[发明专利]一种强岩溶发育地层帷幕灌浆施工方法

说明书

技术领域

本发明属于水利水电施工工程领域，尤其涉及一种强岩溶发育地层帷幕灌浆施工方法。

背景技术

中国从70年代开始在岩溶发育地区修建大坝，在岩溶地区建设水利工程面临两大课题，一是选择适用、高效、准确的勘察手段，以查明岩溶工程地质条件；二是根据条件选用经济合理、技术可行的地基与基础处理方法。由于岩溶地质的特殊性-碳酸盐的可溶性所造成的溶洞、溶塌体及复杂的地下管网系统，不仅增加了地勘工作的难度、经费和周期，更增大了地基处理的难度和复杂性，对岩溶地层处理有采用置换、灌浆、打灌注桩、旋喷桩、钢管桩等方法。

强岩溶发育地层通常情况下是指有大断层、大溶洞发育的岩层，处于强溶蚀区段的在灌浆施工中出现无压力无回浆等大漏量现象的岩层。在该地层上帷幕灌浆施工主要存在以下施工技术难点：(1)由于灌浆工程量大，耗用的灌浆材料多，施工复杂，施工历时也长，因此，帷幕的造价高。(2)强岩溶发育地层的帷幕灌浆施工时注入量大，孔段复灌次数多，灌浆历时长，采用孔口封闭灌浆法进行施工。孔口封闭灌浆法的主要缺点是在灌注浓浆时间长时，灌浆管容易在孔内被水泥凝住。特别是在灌注深孔时，灌浆管很长，孔内浆液粘稠，稍有不慎，灌浆管就可能被浆液凝固铸死，造成孔故。(3)强岩溶帷幕钻孔施工时经常遇到全充填型溶洞，充填物为黄泥砂。在浅层遇全充填型溶洞时，能够采用大流量水冲行进冲洗，将孔内大部份的砂带出孔外，从而达到成孔的目的。在深层时，因为砂的比重大，采用大流量水进行冲洗时，泵输出的水流压力只能将极少量的砂带出孔外，大量的砂仍留在孔内，所以起钻后孔内的砂垮塌无法成孔。且在进行深层全充填溶洞段钻进时，因冷却水水压小，钻机在往下钻进时，孔内的泥砂会进入到钻杆内，堵塞钻杆，导致冷却水无法循环，出现烧钻的现象。(4)岩溶地区的地质情况多变，在灌浆施工过程中也经常遇到溶洞、溶蚀裂隙，在施工过程中主要表现为钻孔时出现掉钻、钻进中进尺加快、塌孔、漏水、涌水及灌浆时出现注入量大且多次复灌仍无法达到结束标准等异常现象。

发明专利申请公开号为CN 103485345公布了一种覆盖层孔口封闭高压帷幕灌浆施工方法，它包括以下步骤：(1)非灌浆段施工；(2)灌浆段造孔；(3)灌浆段长划分；(4)灌浆压力确定；(5)灌浆方法确定。本发明采用套管跟进至非灌浆段，泥浆固壁造孔，能够极大地提高钻孔速度和成孔率，解决了深厚覆盖层地层的成孔困难问题；在深厚覆盖层采用高的灌浆压力，灌浆注入量明显增加，扩散半径增大，灌浆效果好；在覆盖层中采用孔口封闭帷幕灌浆施工工法，灌浆质量有保证，且基本上解决了灌浆过程中经常出现的“抱管”孔内事故，提高了施工效率。该专利仅说明覆盖层高压帷幕灌浆的成孔、灌浆方法，没有涉及在处理钻孔遇到的岩溶处理，也没有及针对不同类型的岩溶的具体的灌浆处理方法。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种强岩溶发育地层帷幕灌浆施工方法，其包括以下步骤：

(1)成孔

在灌浆过程中遇到充填型溶洞或溶蚀裂隙时，通过联合高压水冲洗置换成孔或者采用灌浆泵注入冷却水进行钻孔，冲出后回填1.5g/cm³的水泥浆；

(2)划分灌浆段长

灌浆段长为5m，岩体破碎孔壁不稳时，灌浆段长缩短至2～3m，混凝土结构与基岩接触处的灌浆段段长为2m；

(3)控制灌浆压力

以孔口回浆压力为标准，压力控制在3.0～5.0MPa；

(4)确定灌浆方法

采取“孔口封闭，自上而下分段循环”灌浆法，其包括以下步骤：

1)灌浆使用高压灌浆泵，与灌浆自动记录仪配套使用；

2)水泥浆比级由稀至浓，逐级变换，水与灰质量比为3:1、2:1、1:1、0.8:1和0.5:1五个比级，进行灌浆的水与灰比为3:1。

进一步的，步骤(1)所述的联合高压水冲洗置换成孔技术的步骤是：把相邻两孔均钻到溶洞段的同一高程，两孔同时进行高压水冲洗处理，使两孔串通，待返水中的含砂量少、无泥浆时结束；取出一个孔的钻杆，把另一个孔的孔口进行封闭，用两台注浆泵同时对有钻杆的孔内进行高压水冲洗，所述高压水的压力控制在3.0MPa，把泥砂从没有钻杆的孔内冲出。

进一步的，步骤(4)所述确定灌浆方法，充填型溶洞或溶蚀裂隙灌浆方法如下：

(1)按水与灰比为3：1的水泥浆开灌，按照灌浆管路控制阀的压力表上显示的值进行控制，浆液变换达到的比级大的浆液灌注时流量大于30L/min或者注入干耗量超过500kg/m，采用水泥与粉煤灰混合浆液灌注，并按以下措施进行处理：