在砂卵石层中构筑高喷截渗墙施工经验 Kt,EN bF
刘松富 zt 1Pu
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摘 要 在砂卵石层中构筑高喷截渗墙时，施工前应进行必要的现场试验，以完善施工设计；在钻孔时，不可盲目追求钻孔进尺，且新旧套管不宜混用，要严格控制钻孔偏斜把握好两序孔间的施工间隔；高压喷射灌浆施工时，要合理进行回浆利用，同时注意孔口补浆工作。
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关键词 砂卵石层 高喷截渗墙 钻孔 ^Zh
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近几年来，随着高喷理论、工艺方法及设备条件的不断改进和完善，在含大颗粒的砂卵石层中构筑连续的高喷截渗墙体已不是一件难事，成功的工程实例也日益增多。但也不容否认，目前在此类地层中所采取的施工工艺方法仍不尽完善，尚存在一些缺点和不足之处?如施工时与之配套的钻孔设备、工艺落后，在砂卵石层中的钻进工效甚低，工期的延误现象繁多，项目工程的工期履约率难以保证；构成的截渗墙体连续性及密实性差，墙体质量缺陷较多，在有些工程中，截渗墙体甚至无法达到设计预期的防渗要求。 3P1OyB
如何在砂卵石层中优质、快捷的构筑高喷截渗墙呢？笔者结合以往众多的工程实践，将一些施工经验归纳如下。 `(|jm$Q
一、施工前应进行必要的现场试验，以完善施工设计 $u"t/_%
1.根据试验，确定合理的墙体结构形式 90%alG 1>y
高喷截渗墙的结构形式主要分为两摆结合、旋摆结合及两旋结合，在同等条件下，各自具有不同的优缺点。通过对施工效果及工程造价等因素的综合考虑，实验时宜选旋摆结合的结构形式。 D0?l$]aE
根据设计要求，若最终采用两摆结合的施工方案时，为了减小钻孔偏斜对墙体搭接效果的影响，其板墙搭接方式的选择宜遵循如下原则： NX ?J
１采用折线搭接； W/O&(t
２喷射中线与防渗轴线的最佳夹角为25°～30°。 ,!"\L~6
2.确定施工参数 Sm 2 |I6
由于被处理对象地质条件各异，即使同类地层其卵石粒径大小、级配、含泥量多少、孔隙度等地层参数也各不相同，所以说高喷施工参数的选择不能完全照搬其他同类工程应通过现场实验决定。这是成功构筑高喷截渗墙的关键。 *KP
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二、用风动潜孔跟管钻进技术，提高在砂卵石层中的钻孔效率 p[*NekE6-
风动潜孔跟管钻进技术源于国外的Odex工法，它不仅使用了潜孔锤造孔，同时解决了套管跟进问题，与国内传统的泥浆护壁回转钻进和冲击钻进的方法相比，其具有钻进效率高（5～8倍）、钻孔质量好、孔内事故少等优点，是一种施钻砂卵石地层较为理想的方法。根据以往的施工经验，具体施工时也应注意如下几点。 :tu_@3bg-
1.不可盲目追求钻孔进尺 d P(*IOO.
在砂卵石层中使用潜孔锤造孔时，钻进效率较高，这时不可盲目加大给进压力以追求进尺，应随时注意孔口上返岩屑情况，及时调整钻压及其他钻进参数，防止因岩屑产生过多来不及返出而造成人为卡钻事故，影响钻孔工效。 z}'*zB>
钻进过程中若遇较大粒径的块石体时，且不可强行跟进，应采用捣、打相结合的方法，防止套管卡死在孔内，造成废孔。在实际施工时，钻进参数可参考如下： /J8'mCuC.
① 钻速：控制在15～25r/min之间，一般情况下不宜用高转速，转速太高会导致偏心钻头加速磨损及钻杆脱扣。 U?u0|Y+
② 钻压：一般钻压控制在15～20kN，进尺太快，应降压钻进，施于冲击器的钻压最低以冲击器工作时不产生反跳为宜。 pZR KM<k
③ 风压：一般不应超过1.0MPa，以满足冲击器工作压力为准。 I!y[7 ^R
④ 风量：一般有8m3/min即可，在特殊情况下，如处理事故，强力吹孔时，应能达到10m3/min。 Ku{DdiTg>
2.深孔（孔深＞15m）钻进时，新旧套管不宜混用 4_3
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在施工中，为了减少管材消耗，节约工程成本，护壁套管往往都是多批次、无定期的疲劳使用，部分旧套管的外壁及丝扣在使用过程中已受到不同程度的磨损，在进行深孔钻进时，随着钻孔深度的增加，套管外壁所承受的摩阻力及管体底部受到的冲击拉力也随之增大，若新旧套管混用，在孔内发生脱丝及断管的机率也会增大，将极大影响成孔效率。 g ;U f?
3.严格控制钻孔偏斜 ji PV ]aVN
在高喷施工中，钻孔偏斜是影响墙体可靠搭接的关键因素。施工时可采用如下措施以防止钻孔发生偏斜： Ly?yW S-x
① 钻机就位后，应垫稳及调整钻机，使开孔钻具始终保持在铅垂状态。 xF *C0B;QL
② 开孔钻具应采用大一级钻具，在钻至卵石层后要反复上下活动，避免回填土层中的砾石造成钻孔偏斜。 MtAD&+3$
③ 下入跟进套管并用水平尺反复校对垂直度，如明显有偏斜，则拔出后填入砂砾石料而后重新在原处开孔。 (,<ti):
④ 钻进中发现套管有偏斜现象，应全部拔出重新开孔。 !BHIp7p
⑤ 进口跟管钻机（如SM-400），应启用自动纠偏系统。 >pKu
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4.把握好两序孔间的施工间隔 .!kqIx*3
按分序加密的原则，高喷孔多分为两序孔施工。在前一次序孔高喷施工结束后，合理确定下一次序孔的开孔时间尤为重要。若开孔时间过早，钻孔时释放入地层内的高能量的压缩空气，极可能会破坏前一次序孔已形成的但强度尚很低的水泥墙体；若开孔时间过晚，原以扩散到孔周围的水泥浆体已具有了较高的凝结强度，将会增加跟管钻进的难度。一般以6～12天为宜。 {0fQ"))"
5.采用带径向条缝的特制PVC塑料管护壁 U @$Kp>X
砂卵石层一般漏失量较大，若采用传统的泥浆护壁工艺，需用大量的塑性浆液，护孔成本高，且喷孔时，由于浆液的串冒，塌孔严重，成孔率低。采用此类特制的PVC管护壁，护孔效果好，且此管在高压射流束的强力冲击作用下极易破坏，不会影响喷射质量。 v%|()Z0
三、高压喷射灌浆施工要点 CB5 ~!nKv&
1.合理进行回浆利用 %(`4wo},
回浆利用就是在喷浆的同时把孔内返出的浆液进行回收、净化，然后根据回浆比重再次配浆灌注，这样可大大减少浆材的用量，降低工程成本。但在粉细颗粒或泥质含量较高的层段，净化系统对混在浆液中的泥质及粉细砂的净化分离效果是很差的，净化后的浆液其实是泥质、水泥及粉细砂组成的混合浆液，回浆比重的测读不能真实反映水泥的含量，若直接按此读数配制浆液将难以保证施工质量。因此在此层段不宜进行回浆利用。 _zQ3sm
2.不应忽视孔口补浆工作 9,|&+ G$
孔口补浆即是在喷浆结束后，通过送浆管路及时向孔内补充地层漏失的浆液。它是喷浆的最后一道工序，也是平时施工中易被忽视的一道工序。此道工序做的好坏在密实、漏浆小的地层（如砂层、土层）中影响不大，但在砂卵石层中，由于地层的透水性很强漏浆较为严重，其将直接关系着上部墙体成墙的好坏。所以在喷浆结束后，应安排专人在孔口向孔内补充浓浆，直至浆面不下降为止。 GI}h )T
3.返浆不正常的处理 * pN,@ZV$
在设备及施工参数均正常的情况下，孔口返浆不正常主要有两种原因，一是地层漏浆，二是相邻孔串浆。施工时对于孔口返浆不正常的孔段根据实际情况我们应采取不同措施进行处理： ms'!E)
① 孔口不返浆：停提静喷；降低水压，但浆压、风压、进浆量不变，可孔口加砂或掺加速凝剂；可提动喷管5cm以防止卡管；上述措施返浆后，将水压及其他参数调整正常，再正常提升。 `; L0ax
② 有返浆，但不正常的孔段，采取间歇提升的方法，返浆正常后，正常喷射。 U!sv6=(y@
③ 本孔不返浆，而邻孔返浆时，各参数不变，正常提升。 %?lPS
④ 针对有些含砂量很少的卵砾石层，也可采用在套管中预先灌注黏土砂浆的方法以解决地层的漏浆问题。 \*#9Ry^f
四、通过钻喷施工进一步认识地层，以指导后续施工 DiF=<} >x
1.风动潜孔跟管钻进过程中认识地层 G`NH ~C
① 根据孔内上返岩屑的颗粒，可以了解地层中卵石磨圆性的好坏、含砂量的多少及地层的大致分层情况。 CCJ!;d;&87
② 根据孔口返水颜色的变化，可以了解地层含泥量的大小。 ;b:Ct <
③ 地层中若存在大的块石体时，跟管钻进速度会变慢，且成孔后起拔套管的难度加大。 "1rZwFI0l
④ 渗透性好的地层，在Ⅰ序孔钻喷结束后，Ⅱ序孔的水泥结石较多，钻进速度也会变慢，钻材消耗严重。 dB7E&"f
2.高喷施工过程中认识地层 8phc ekh+
① 孔口不返浆、漏浆严重或相邻孔串浆的孔段，表明该处地层空洞大、孔隙率高、渗透性好。 `,
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② 喷孔时卡管、埋管现象较多的孔段，表明该处地层松散、塌孔严重。 8Ua ;< h%
③Ⅰ序孔喷浆后，若相邻孔漏浆现象减少，孔口返浆趋于正常，则表明Ⅰ序孔施工已在一定程度上达到充填地层空隙改善地层的效果。 ;t i{
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作者单位：中国水利水电基础工程局科研所
