一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺制造技术

本发明专利技术涉及帷幕灌浆领域，公开了一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于包括以下步骤：S1：测量定位,在坝体廊道上确定帷幕灌浆的孔位，帷幕灌浆孔数量为多排；S2：先导孔钻孔，对先导孔进行分段压水试验，保存岩芯并记录地质数据；S3：普通孔钻孔，钻孔采用地质岩芯钻机，地质岩芯钻机采用回转式钻机配合硬质合金或者金刚石钻头进行钻进成孔；S4：压水试验和灌浆，对帷幕灌浆孔进行压水试验，钻孔中发现断层等，通入膏状浆液进行灌注形成阻隔层，待凝固一段时间再钻进；S5：灌浆效果检查，帷幕灌浆灌浆施工完成14天后，打设检查孔，检测检查孔岩芯及对检查孔进行压水实验。以提供一种能够解决断层、岩溶灌浆后防渗性较差的问题。渗性较差的问题。渗性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺


[0001]本专利技术涉及帷幕灌浆领域，具体涉及一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺。

技术介绍

[0002]喀斯特地形是指具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。水以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、浅蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程。在喀斯特地区防渗灌浆处理过程中，经常会遇到充填型溶洞或溶蚀裂隙，或强溶蚀区，充填物多为粘土、砂质粘土，采用常规的冲洗与灌浆方法往往达不到设计要求，并影响防渗效果。
[0003]帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。帷幕灌浆在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程，帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。帷幕灌浆是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。常规帷幕灌浆是使用浆液充填断层发育或裂隙面较多的土层时，浆液易发生跑浆，浆材耗量会非常大且幕体整体防渗性差。因此提出一种能够解决上述问题的一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，以提供一种能够解决断层位置灌浆后防渗性较差的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于包括以下步骤：
[0006]S1：测量定位及地质勘探,在坝体廊道上确定上层帷幕灌浆的孔位，上层帷幕灌浆设置至少一排帷幕灌浆孔；
[0007]S2：先导孔钻孔，对先导孔进行分段压水试验，保存岩芯并记录地质数据；
[0008]S3：普通孔钻孔，钻孔采用地质岩芯钻配合液压潜孔钻，地质岩芯钻机采用回转式钻机配合硬质合金或者金刚石钻头进行钻进成孔；
[0009]S4：压水试验和灌浆，对帷幕灌浆孔进行压水试验，根据压水试验的结果确认灌浆浆液的初始浓度，灌浆分三序，帷幕灌浆按一序孔、二序孔、三序孔顺序施灌；钻孔中发现断层等，通入膏状浆液进行灌注形成阻隔层，待凝固一段时间再钻进；S5：经过地质勘探后，如发现坝体部分区域存在暗流及溶洞群，在坝体上设置灌浆平硐，重复S2
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S4在灌浆平硐中设置下层帷幕灌浆。
[0010]S6：灌浆效果检查，帷幕灌浆灌浆施工完成14天后，打设检查孔，检测检查孔岩芯及对检查孔进行压水实验。
[0011]本方案的有益效果为：
[0012]1.通过进行压水试验，一方面计算出该岩层的渗透特性参数，便于确定灌浆浆液的初始浓度，为灌浆施工做好足够的材料准备，有利于节省灌浆原料和工期，施工效率高；另一方面经过压水试验灌浆孔壁上可能会产生细密裂痕，有利于低浓度浆液进行渗透，提升渗透率和灌浆效果，且灌浆区域更大。本技术方案中使用地质岩芯钻配合液压潜孔钻进行配合钻孔，液压潜孔钻转孔速度快，能够提升在浅表层钻孔施工的效率，地质岩芯钻能够在岩层对地质进行取样，两者结合使用能够在保证取样的前提下提升施工效率。
[0013]2.本技术方案通过向断层中充填膏状浆液形成阻隔层进行固结，从而达到控制浆液扩散半径，快速形成有效防渗堵幕体的目的，避免了水泥浆液填充存在的灌浆量相当大、长时间难以起压的现象，以及无效灌浆量过多，造成工程施工时间长，材料损耗大等问题，使灌浆更加精确地作用于需要封堵的区域；也避免了水泥砂浆存在的灌注过程易出现砂浆离析、堵水效果差的问题，并且提升了断层处的防渗水性，同时膏状浆液常用性能稳定，抗水流冲刷不易分散，避免了帷幕灌浆浆液的浪费。
[0014]3.本技术方案中使用的膏状浆液具有较高的粘度和屈服强度，能够更好地填充裂缝、管道等，膏状浆液在固化后形成的阻隔层结构紧密，与周围岩石形成良好的粘结，从而增强帷幕的整体效果，从而增强帷幕的防渗性能；可有效抵抗地下水的冲刷和侵蚀，提高帷幕的耐久性，同时对帷幕主体坝体起到保护作用。本技术方案中可设置多排帷幕灌浆孔，增加帷幕灌浆整体的强度，从整体上提高了坝体的帷幕防渗能力，延长灌浆结构的使用寿命，避免单层止水帷幕施工对灌浆帷幕深度、施工质量的要求较高，在实际使用中易造成灌浆帷幕渗漏等问题。优选的，作为一种改进，S4中使用水泥、黏土、粉煤灰、膨润土、吸水树脂和速凝剂配制出膏状浆液，膏状浆液通过双缸泵以挤压方式注入到断层中。膏状浆液中加入有吸水树脂，吸水树脂在配制阶段锁住浆液中大量的水分子，在浆液中水化反应过程中根据需要逐步释放为自由水，形成强度的同时避免了浆液凝固后期容易收缩开裂的弊端，有效避免后期内部裂缝的产生，成型后抗渗性能好，能够应用于喀斯特地形中的溶洞灌注情况；配制过程中加入黏土增加浆液的黏性，使得浆液与周围的岩层牢固结合；添加的粉煤灰能和氢氧化钙作用，生成一些不溶于水且侵蚀溶解不了的低碱性硅酸钙和铝酸钙，使其具有一定的强度，减少了软水的溶蚀程度，从而提高坝体防渗帷幕的耐久性。
[0015]优选的，作为一种改进，S5中下层帷幕灌浆和上层帷幕灌浆相平行，并将下层帷幕灌浆与上层帷幕灌浆进行搭接，搭接深度为4
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8m，灌浆平硐处还设有横向搭接灌浆，下层帷幕灌浆与上层帷幕灌浆之间的横向距离为2
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4m。对于喀斯特地貌等复杂地形中的出现的暗河及溶洞群，暗河往往深度较深同时会严重影响大坝的防渗性，可能围挡的水会顺着暗河流走，因此遇到暗河时往往幕体需要设计得更深，但是帷幕钻孔可能会产生歪斜，钻孔越深偏差也会越大，同时施工越深，加工难度也越大；因此本技术方案中设置下层帷幕灌浆与第一帷幕灌浆进行搭接，增加阻水帷幕的连续性，提高深帷幕的质量和可靠性，搭接深度为5
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8米，能够确保两排帷幕体进行连接，同时设置了横向搭接灌浆，进一步提升两排帷幕灌浆体的连接处的防渗性，同时上述设置能够有效对地下暗河及溶洞进行填充，提升坝体的防渗性。
[0016]优选的，作为一种改进，S4中帷幕灌浆孔在压水实验和灌浆前均进行裂隙冲洗，裂隙冲洗需采用一定压力的压力水冲洗，冲洗压力应为灌浆压力的80％，且不得大于1MPa，冲
洗回水澄清后继续冲洗20min便可停止冲洗。通过进行裂隙冲洗，能够通过压力水将岩石裂隙或空洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物及喀斯特地形中的大部分粘土或砂质粘土冲出孔外，裂隙冲洗干净后，利于浆液流进并与裂隙接触面胶结坚固，起到防渗和固结作用。
[0017]优选的，作为一种改进，S4中灌浆浆液的浓度应由稀到浓，进行逐级变换，帷幕灌浆水灰比采用：5:1、3:1、2:1、1:1、0.7:1、0.5:1六个等级。通过上述设置，由于较稀的浆液流动性更好，能够进入较细的裂隙中，使其充分吸收，而后提升浆液的浓度，其他较宽的缝隙也能够逐步得到填充，避免后续帷幕灌浆孔的内部出现塌孔、掉块和落沙等问题，能够大大提高帷幕灌浆孔的成孔率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：测量定位及地质勘探,在坝体廊道上确定上层帷幕灌浆的孔位，上层帷幕灌浆设置至少一排帷幕灌浆孔；S2：先导孔钻孔，对先导孔进行分段压水试验，保存岩芯并记录地质数据；S3：普通孔钻孔，钻孔采用地质岩芯钻机配合液压潜孔钻，地质岩芯钻机采用回转式钻机配合硬质合金或者金刚石钻头进行钻进成孔；S4：压水试验和灌浆，对帷幕灌浆孔进行压水试验，根据压水试验的结果确认灌浆浆液的初始浓度，灌浆分三序，帷幕灌浆按一序孔、二序孔、三序孔顺序施灌；钻孔中发现断层等，通入膏状浆液进行灌注形成阻隔层，待凝固一段时间再钻进；S5：经过地质勘探后，如发现坝体部分区域存在暗流及溶洞群，在坝体上设置灌浆平硐，重复S2
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S4在灌浆平硐中设置下层帷幕灌浆。S6：灌浆效果检查，帷幕灌浆灌浆施工完成14天后，打设检查孔，检测检查孔岩芯及对检查孔进行压水实验。2.根据权利要求1所述的一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于：S4中使用水泥、黏土、粉煤灰、膨润土、吸水树脂和速凝剂配制出膏状浆液，膏状浆液通过双缸泵以挤压方式注入到断层中。3.根据权利要求2所述的一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于：S5中下层帷幕灌浆和上层帷幕灌浆相平行，并将下层帷幕灌浆与上层帷幕灌浆进行搭接，搭接深度为4
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8m，灌浆平硐处还设有横向搭接灌浆，下层帷幕灌浆与上层帷幕灌浆之间的横向距离为2
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4m。4.根据权利要求3所述的一种适应喀斯特地质水坝工程的帷幕灌浆施工工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴少强，蔡东波，张汉，李春早，闫东杰，刘小强，姜竣博，苏克静，
申请(专利权)人：中交一公局第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：