浅谈固结灌浆在防渗墙砂卵砾石地层中的应用
      某水利枢纽工程上下游围堰砂卵砾石基础由于采矿被人工扰动、分选、堆积，其基础处理采用槽孔砼防渗墙，为确保槽壁稳定和工程安全，考虑对防渗墙导向槽上下游两侧的砂砾石基础进行固结灌浆处理，上游堰顶宽度10m，最大堰高31m，下游堰顶宽度10m，最大堰高13m。


1　工程概况
　　该工程具有灌溉、生态、供水、发电、防洪等效益。水库正常蓄水位739.50m，总库容24.19亿m3，正常蓄水位下库容20.45亿m3，死水位680m，死库容1.27亿m3，电站装机容量140MW。工程规模为大    （1）型。主要建筑物大坝、1#、2#副坝、泄水建筑物为1级建筑物；发电引水系统、厂房为3级建筑物，发电洞进水口闸井按一级建筑物设计；围堰等临时建筑物为4级。
      2　地质条件
     （1）上游围堰工程地质　河谷段（40~250m）：河床宽120m，高程641.50m，河谷宽210m。河床覆盖层厚9~11m，岩性为第四系全新统冲积砂卵砾石层，已完全被淘金者人工扰动。下伏基岩为上石炭统（C3Ka+b）变质砂岩，岩层产状310°NE∠70°。根据钻孔资料，强风化层厚2.40~4.50m，弱风化层厚2.50~9.50m，微风化~新鲜岩石坚硬完整。该段岩体透水率q<5Lu界限在基岩面以下4.40~15.40m，q<3Lu界限在基岩面以下5.90~21.20m。
     （2）下游围堰工程地质　河床段（0~270m）：河床覆盖层厚3~10m，岩性为第四系全新统冲积砂卵砾石层，已完全被淘金者人工扰动。下伏基岩为上石炭统变质砂岩，产状为310°~315°NE∠75°，与围堰轴线夹角约为89°。根据钻孔资料，强风化层厚0.40~6m，弱风化层厚0.50~3.80m，微风化~新鲜岩石坚硬完整。该段岩体透水率q<5Lu界限埋深在基岩面以下9~20m，q<3Lu界限埋深在基岩面以下20~23m。该段没有大的断层或节理通过，地质条件较好。
      3　施工程序
　　总体施工程序为：现场施工测量→土方开挖→砂砾料回填（临时施工平台填筑）→砼导向槽施工→导向槽内外回填→砂砾石固结灌浆→砂砾石补充固结灌浆。
      4　主要施工方法
　　该部位的河床砂砾石层，均为完全人工扰动，级配差结构松散。针对本工程地层的特殊和复杂性，防渗墙成槽工艺是一个主要的问题。为合理有效解决成槽工艺，从以下三个方面采取措施：一是防渗墙两侧的砂砾石先进行固结灌浆；二是选用优质膨润土护壁泥浆并合理掺入重晶石粉和烧碱，使泥浆具有较高的稳定性支承孔壁；三是选用先进的旋挖钻机带动锥钻、筒钻和凿岩钻等配套钻头进行主孔钻造，遇到较大颗粒的块石采用冲击钻破碎配合使用，副孔采用液压抓斗直接抓取成槽，从而对砂砾石层的扰动降低到最小程度。通过采取以上综合措施，使防渗墙施工效率和质量均得到了较大的提高。
     （1）灌浆布置　砂砾石固结灌浆选择砂砾石跟管钻进自下而上的分段灌浆的施工方案，取得了较好的效果。其布置方案为：在防渗墙两侧各布置一排灌浆孔，距墙体边缘均为0.60m（排距2.20m），孔距1.30m，呈三角形布置，深度以见基岩为准，分二序施工。因上下游左岸为主河道，当右岸121m防渗墙完成以后左岸地下渗流相对集中，为确保左岸槽壁稳定，固结孔进行了合理调整，孔距变为0.60～0.80m，孔深以深孔（见基岩）和浅孔（6～7m）深浅交替布置，注灰量由原200kg/m控制提高到300kg/m，并在原两排灌浆孔结束后，在其上下游又各增加一排补强灌浆孔，排距0.30m，与上期灌浆孔呈梅花型布置，注灰量以60～80kg/m控制。


     （2）砂砾石固结灌浆施工工艺　施工工艺为：造孔→下 PVC护壁管 → 起拔套管→ 下灌浆钻具→PVC管破碎 → 灌浆 → 封孔。
　　①造孔：采用风动履带式跟管钻机（（PC460型）造孔跟管管径φ140mm。钻进过程中，要求对砂砾石层、粉砂层，基岩面的分界线进行记录，以便对后期施工提供参数。
　　②下PVC护壁管和起拔套管： 造孔结束后，将特制脆性PVC护壁管（φ=110mm）下入预留在孔内套管中，起到护孔作用，PVC管下设完毕后，利用液压拔管机（BG－00型）将预留在孔内的套管拔出。
　　③下灌浆钻具和破碎PVC管： 孔口下入φ127mm长1m左右的孔口管，起到孔口封闭器和增加盖重的作用。使用XY-Ⅱ型钻机，钻头为特制的偏心合金钻头自孔底每3m一段逐段破碎PVC管和逐段灌浆。
　　④灌浆和封孔： 灌浆采用自下而上分段纯压式灌浆，段长3m左右，灌浆压力0.1MPa～0.2０MPa或无压灌浆（吃浆量较大时），开灌至结束水灰比均选用0.60：1，灌浆结束标准：如灌浆段吃浆量较大，以该段总注灰量达到200～300kg/m标准结束；当灌浆段吃浆量较小，以要求的灌浆压力灌注5～10分钟结束，每孔灌浆时间控制在1小时左右。灌浆结束后，使用水泥砂浆人工封孔。
     （3）砂砾石补强灌浆　其施工工艺为采用XY-Ⅱ型钻机，孔径φ91mm，钻到一定深度后将钻具提出，改换φ56mm牙轮钻具重复钻进，钻至基岩面后，不提升钻具，采用自下而上灌浆，浆液通过钻杆进入孔内，边提升钻杆边进行灌浆至孔口一次性结束。灌浆压力采用浆液自重压力，水灰比选用0.60：1，其配比为每罐浆液420L中所需水270kg，水泥450kg，灌浆结束标准：按注灰量60～80kg/m左右灌注，每段总注灰量达到标准后即可结束。
      5　砂砾石固结灌浆效果检查
      （1）灌浆成果　上游围堰砂砾石固结罐浆总孔数193个（不包括延伸段），灌浆进尺1650.40m，注入水泥243（t），平均单注147.20kg/m。
　　下游围堰砂砾石固结灌浆总孔数178个，灌浆进尺1679.60m，注入水泥203（t），平均单注121kg/m。合计孔数371个，进尺3 330m，水泥注入量446（t），平均单注134kg/m。上下游围堰左岸砂砾石补强灌浆进尺1 500m，水泥注入量120（t），平均单注80kg/m。
     （2）灌浆效果　为了解砂砾石固结及补强灌浆效果，在上游左岸砂砾石补强灌浆结束后，分别布置了两个检查孔，桩号0+068.94和0+093.0m，采用合金钻头（孔径φ108mm），干钻法钻进取芯工艺，孔深分别为4.50m和5m。取芯结果反映，砂砾石岩心中均夹有水泥结石，厚度3～10mm，且两孔底部（3～4m）处均取出0.20m长水泥与砂砾石粘结一体的柱状岩芯，说明具有较好的固结效果，对防渗墙成槽稳定起到了重要的作用，达到了预期处理的目的。
      6　结束语
　　从本工程的施工过程来看，在导向槽两侧进行固结灌浆，混凝土防渗墙成槽效果非常好，再加上具有较高稳定性的泥浆护壁，施工过程中没有出现明显的坍塌现象，确保了槽壁稳定和工程安全。因此在类似地质条件较差（级配差、结构松散）的颗粒类基础混凝土防渗墙施工中，采取以上综合措施，能使防渗墙施工成本大大降低，工作效率和工程质量均有明显提高。