安装卡塞装置（膜袋）及下设注浆管→拔套管→灌上管→灌底管（即终孔灌浆）→封孔。

　　（2）钻孔。钻孔分Ⅲ序施工，孔距1.2m。钻孔采用φ150mm跟管钻机钻孔，钻孔1次性成孔，成孔深应进入基岩不透水层1m。

　　（3）灌浆。①灌浆材料。水泥采用P32.5水泥，强度等级以满足设计要求为准，细度满足规范要求。水泥符合规定的质量标准，不使用受潮结块的水泥。水泥不应存放过久，储期超过3个月的水泥不得使用。化学材料符合设计要求。②制浆。采用高速搅拌机制浆液，搅拌时间不小于30s，必须搅拌均匀并测定浆液比重，从制备至用完宜小于4h.

　　制浆浆液水灰比采用1∶1或0.8∶1.注浆管采用φ19.05mm铁管或同管径的PPR管。③输浆。设备器具为储浆桶、3SNS泵、清洗泵、水动力泵、手枪泵、手压泵等。④灌浆方法。Ⅰ序孔1次性成孔后下两根注浆管，卡塞位置在粘土墙与砂卵石层接触部位，卡塞采用膜袋施工技术；1根注浆管下至距孔底20～50cm处，另1根注浆管下至膜袋以下10～20cm.灌浆孔Ⅲ施工，灌浆时先灌上管，再灌底管。同一次序孔也可以循环交叉灌注。⑤灌浆压力见表1.⑥浆液水灰比采用1∶1，特殊情况下可采用0.8∶1；灌浆过程中应使灌浆压力尽快达到设计要求。通常情况下，主要添加剂采用专配的化学控制液，掺量为水泥的6%～7%。若遇特殊情况，掺量根据现场适当调整。⑦灌浆结束标准。当灌浆段灌浆压力已达设计要求值，注入率不大于20L/min时，可结束该段灌浆，或当灌浆段灌浆压力已达设计要求值，浆液灌入量超过设计量（1200L/m）后，即可结束该段灌浆。⑧特殊情况处理。灌浆注入量达400～500L后，注入率仍较大，而灌浆压力仍未达到设计要求值，即加入化学控制液，直至灌浆压力值达结束标准；灌浆过程中若遇到串、冒等现象，立即加入化学控制液灌注，至灌浆压力达到设计压力可结束该段灌浆。特殊情况下也可采取待凝或灌砂等手段；灌浆管安置深度，根据现场地质情况确定。

　　3.2 材料储备

　　（1）水泥保持库存不低于10t。

　　（2）化学控制液保持库存不低于2t.

　　4 结语

　　长潭河工程采用顶水上行灌浆技术，很好的完成了围堰防渗灌浆，不但较计划工期提前，且灌浆效果较好。