王占军 濮振波 徐 琼

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650041)



复杂地层溶蚀孔段化学灌浆试验研究与探讨

王占军 濮振波 徐 琼

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650041)

针对某工程复杂地层溶蚀孔段水泥灌浆效果不佳的现象，提出了化学灌浆方法，并进行了化学灌浆施工试验，结果表明采用化学灌浆处理溶蚀孔段是可行且有效的。

溶蚀岩体，化学灌浆，浆液，压水试验

1 工程概况

金沙江某水电站位于云南省丽江市(左岸)与四川省攀枝花市(右岸)交界的金沙江中游河段，坝址位于塘坝河河口上游河段，长约2 km。河谷为斜向谷，两岸地形不对称，出露的主要地层主要为侏罗系中统蛇店组。坝基钙质砾岩、钙质砂岩中，溶蚀发育较多，岩体溶蚀后，残留砂土或砂糖状岩体。水泥灌浆对溶蚀岩体有一定的效果，可充填大的空腔和裂隙，但不能侵入砂土将砂土胶结，也不能进入砂糖状岩体，形成有效的帷幕体。针对砾岩钙质溶蚀形成的规模较大的囊状空腔或孔洞，通过水泥灌浆和加密水泥灌浆后，能比较好地解决大的空腔或溶蚀孔洞等溶蚀形成的渗漏问题。而对钙质流失形成的砂土状或砂糖状溶蚀，水泥灌浆无法灌入溶蚀岩层中，出现“吃水不吃浆”“回浆返浓”现象，成为电站渗控工程中的重点和难点。

为摸索合适的施工工艺参数，验证化学灌浆对溶蚀残留的砂层以及砂糖状岩体的效果，以及推广使用化学灌浆进行溶蚀孔段处理的可行性。为验证化学浆材对砂糖状岩体和砂土的灌浆效果，实施了本次化学灌浆试验。

2 地质情况

试验区地层为侏罗系中统蛇店组沉积岩，岩性为钙质细砂岩，夹钙质粗砂岩、粉砂质泥岩。在酸性地下动水环境中，岩体中的钙质成分发生溶蚀，溶蚀后的岩体质量变轻，呈砂糖状或松散的砂土，透水性为中等透水～强透水。溶蚀沿地下水流动的层面和节理裂隙向岩体内部发育。

3 化学灌浆材料的选择及性能测试

因工程实施部位下游有城市供水取水口，要求化学灌浆材料及固化物均无毒。本次试验选用的浆材为某种改性环氧树脂，由A液与B液两种组分混合后固化。经省级疾控中心检测，A液，B液、混合物及固化物均无毒，达到环保要求。浆液性能要求为：外观均匀、无分层；浆液密度大于1.00；起始粘度小于20；可操作时间大于25 h。固化物性能详见表1，其他符合设计要求。

表1 固化物性能

4 化学灌浆施工主要工艺控制技术

4.1 试验孔、试验段布置

现场试验孔拟布置在下游帷幕17号坝段，化学灌浆孔布置在加密孔的孔间，单孔孔深64 m。自上而下分段钻孔，按检查孔要求进行压水，透水率小于1 Lu的孔段，则按照普通灌浆孔进行灌浆，若遇到溶蚀段，且透水率小于3 Lu，则采用化学灌浆，透水率若大于3 Lu，则先进行水泥灌浆，灌后立即扫孔进行化学灌浆。化灌孔采用双管取芯钻进，保留岩芯，根据钻进情况和岩芯判断是否为溶蚀段。必要时采用全孔壁成像进行判断。根据灌浆情况，检查孔布置在灌浆孔附近0.5 m～1 m处。

4.2 钻孔

化灌孔开孔孔径为91 mm，终孔孔径为60 mm。采用双管钻具进行钻进，认真采取岩芯并保留，根据钻进情况和岩芯判断是否有溶蚀发育。必要时采用孔壁成像进行判断。

灌浆孔孔深20 m以内每5 m测量一次孔斜，孔深20 m以上每10 m～15 m测量一次孔斜。终孔时孔底偏差不大于设计及规范要求的规定。

钻孔时对钻机进行调平，加地锚，保证立轴钻杆垂直。已钻好的钻孔若不能及时施灌时，进行保护，防止孔内落入异物、污水。为保证取芯质量，钻孔遇到溶蚀段时采取如下措施：

1)采取轻压慢钻；

2)尽量缩短段长，控制回次进尺在1 m范围内。

4.3 化学灌浆

融资平台与政府部门、机关单位间存在资金拆借，资金拆借到政府部门后，基本无收回可能，长期挂往来，资金管理效率低，回收速度慢。

1)浆液配制。

a.浆液配制由材料员进行计量配制，采取少量多次的方法，避免浪费。地质工程师根据不同地质条件、需进行化灌的钻孔的孔体积、吃浆数量、化灌压力、注浆时间和合灌钻孔的数量等各种因素，有针对性的进行现场调整配制。

b.配制浆液和储存浆液均采用专用容器，并配制冷却循环桶。浆液配制拌合A液、B液时应在冷却桶中进行，固化剂的添加应使用较低的速度和自落式的方法加入化灌材料中，边加入边搅拌，配制搅拌时间按2 min/100 L来控制。每次制浆数量要与化灌速度相应，避免造成配制好的浆液停放时间过长而粘度增大以致难以注入，影响浆液的扩散。

c.配制化灌液和灌注过程中，现场质检员要进行监控，每隔5 min对化灌复合液的温度进行记录。灌注过程中，严格控制复合液的粘度，避免粘度增大影响浆液的扩散。每次浆液配制详细填写配浆记录单。

2)灌注压力。

灌浆时在升压过程中，当压力达到1.0 MPa后，按0.5 MPa一个级分级升压，若某一级连续灌注10 h未达结束标准，则结束灌浆。化学灌浆应该遵循“稳压力、长历时、小流量”的化学灌浆原则。

3)化灌方法。

根据地层各断层岩性的不同，采用不同的方式进行施工。孔口封闭法操作方便，孔内事故少，但浆材浪费较多。孔内卡塞法施工的试段中，30%的试段发生了绕塞返浆，且绕塞返浆后难以处理，只能强行结束。故本工程一般化学灌浆孔选择自上而下分段卡塞灌浆的方式，灌浆塞为液压式灌浆塞。在溶蚀发育地段，因裂隙内充填物遇水易软化，采用了小口径钻孔、孔口封闭法。

化灌采用纯压式灌浆。灌注持续时间为30 h，其他要求按照设计及规范要求执行。

5)施工时特殊情况处理。

a.串浆的处理:当灌浆过程中发生串浆时，采取下列措施处理:如被钻孔正在钻进，立即停钻；串浆孔具备灌浆条件，采用一泵灌一孔同时灌浆；同时施灌时，封闭被串孔。灌浆结束后，封闭孔再进行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌注。如效果不明显，应停止灌浆，待浆液凝固后重新扫孔复灌。

b.施工过程中断的处理:灌注工作必须连续进行，若因特殊事故被迫中断，必须在浆液胶凝以前且不影响灌浆质量时恢复灌浆，否则应进行冲孔或扫孔，再恢复灌浆。恢复灌浆后，若吸浆量变化不大，可继续灌浆，若吸浆量明显减少，则采取重新开孔等补救措施。

c.孔口有涌水的处理:孔口有涌水的灌浆孔段，在灌浆前测记涌水压力和涌水量，根据数据情况，选用下列措施综合处理:缩短段长、提高灌浆压力、缩短浆液胶凝时间、屏浆、闭浆、待凝、化学浆液和水泥浆液混合使用、压力灌浆封孔等。

d.大吸浆量段的处理:当灌注段注入量大难以结束时，为防止浆液扩散至不需处理的范围，在采取低压、更换浆液配比、限流、限量、间歇灌浆等措施后，还应控制灌入总量。

5 化学灌浆效果

化学灌浆完成28 d以后，布置了3个检查孔，进行了全孔取芯和压水试验，压水试验共24段次，小于1 Lu的有23段次，占95.8%，有1段为1.33 Lu。总体达到小于1 Lu的设计防渗标准。3个检查孔，检查孔岩芯中均取出了水泥结石和化学浆材结石。化学浆材在裂隙中、砂糖状岩体孔隙中均有充填，还有少量与泥砂胶结的情况，表明化学材料可渗入到溶蚀岩体中，进行胶结，形成防渗体。

检查孔岩芯中也存在溶蚀孔段未充填或充填不密实的情况，表明化学材料是否充填孔隙和裂隙，还受施工工艺、地质条件的影响。

6 结语

本次化学灌浆试验达到了预期的目的，验证了化学灌浆材料可以浸入到岩体细小裂隙和孔隙中形成防渗体，达到了试验的目的。

Chemical grouting test research and exploration of karstic rock segment in complex stratum

Wang Zhanjun Pu Zhenbo Xu Qiong

(KunmingSurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,ChinaElectricityConstructionGroup,Kunming650041,China)

In light of poor cement grouting effect of the engineering at karstic rock segment in complex stratum, the paper puts forward chemical grouting methods, and carries out chemical grouting construction test. Results show that: applying chemical grouting processing karstic segment is feasible and effective.

karstic rock, chemical grouting, slurry, water-pressure test

1009-6825(2016)26-0063-03

2016-07-04

王占军(1976- )，男，高级工程师

TU458.1

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