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蒋忠银1，肖瑞2，李明宇2
（1.云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650021；2.中国水电基础局有限公司，天津 301700 ）
摘 要：牛栏江红石岩堰塞湖防渗墙最大孔深136m，工程地质条件复杂，主要为地震形成的崩塌堆积体，大孤石含量高，孤石硬度50～100MPa，施工工期非常紧张，为确保防渗墙造孔成槽顺利进行，在开钻之前需对原始地层进行预灌预爆破处理，以利于防渗墙槽孔的顺利形成。
关键词：红石岩堰塞湖；防渗墙；造孔成槽；预灌预爆破
中图分类号：TV543.+
4 文献标识码：B 文章编号：1006-3951(2016)06-0164-02
DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2016.06.040
收稿日期：2016-9-18
作者简介：蒋忠银(1973)，男，云南施甸人，高级工程师 ，主要从事水利水电工程设计、监理和工程管理工作。。
*
云南水力发电
YUNNAN WATER POWER 第32卷第6 期
左岸右岸1 工程概况
1.1 工程概况
牛栏江红石岩堰塞湖整治工程位于牛栏江下游河段，左岸地处云南省昭通市巧家县境内，右岸地处昭通市鲁甸县境内，坝址距上游小岩头水电站厂房约23km（河道距离，下同），距下游天花板水电站取水坝约17km。红石岩堰塞湖整治工程任务为消除地震造成的堰塞湖可能引发的洪水等次生灾害，以及供水、灌溉、发电等。堰塞体整治是对堰塞体、堰基及两岸岸坡进行防渗处理及部分坡面整治，其中堰塞体防渗处理采用防渗墙及帷幕灌浆相结合。由于时间紧迫，堰塞体整治需秉承边研究、边设计、边治理的工作思路，尽快开展堰塞体整治等除险防洪工程实施。
根据勘探孔记录，在勘探孔施工过程中，存在大孤石层和架空强漏浆地层，在该地层中建造混凝土防渗墙不能保证造孔质量，而且极易产生严重的漏浆继而发生塌孔现象，危及人员、设备安全，延误工期，因此需采取预灌预爆处理。
预灌孔轴线位于防渗轴线上、下游侧，布置为两排，其排间距为1.8m，距防渗轴线0.9m，上下游排预灌孔孔距为2.0m，呈梅花型布置。预爆孔位于防渗轴线上，孔距1.5m。
1.2 地质情况
古河床冲积层多为含砾粉细层，在该层完成了7组钻孔注水试验，渗透系数5×10-3cm/s ～1×10-4cm/s，属中等透水层。堰塞体崩塌堆积层上部为孤石块石层，松散、架空，渗透系数
3×10-2cm/s ～1×10-3cm/s，属中等～强透水层。堰塞体崩塌堆积层下部为碎、块石混粉土层，较密实，渗透系数9×10-3cm/s ～3×10-3cm/s，属中等透水层。左岸古滑坡体上部为孤块石夹粉土，渗透系数3×10-2cm/s ～2×10-4cm/s，属中等～强透水层。古滑坡体下部为碎、块石混粉土、粘土，渗透系数为8×10-3cm/s ～1×10-4cm/s，属中等透水层。
2 左岸段完成工程量及主要设备资源配置
左岸预爆孔从2016年6月12日开始施工，2016年8月11日结束，历时61d。共施工48个孔，完成钻孔进
尺2 906.8m，预爆处理5 232.24m 3。
左岸预灌孔从2016年6月23日开始施工，2016年8月12日结束，历时51d。上游排共施工33个孔，完成钻灌进尺2 190.7m,，灌浆单耗390.08kg/m；下游排共施工32个孔，完成钻灌进尺2 137.8m，灌浆单耗307.48kg/m。
本工程主要施工设备配置见表1。
表1 左岸段预灌预爆破主要设备资源配置表
设备名称型号规格数量操作员管理人员全液压多功能履
带钻机JD180B 型162kW 21416
潜孔钻机YGL-150A 55kw 17灌浆自动记录仪
CFEC-GMS20124通道12灌浆泵3SNS 18.5kW
411泥浆搅拌机ZJ-40045汽车吊25t 25t 12空压机XHP750S 20m 333潜水泵
QS
/1
2
165
3 主要施工工艺及工序
3.1 预爆破施工
3.1.1 钻孔布置
工程防渗墙槽段划分拟划分一期槽7m，二期槽7.2m，每个槽段5个孔，遇轴线拐点位置可能会适当调整。预爆孔钻孔位置设置在防渗墙轴线上，预爆孔间距1.5m。
3.1.2 钻孔方法
钻进方法主要采用风动潜孔钻跟管钻进或地质钻机泥浆护壁回转钻进[1]。
风动钻孔所用偏心跟管钻头应与所用套管相适应，套管拟采用146mm的优质地质钢管。所用的空压机应与潜孔锤的工作风压相适应，一般应采用中、高风压的空压机。
所有钻孔均为垂直孔，钻机对准孔位后，应调正钻机桅杆或立轴，使钻杆和套管保持在铅垂直方向上。钻进过程中，应随时检查套管或钻杆的垂直度，发现问题及时更正。预爆孔应特别注意控制钻孔偏斜，尤其是上部20m的孔斜，预爆孔偏斜率要求不大于1%[2]。
所有钻孔钻进时均应按照严格执行操作要求，避免孔内事故，确保钻孔成孔率，不得将套管、钻具等金属物遗弃在孔内。
3.1.3 预灌、预爆钻孔深度
钻孔深度根据地质情况，以及设备情况进行调整。
3.1.4 钻孔爆破控制
预爆孔采用1次钻进到底，钻孔过程中密切观察出渣及钻进情况，详细记录孤石位置、大小，钻孔完成后在孤石部位下置爆破筒，提起套管，引爆。爆破筒内装药量按岩石段长2kg/m～3kg/ m，如系多个爆破筒则安设毫秒分段爆破。3.2 预灌浆施工
3.2.1 灌浆孔布置
预灌浆工程钻孔布置：防渗轴线上、下游侧各布置一排预灌孔，距防渗轴线0.9m；上、下排预灌孔排距为1.8m，孔距为2.0m，呈梅花型布置。
3.2.2 钻孔
钻进方法及要求同预爆孔。预灌孔钻进过程中如遇到孤石应进行爆破后再继续钻进。预灌孔爆破时钻孔套管上提5m，下设爆破筒进行爆破，孤石爆破完成后再继续钻进。
3.2.3 浆液配比及制备
工程灌浆浆液采用水泥粘土（膨润土）浆，水固比为0.7:1、0.4:1两级，必要时在水固比0.4:1级浆液中搀加5%和10%水玻璃进行灌注，这样可加大浆液稠度、加快浆液凝结时间、控制浆液凝结时间、控制浆液扩散范围，使灌浆具有可控性，不仅可节约灌浆材料，且能够对渗漏通道进行有效封堵。浆液配比见表2。
浆液制备采用ZJ-400型搅拌机，具体制浆按如下程序执行：制浆程序：先加水，后加水泥，搅拌后加泥浆，继续搅拌2min；膨润土浆在具备条件时先膨化4～6h后使用，不具备条件也可直接使用；粘土浆制出后应过筛除去大颗粒后入泥浆池，池内安设花管，用泵输浆或用高压风搅动池内泥浆，使之不沉淀，呈均匀状态。
3.2.4 灌浆
1）灌浆方式和段长。工程预灌浓浆可采用拔管法灌浆，灌浆段长1～2m，自下而上分段拔管分段灌浆。
也可采取预埋PVC花管法灌浆，钻孔至计划深度时，孔内下设专门加工的PVC花管，灌浆管直径为89mm，每节管的长度3.0～6.0m，管与管间进行连接。可根据施工情况进行调整[3]。
2）灌浆压力。灌浆压力根据孔内的吃浆量情况，建议灌浆压力采用0.2～0.5MPa。当吃浆量大时，采用小压力，当吃浆量小时，采用较高的压力[4]。
3）灌浆结束标准。当孔内浆液灌注量超过1000kg/m时，可以采用更浓的浆液进行灌注，注入量达到2000kg/m时，即可结束本段灌浆。
当灌浆压力达到0.5MPa[5]以上，灌浆注入率仍然较低时（小于10L/min），可以结束灌浆。
4 预灌预爆施工难点及采取的施工措施
针对施工难度大，工期紧的特点，项目部充分分析制约工程施工的几大难点，逐一针对各个难点采取措施，确保工程顺利进行。
4.1 施工难点
1）地层条件复杂、均一性差，大孤石含量高，预灌预爆钻孔效率较慢。 （下转第169页）
表2 浆液配比表表
灌注浆液水泥粘土浆
水固比0.7:10.4:10.4:10.4:1
配
合
比
水泥1111
粘土1111
水 1.40.80.80.8水玻璃--0.050.1
蒋忠银，肖瑞，李明宇 红石岩堰塞湖左岸防渗墙预灌预爆施工技术
169表3 二次灌浆料检测成果表
产品名称统计值
流动度/mm
泌水率
%
坚向膨胀率/%抗压强度/MPa 初始30min3h
1d 24h与3h
的之差
3d7d28d
百强高强灌
浆料检测组数222222224最大值375350
0.180.235.061.274.698.0最小值3703500.170.234.658.174.286.5平均值372.53500.1750.234.859.6574.492.25结论符合符合符合符合符合符合符合符合符合
《水泥工灌闪材料应用技术规
范》（GB/T50448-2008）
≥340≥31000.13～3.50.02～0.5≥20≥40≥50≥60
参考文献：
[1] GB/T50448-2008水泥基灌浆材料应用技术规范[S].
[2] 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司.梁板式预应力锚栓基础施工指导书[M].2014.
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[4] 张健，闫丽梅，万明.CGM高强无收缩灌浆料在建筑补强加固中的应用[J].港工技术,2004(03).[5] 李晓庆，郑汝海，吴永根.用CGM灌浆料快速修补水泥混凝土路面[J].路基工程,2008(04).
[6] 任恩平，仲晓林，邵正明.NVCGM高性能灌浆料的研究及应用[G].中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品分会七届二次理事会议暨学术交流会论文集,2007.
[7] 李洪岳.高强灌浆料在我厂设备安装中的应用[J].有设备,2001(01).
(上接第165页)
2）地层孤石含量高，普通钻孔爆破方式不能满足工期要求。
3）地层架空层严重，普通浆液填充难度大、成本高、工效慢。
4.2 针对施工难点采取的特殊施工措施
1）、针对该工程特殊地质条件，定制适用于复杂地层条件的大扭矩潜孔钻机和配套设备用于钻孔施工，根据孔深及地层特点选择高风压大功率空压机。
2）因普通的钻孔过程中遇到孤石即时爆破的方法已经不能满足本工程特殊地层条件的要求，因此根据本工程实际特点，采取了跟管钻机全孔1次性成孔，下设薄壁的pvc管护壁，全孔分段1次性爆破的方式解决了实际问题。
3）因该山体崩塌体孔隙率高，架空层严重，普通水泥浆液在地层中扩散范围太大不能进行较好充填防渗墙附近的大空隙渗漏通道，因此本工程采取了膏浆液进行预灌浓浆的材料，该膏浆浆液具有高屈服强度、高塑性粘度、低流动度的特点，在遇到动水、渗漏地层以及具备膏浆搅拌设备及灌浆设备的情况下使用。该膏浆主剂选择水泥与膨润土、辅剂选用速凝型添加剂。5 预灌预爆破施工效果分析
预灌预爆作为防渗墙造孔成槽的辅助施工措施，施工效果只能通过防渗墙造孔成槽过程来判断是否有效。左岸段防渗墙试验槽段3号槽2016年6月18日开钻以来，最深孔已经达到111m，施工过程基本正常，没有发生严重的塌孔漏浆现象，施工功效接近计划功效2.5m2/台日，因此可以判断出左岸段预灌预爆破的施工效果比较明显，为防渗墙的造孔成槽过程起到了保护作用。
预灌预爆破作为防渗墙的辅助施工措施在复杂地层中的应用逐渐受到重视，本工程预灌预爆破施工不仅使防渗墙施工提高了工效，同时积累了一定的施工经验，能够为后续同等地层条件下的预灌预爆破工程施工提供一定的借鉴指导意义。
参考文献：
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肖金金，钱康，聂玉波 国产高强灌浆料在梁板式预应力锚栓基础的应用
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