维普资讯 http://www.cqvip.com ４０ ［文章编号］１００２－０６２４（２００８）０３—００４０－０３ 东北水利水电 ２００８年第３期（第２６卷２８４期） 大伙房水库输水工程 “盖帽法’’灌浆施工 曹望江’，陆 旭 ，张艳宁’，李德辉 （１．中国水电一局五分局 辽宁大连 １１６０００；２．长春水利电力学校 吉林长春１３００００） ［摘 要】辽宁省大伙房水库输水工程施工支洞控制段，因地质条件原因右侧拱肩位置突发大量涌 水，高峰涌水量为５ ０００ ｍ ／，ｈ，涌水迅速漫延整个洞室。为封堵水源，经专题研究确定采用“盖帽 法”灌浆施工。介绍工程地质及“盖帽法”施工技术及应用效果。 ［关键词】“盖帽法”灌浆；施工技术；大伙房水库 ［中图分类号】ＴＶ６７２ ［文献标识码】Ｂ 辽宁省大伙房水库输水工程．是辽宁省内大型跨 流域东水西调工程 该工程自桓仁县浑江干流的凤鸣 地表水联系较为密切。７号洞洞室突发涌水后． １ ４＋０２６．０地表洞轴线左侧距洞轴线约８０ ｍ左右位置 和１４＋０２６．０地表洞轴线前方３０ ｍ左右位置出现几处 局部塌陷．并在距洞轴线约８０ ｍ的塌陷处有水出露。 １４＋０２６．０地表洞轴线附近地表局部出现较大裂缝．裂 水库坝前取水．流经８５．３ ｋｍ的隧洞．在新宾县穆家 水库电站坝下进入苏子河．流经６７ ｋｍ后汇入大伙房 水库 以解决浑河、太子河、大辽河流域各大城市缺 水问题。 缝延伸长度约３０ ｍ。由补充物探和地质勘探成果推 测．在桩号１４＋０２６．０附近发育２条规模不大的断层。 Ｄ＆Ｂ 标段７号施工支洞控制段．因地质条件原因在 桩号１４＋０２６．０掌子面右侧拱肩位置突发大量涌水．高 峰涌水量为３ ０００ ｍ。／ｈ．平均涌水量约为１ ０００ ｍ。／ｈ． ２施工程序 ‘涌水迅速漫延至整个洞室。将Ｄ＆Ｂ 施工段及六河施工 段所有施工面淹没．部分施工设备及施工机械淹没水 下。根据现场实测．主、支洞内积水约为１１万ｍ 。 由于该工程是在突发性地质灾害后施工的抢救， 修补性工程．地质条件复杂、工程项目包含多．每项 施工都可能对洞内结构和地质构造造成影响 所以确 定合理的施工程序是非常重要的。经专题研究确定采 １工程地质 Ｄ＆Ｂ 标段７号主洞上游桩号１４＋０２６．０处所处地 用“盖帽法”灌浆施工。 （１）施工程序。本次桩号１４＋０２６．０地面“盖帽法” 层为下元古界大石桥组（Ｐｔｌｄ）灰白色中厚层大理岩夹深 灰色薄层大理岩．普遍含石墨。风化程度为弱风化 微 灌浆孔在垂直洞轴线方向共分５排３１孔．分排分序分 阶段进行钻灌。第一阶段首先钻灌１～７号孔．８～１２ 号孔及９～１３号孔；第二阶段钻灌２０．２１．２２．２３．２４， 风化。本段节理发育．地下水以滴水状出露．围岩类 别为Ⅲｂ。该段洞室地下埋深约８５ ｍ。本段地层地下 ２５号孔．最后钻灌剩余孔。在１～１９号灌浆结束７２ ｈ 后开始对７号洞洞内积水进行排除（继续钻灌下排 孔）．如果未达到预期效果．则立即停止抽水。２０－２５ 号孔结束后也采取上述措施验证其灌浆效果。孔位布 水的赋予及分布特征受气象、地形．地貌及地质构造 运动控制．地下水直接受大气降水补给．地下水径流 条件好。１４＋０２６．０处地表为牛毛河古河床．地下水与 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第３期（第２６卷２８４期） 东北水利水电 ４１ （２）工艺流程。桩号１４＋０２６．０地面“盖帽法”灌 置见图１（３２～３９为第二阶段施工结束后的增补加强孔 即Ⅲ序孔）。 Ｂ ３ 浆的施工．首先采用ｓＭ３ＯＯＯ型履带式潜孔钻机进行覆 Ａ 盖层的钻孔．钻孔采用 １４６ ｍｍ钻具跟管钻进。然 后采用ｘＹ一２和ＸＹ一２ＰＣ型地质钻机用 ８９ ｍｍ钻具 跟管钻进．当钻过强风化的岩石成孔后进行 ８９ ｍｍ 誊叶；ｌ （ 静营１；４ Ｑ￣Ｏ ￣ ｌ３一萋、。 －殳 ７ 洞方向 ● 聋 、 ・ 要 、 ｒ（ ＝｝ ・２ ｊ｜＿ｉ ％ ，叶８ ２ （ｊ ： 兰 ３螋 ３￣２．５Ｉ）（１０ Ｌ ７ ０．￣Ｌ｝ ３ｏｏｏ 孔位布置Ａ－Ａ剖面图 ￣ｒ２４４．５“ ８ ９ ｌ０ ｌ１ Ｉ１ 一 蟹 蟹 譬 善 孔 孔 扎 孔 孔 一 一 ＩＯ ５ｆ）（｝ ． ７ ５０ｆＩ 孔位布置Ｂ－Ｂ剖面图 图１“盖帽法”灌浆孔位布置图 套管（无缝钢管）的固管。然后拔起 １４６ ｍｍ套管 （潜孔钻的外套管）。当采用 ５９钻具钻到起灌高程 ２４４．５０ ｍ（距地面７Ｏ ｍ左右）后．进行非灌浆段的 护壁灌浆工作。护壁灌浆结束后．继续采用 ９钻具 分段钻进和灌浆直到终孑Ｌ。 ３钻孔施工技术 由于该工程地处牛毛河古河床．覆盖层卵石中多 为圆而坚硬的漂石．所以在钻孔过程中潜孔钻头磨损 严重．孔斜难控制。施工过程中的另一难题就是冲击 器在砂石作用下容易堵塞．偏心钻头收不回来．造成 内外管一起起拔的废孔后果，重新开孔孔位、孔斜更 难控制。该工程具体钻孔施工技术如下： （１）覆盖层部分钻孔采用ＳＭ３０００型履带式潜孔钻 机跟管（ １４６ ｍｍ）钻进，基岩部分采用 ８９跟管钻 进至孔深５Ｏ ｍ左右埋设套管，套管下部采用 ５９金 刚石钻头钻至终孔。 （２）在开孔时由于未见地下水．在操作、地质条件 等作用下容易出现钻头堵塞和偏心钻头收不回来的问 题。为了避免该问题的出现，在开孔过程中可通过钻 机向孔内注水。一般钻头堵塞和偏心钻头收不回来的 问题都是在开机或停机时出现的．此时只要在停机时 将钻头向上提升５Ｏ ｃｍ左右并且通风一会．再开机时 先要通风不要急着钻进．这样可以大大减少以上问题 的出现。 （３）钻孔位置与设计位置的偏差不得大于１Ｏ ｃｍ．因 故变更孔位时．必须征得监理工程师批准．实际孔位 必须有记录。钻孔孔深符合设计规定．孔斜偏差应不 大于１／１∞．钻进过程中应定期测算．发现钻孔偏斜 应及时纠正。 （４）即使钻孔过程中有相应的控制措施．但是废孔 现象仍然会出现．这样孔位和由于地质条件原因引起 的孔斜难控制问题就更难了。在钻孔过程中首先要控 制好孔位然后根据地质条件具体控制进尺．在覆盖层 维普资讯 http://www.cqvip.com
４２ 东北水利水电 ２００８年第３期（第２６卷２８４期） 钻进中容易造成孔斜．除了固定进尺后测斜外．钻进 过程中要随时测量、控制钻机的水平和垂直参数。如 果是废孔后重新再在原孔位开孔．那么在未达到上次 孔深前必须控制进尺．增加测量钻机的水平、垂直参 数次数和减短测斜段问足巨．从而控制施工技术参数。 （５）进入完整基岩后埋设的套管应为无缝钢管．孔 口部分应留有满足灌浆要求的长度．并能随时封闭． 固管采用０．５：１水泥浆（掺速凝剂）．控制待凝时间 不大于１２ ｈ。 ４灌浆施工技术 （１）灌浆方法 方式、压力及结束标准。 ①灌浆施工分排分序进行．分排分序情况见施工 程序。 ②钻孔孔底在达到２４４．５ ｍ高程后．进行孔内护 壁及封堵灌浆．方法是采用孔口封闭、纯压式灌浆．浆 液浓度采用０．８．Ｉ．灌浆压力为０．２ ＭＰａ．当注入率 不大于１．０ Ｌ／ｍｉｎ时．持续灌注１０ ｒａｉｎ即可结束． 如果灌注量大可采用０．６：１：０６水泥砂浆灌注．这是 由于岩石结构差引起的。 ③钻孔２４４．５ ｍ高程以下．采用栓塞式灌浆（特 殊情况时即２４４．５ ｍ高程及以上的非灌浆段均无法进 行栓塞．经现场认证后采用孔口封闭孔内循环式灌 浆）。灌浆采用自上而下分段灌浆．灌浆段长自上而下 为２ ｍ．３ ｍ．４ ｍ．灌浆压力为０．２ ＭＰａ．０．５ ＭＰａ 及１．０ ＭＰａ３种。当注入率不大于１．０ Ｌ／ｒａｉｎ时．持 续灌注３０ ｒａｉｎ即可结束。根据具体施工可以调整灌注 段长和压力。 ④钻孔２４４．５ ｍ高程以下的栓塞式灌浆．栓塞应 卡在２４４．５ ｍ高程处．如该处孔壁条件不能满足卡塞 的要求．则栓塞可卡在套管以下至２４４．５ ｍ高程之间 孔壁满足卡塞要求处．如该段孔壁均不能满足卡塞 要求，则采用孔口封闭孔内循环式灌浆（孔口封闭器 封闭孔口．射浆管下至距孔底不大于５０ ｃｍ处）。 （２）浆液变换及浆液扩散范围控制措施。 ①灌浆应尽快达到设计压力．但注入率大时（＞３０ Ｌ／ｒａｉｎ）．应采取限流、限压、限量、间歇灌浆等措施。 当灌浆段一次灌入水泥量大于２．０ ｔ／ｍ时．应停止灌 浆．待凝４８ ｈ（施工一阶段后根据具体施工情况改为了 ２４ ｈ）．非灌浆段一次灌入水泥量大于１．０ ｔ／ｍ时．应停 止灌浆．待凝２４ ｈ。当根据以上标准灌注２次后还未 结束第３次灌浆将采用０．６：１：０６的水泥砂浆进行灌 注．在达到屏浆标准后采用０．６：１的水泥浆进行屏浆。 ②孔内护壁灌浆浆液水灰比采用０．８：１。栓塞式 灌浆及孔口封闭孔内循环式灌浆采用２．Ｉ．１：１（或 ０．８：１）．０．６：１共３个比级．灌浆浆液的浓度应由稀 变浓．逐级变换。浆液变换遵照下列原则执行： 当灌浆压力保持不变．注入率持续减少时．或当 注入率不变而压力持续升高时．不得改变水灰比。 当某一比级浆液的注入率已达３００￡以上或灌浆 时间已达１ ｈ．而灌浆压力和注入率均无改变或改变不 显著时，应改浓一级。 当注入率大于３０ Ｌ／ｒａｉｎ时．可根据具体情况越级 变浓。 （３）封孔方法。封孔采用压力灌浆封孔法．灌浆压 力采用０．２ ＭＰａ．灌入水灰比采用０．６．１．当注入率 不大于１ Ｌ／ｒａｉｎ．持续灌浆１０ ｒａｉｎ结束。 （４）特殊情况处理。 ①串浆：如串浆孔具备灌浆条件．可同时进行灌 浆．否则应进行封堵。 ②灌浆中断：灌浆应连续进行，如因故中断．应 及早恢复灌浆，否则应根据实际情况．对钻孔进行冲 洗或扫孔后恢复灌浆；恢复灌浆后的水灰比和灌浆压 力可采用中断前数值。 （５）灌浆施工难点。在施工过程中．灌浆塞经常会 出现绕塞返浆．射浆管埋死甚至脱落的现象。为了避 免出现以上问题．在开始灌浆前可以先用水进行试验． 如果水不漏浆便不会漏。再者就是灌浆结束后要立即 起灌浆塞．此时不会影响灌浆质量．因为在定期的屏 浆时间后．浆液已基本不回返流。 ［收稿日期】２００＂／－０８－３ｌ ［作者简介】曹望江（１ ９６４一）男，吉林省长春市人，工程师，从事 水电工程建设管理工作。