1、天然地震堆積體中帷幕灌漿檢查孔施工工藝 一、概述 小南海水庫壩體是 1856 年形成的天然地震崩塌堆積體。天 然壩體材料主要為地震崩塌堆積的頁巖及粉砂質頁巖 , 塊碎石夾 孤石 ;存在架空、管涌通道、孤石、塊石、堆積和風化或沉積碎 屑以及覆蓋層等不同的地層結構 ,性能上有明顯差異 ;不規(guī)則 ,不 可預見,地質條件非常復雜 , 技術難度很大。 小南海水庫天然地震堆積體不同于一般基巖 , 其帷幕灌漿檢 查孔施工工藝 , 一直是我們尋求解決的重大技術難題。在天然地 震堆積體上進行帷幕灌漿 ,國內無先例 ,國際也屬罕見 , 缺乏類似 地層帷幕灌漿檢查孔的施工經驗 , 為此, 從帷幕灌漿前期試驗就 開始

2、摸索 ,主管單位和建設單位還組織國內知名專家 , 召開了五 次現(xiàn)場技術咨詢會 , 國內有關單位和基礎處理專家 , 特別是中國 水利水電學會地基與基礎處理工程專業(yè)委員會主任、 著名基礎處 理專家孫釗教授對檢查孔的施工提出了寶貴的意見和建議。 根據(jù)專家的意見和建議 , 先后進行了清水鉆孔、風動沖擊鉆 孔、風動潛孔偏心錘跟實管鉆孔 （以下簡稱“跟實管鉆孔” ）、 風 動潛孔偏心錘跟花管鉆孔 （ 以下簡稱“跟花管鉆孔” ）和稀泥漿 護壁鉆孔工藝的試驗。試驗表明 : 單一使用其中一種鉆孔工藝均 不適于此類地層。 二、檢查孔施工工藝探索 （一） 清水取芯鉆孔 清水取芯鉆孔經常出現(xiàn)塌孔、掉塊、卡鉆、甚至因塌

3、孔嚴重 無法繼續(xù)鉆孔等現(xiàn)象 ,鉆孔事故經常發(fā)生 , 進度緩慢。從孔內撈出 了大量的細碎石屑和泥質石碴 （約 2m3）, 其中有兩段壓水試驗時 由于供水設備限制 , 未能將鉆孔注滿 （ 單位吸水率大于 150L/min） 。在專家現(xiàn)場咨詢會議上進行了專題討論 , 一方面在地 震堆積體中存在著較多的泥砂細碎石屑沉積組成的地層（ 專家稱 之為“砂窩” , 以下均簡稱為“砂窩” ）, 這種地層在清水的不斷 沖刷、淘洗作用下 ,破壞了幕體 （地層的原狀 ）, 因而導致塌孔 ,使 鉆孔難以進行 ;另一方面 ,由于幕體受到破壞 ,壓水結果不能客觀 反映真實透水情況。因此 , 專家咨詢會指出單一使用清水取芯鉆

4、 孔的工藝不適宜這種特殊的地層 , 應暫停使用。 （二） 沖擊鉆孔 沖擊鉆孔的方法 , 在孤石段及地下水位以上孔段鉆孔較為理 想,壓水結果也較為真實。但在地下水位以下地層, 尤其是“砂 窩”地層在風水聯(lián)合的不斷沖洗下 ,受到了很大的破壞 , 效果很 不理想。因此單一采用這種方法也不適宜小南海的地震堆積地 層。 （三）跟花管鉆孔 累計鉆孔180.2m,壓水10段次,其中有3段由于供水設備限 制, 實際透水率未測出來。 這種鉆孔方法雖然能夠成孔 , 但壓水效 果不理想。其原因主要是較大風壓破壞了具有一定粘結力的弱透 水“砂窩”層 , 并且在孔內形成負壓 , 出現(xiàn)“揚水”現(xiàn)象 , 對“砂 窩”層產生

5、較大擾動。 在專家咨詢會上 , 專家們指出此種鉆孔方法有待進一步研究 試驗。 （四）跟實管鉆孔 跟實管鉆孔的方法是在跟花管鉆孔的基礎上將花管換成實 管, 以減小風、水聯(lián)合作用對地層的沖刷破壞。 跟實管鉆孔對“砂 窩”地層仍有很大的破壞 ,壓水結果不能反映客觀實際 , 要反映 “砂窩”地層的實際透水情況 , 在鉆孔過程中必須對地層原狀加 以保護。 （五）稀泥漿護壁鉆孔 稀泥漿護壁鉆孔 , 雖然能較好地保護地層尤其是“砂窩”地 層不被撓動和破壞 , 鉆孔速度也較快 , 壓水呂榮值也能滿足設計 要求,解決了“砂窩”地層的成孔問題 ,但壓水結果不真實 , 專家 強調不能推廣泥漿護壁鉆孔。 三、小口徑全

6、斷面鉆孔、靜水頭壓水工藝試驗施工 由于以上方法均不能很好解決帷幕檢查孔施工問題 , 專門召 開了第三次專家咨詢會議 ,會議肯定了保護地層原狀的意見 , 同 時指出要打破單一工藝的局限 , 采用綜合工藝的新思路。參建各 方通過認真的分析、討論專家意見 , 形成了新的帷幕灌漿檢查孔 施工工藝，即：小口徑全斷面清水鉆孔f靜水頭壓水試驗f擴孔 f下套管護壁f小口徑全斷面繼續(xù)清水鉆孔的工藝。 （一） 施工要求 1. 根據(jù)專家咨詢意見及設計文件要求，高程635m以上孔段 不得使用泥漿，高程635m以下孔段可采用適宜的鉆孔方法鉆孔。 2. 段長劃分 : 根據(jù)地層及現(xiàn)場的實際情況決定。 3. 檢查孔施工在單元

7、灌漿結束 28 天后進行。 （二） 施工工藝 工藝流程見下圖 : 1. 鉆孔。高程635m以上采用跟管和外平同徑鉆桿清水回轉 鉆孔，高程635m以下采用合宜的方法鉆孔，若條件允許，也可采 用高程635m以上的方法繼續(xù)鉆孔。 2. 壓水試驗。（1）米用靜水頭壓水試驗。靜水頭取值10m,地 下水位以庫水位為準:當?shù)叵滤恢量卓诘木嚯x大于10m時，靜 水頭水位線取孔口平；當?shù)叵滤恢量卓诘木嚯x小于10m時,靜 水頭水位線以高出孔口 2m為宜。 除跟花管不需要鉆孔沖洗外 其它鉆孔方法均需進行鉆孔沖洗。 在靜水壓力不能保證沖洗效果 的情況下 , 換用壓力脈動沖洗或其它沖洗方法 , 以保證壓水結果 的可靠

8、性。（3）采用小口徑全斷面鉆孔靜水頭壓水試驗-擴孔 -下套管護壁-小口徑全斷面繼續(xù)鉆孔的方法進行，具體的做法 是:使用SGZ-KA型鉆機和 60mm的復合片鉆頭與 50mm外平 等徑鉆桿 , 清水鉆孔 , 鉆孔過程中不起鉆 ; 當鉆至段底時 , 將鉆桿 上提50cm進行鉆孔沖洗，直到回水變清，并無沉碴;將流量表接 在進水管上 , 并與鉆桿連接 , 從鉆桿內進水進行壓水試驗 , 在進水 管上控制進水量保持孔口水位。 每 5min 測記一次流量。 (4) 呂榮 值的計算 :第一段采用跟管鉆孔 , 根據(jù)注水量直接進行呂榮值計 算,其下各段若繼續(xù)采用跟管鉆孔 ,則為綜合壓水 , 即第二段壓水 流量值Q

9、2減去第一段壓水流量值Q1作為第二段的透水率q的計 算值;若采用外平同徑鉆桿回轉鉆孔 , 計算時, 用該段的壓水流量 減去上段擴孔下入套管后的壓水流量值作為該段透水率q的計 算值。以下各段依次類推。 (5) 壓水流量穩(wěn)定標準 : 在穩(wěn)定的水頭 下,每5min測讀一次壓水流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值 之差小于最終值的 10%,或最大值與最小值之差小于1L/min 時 , 本段靜水頭壓水試驗即可結束 , 取最終值作為計算值。 (三) 檢查效果分析 小口徑全斷面清水鉆孔、靜水頭壓水試驗壓水呂榮值見表 1: 由表 1 可知 , 所有段次的壓水呂榮值全部滿足設計要求 , 其 中,最大呂榮值為 5-J-1 第二段,呂榮值為 11.2Lu; 最小為 E-J-1 第三段 , 呂榮值為 1.0Lu, 采用這種工藝施工沒有再出現(xiàn)孔內注水 不滿的情況 , 說明這種工藝能較好地保護地層原狀 , 適合在這種 特殊地層中使用。另外 , 這種鉆孔方法和地下水位以上的沖擊鉆 孔的方法一樣 , 保護了地層原狀 , 而且沖孔能夠返清并基本沒有 沉淀,所以說這種方法取得的壓水呂榮值是客觀、真實的。 四、結語 小口徑全斷面鉆孔、 靜水頭壓水試驗壓水工藝較其它鉆進方 法均具有成本