阿爾及利亞瑪烏阿納水壩工程超深孔灌漿施工技術(shù)

1、阿爾及利亞瑪烏阿納水壩工程超深孔灌 漿施工技術(shù)毛軍林張慧中國水利水電第三工程局有限公司基礎(chǔ)建筑分局摘要：阿爾及利亞瑪烏阿納水壩因?yàn)槠洫?dú)特的地質(zhì)情況，需要對壩棊進(jìn)行超深孔防滲 帷幕灌漿。通過對鉆孔過程的嚴(yán)格控制、灌漿技術(shù)與工藝的改進(jìn)，使超深孔帷幕 灌漿施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的（燒鉆、鉆孔事故、灌漿卡塞壓力問題繞賽、灌漿結(jié) 束后灌漿賽不能正常取出以及灌漿過程中重復(fù)灌漿、掃孔工作、灌漿施工效率低、 施工成本增加）問題得到合理解決。最終順利完成215 m超深孔帷幕灌漿施工。 總體施工進(jìn)度、效率、成本、質(zhì)量均滿足施工計(jì)劃要求，使瑪烏阿納水壩壩基防 滲帷幕灌漿工程驗(yàn)收合格，并滿足阿爾及利亞瑪烏阿納水壩壩基防滲

2、耍求。關(guān)鍵詞：超深孔灌漿施工;阿爾及利亞;烏阿納水壩工程;作者簡介：毛軍林，男，助理工程師，從事水利水電工程地基與基礎(chǔ)處理方面的 工作。收稿曰期:2017-08-26ultra-deep hole groutingconstruction technology in mahouane dam project in algeriamao tunlin zhang huifoundation construction branch of sinohydrobureau 3 co.，ltd.;due to the unique geological conditions, the ultra-dee

3、p hole impervious curtain grouting is adopted in the construction of the mahouane dam project in algeria. with the strict control of the drilling process and improvements of the grouting techniques, problems that are frequently encountered during the ultra-deep hole grouting construction arc properl

4、y resolved, such as the burnout of drilling bits, drilling accident, grouting bypassing around the packer due to improper grouting pressure, extraction difficulty of the grouting packer, repeated grouting, low grouting efficiency, and high construction cost. the construction progress, efficiency, co

5、st and quality of the finished 215 m deep curtain grouting are satisfactory with the construction requirements. with the acceptance of the impervious curtain grouting project, the seepage prevention requirement of the dam foundation is satisfied.keyword：ultra-deep hole grouting construction; algeria

6、; mahouane dam project;received： 2017-08-26本文所介紹的是瑪烏阿納(mahouane)水壩工程的右岸延仲段帷幕灌漿完成設(shè) 計(jì)工程量與增加量。對現(xiàn)場施工資料分析，并結(jié)合檢查孔施工情況進(jìn)行總結(jié)。右 岸延伸段石灰?guī)r地層段吸漿量特大，總體單位耗灰小于50 kg/m的孔段位只有 65%。通過法國設(shè)計(jì)公司(cob)多次論證后，在右岸延伸段地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域， pm-0pm-310 m軸線范圍內(nèi)增補(bǔ)了 62個帷幕灌漿直孔及斜孔，最大孔深215 m。1工程概況瑪烏阿納水壩位于阿爾及利亞賽提夫市（s6ttf）瑪烏阿納鎮(zhèn)，最大壩高88 m， 壩頂長884 m，庫容1.48億

7、m，壩體為粘土心墻土石壩。該大壩是屬于“西部水 體系”項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目旨在每年從北向南調(diào)度大約1.18億m的水以便灌 溉大約13 000 ha的田地以及加強(qiáng)賽提夫市（s6tif）城市的自來水網(wǎng)絡(luò)?，敒醢⒓{水壩項(xiàng)目由阿爾及利亞國家投資，法國坤倫貝爾設(shè)計(jì)咨詢局（coyne rt brllter）設(shè)計(jì)和監(jiān)理，工程依照歐洲規(guī)范設(shè)計(jì)和施工。大壩棊礎(chǔ)主要由泥灰?guī)r、石灰?guī)r構(gòu)成，河谷底部和兩岸下部地層主要為泥灰?guī)r， 底部泥灰?guī)r較為完整，右岸下部（壩頂以下24 m）為破碎粘土質(zhì)泥灰?guī)r，上部 為石灰?guī)r，左岸下部分為強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，中部出露約100 m長的破碎石灰?guī)r巖層, 上部由厚12 m的沖積層、砂巖和泥灰?guī)r構(gòu)

8、成。設(shè)計(jì)地質(zhì)專家認(rèn)為:泥灰?guī)r顏色主要是深灰色，強(qiáng)度較弱，具冇沿沉積層面迅速 崩解的顯著特點(diǎn)，在47bars的壓水壓力下，較差的泥灰?guī)r可以被水壓擊穿， 其滲透性顯著增加，壓水試驗(yàn)曲線表現(xiàn)為沖蝕型或擴(kuò)張型。右壩肩主要是石灰?guī)r,存在厚層土石互層崩積體，河床以左大壩基礎(chǔ)主要為泥灰?guī)r，也有石灰?guī)r存在， 河床以右大壩基礎(chǔ)主要是石灰?guī)r，石灰?guī)r的滲透性比較大，石灰?guī)r的滲透性范 圍是0.53、5.47ul。因此，必須在整個壩基上進(jìn)行防滲帷幕灌漿，單排孔，深 度4（t60m,右岸向上游延伸500m,左岸向上游延伸410m，總防滲軸線長1844 m,預(yù)計(jì)鉆孔32 000 m。2施工技術(shù)參數(shù)（見表1）瑪烏阿納水壩防滲

9、帷幕為單排帷幕，孔序分為i、ii、iii序施工?？拙酁?. 5 m, 孔徑不小于59 mm,采用孔序間加密原則。當(dāng)iii序孔單位注入量大于50 kg/m吋， 需要加密布置iv序孔，iv序孔深按iii序孔單位注入量大于50 kg/m段位棊礎(chǔ)上加 深1段（5 m），并且終孔兩段單位注入量小于50 kg/m為止，總孔深不超過帷 幕防滲底線。以此類推直至vii序孔?，敒醢⒓{水壩防滲帷幕釆用的水泥漿液是現(xiàn)成做實(shí)驗(yàn)確定的24號和58號兩組漿 液配合比。開灌必須使用24號漿液，灌入100150 l/m后，壓力p2bars ii無 明顯變化時(shí)（無升壓趨勢），變漿使用58號漿液?，敒醢⒓{水壩的帷幕灌漿方法采用g

10、1n灌漿法。自下而上分段卡塞灌漿。3施工資料分析瑪烏阿納水壩右岸延伸段帷幕灌漿按設(shè)計(jì)監(jiān)理要求完成了設(shè)計(jì)工程量與增加量。 但是因右岸延伸段石灰?guī)r地層段吸漿量特大，檢查孔沒滿足設(shè)計(jì)要求，需要分 析原因。右岸延仲段帷幕灌漿施工完成孔資料分析是通過，從i序孔到vi序孔的單位注 入灰量和右岸延伸段帷幕灌漿各次序孔單位注入量頻率曲線和累計(jì)頻率曲線圖 來進(jìn)行分析得出。右岸延伸段（pm-0. 0ctpm-505. 00）帷幕灌漿匯總分析見表2。段號段位/m段長/mgin1封孔p =(maxprn ax22.363.736 -9349123512 -153615 -，183718 -213821 -265926

11、 -315gin = 35cmaxi n axgin = 35cmax=2maxgin = 35cmax表2右岸延伸段(pm-o. 0ctpm-505. 00)帷幕灌漿匯總分析表下載原表_孔數(shù)灌漿總長注灰/kg單位/ (kg孔序/個/ mi512 789.5930 692.433n502 727.0767 066.228m1015 265.3801 618.615iv1617 508. 1667 357.2v25610 576.0545 773.85:vi27610 267.9518 085.75(合計(jì)89539 133.84 230 593.910從表2屮可以淸楚看到:右岸延伸段(pm-0.

12、 0ctpm-505. 00)的帷幕灌漿施工結(jié) 果分析是符合灌漿規(guī)律的。從i序孔到v序孔的單位注入灰量呈逐漸減小趨勢較 為顯著。v序孔到vi序孔的單位注入灰量減小趨勢緩慢，分析原因主要是采用 gtn灌漿法的局部缺陷。4前期施工總結(jié)分析經(jīng)過對己完成孔現(xiàn)場資料整理分析總結(jié)，造成后續(xù)孔單耗高于50 kg/m的原因主 要是因?yàn)間in灌漿的局部限制，石灰?guī)r灌漿區(qū)域的加密孔已經(jīng)增加到vi序孔， 孔間距只有0.3 m,并且吸漿量較大2-5。對帷幕防滲墻的形成是不可置疑的， 但是在后續(xù)的檢査過程中部分孔段并沒有滿足設(shè)計(jì)要求。分析原因冇：（1）從取 芯情況分析石灰?guī)r地層的裂隙嚴(yán)重，部分地層巖石破碎嚴(yán)重；（2）

13、i序孔到vi序 孔的灌漿采用的g1n值的限制原因使部分孔段的灌漿一直不能填充密實(shí)而結(jié)束。5超深孔布置分析通過分析原因，法國設(shè)計(jì)公司（c0b）多次論證后，在右岸延伸段地質(zhì)條件復(fù)雜 區(qū)域，310 m軸線范圍增補(bǔ)62個帷幕灌漿直孔及斜孔。對此區(qū)域的石灰?guī)r地 層補(bǔ)灌處理。施工孔深按入泥灰?guī)r2段（10 m）來控制，其中一序孔按前期勘察 資料在接近泥灰?guī)r地區(qū)10 m左右開始取芯，來確定石灰?guī)r與泥灰?guī)r的接觸段。 但是由于前期的勘探資料不準(zhǔn)確，帷幕孔深度大大超過預(yù)期，如p-125、p-105 已經(jīng)鉆孔至215 m仍然未見泥灰?guī)r，針對這樣深度的帷幕灌漿施工難度較人、施 工進(jìn)度慢、材料的耗費(fèi)較嚴(yán)重。6超深孔施工參

14、數(shù)根據(jù)前期施工資料分析總結(jié)，瑪烏阿納水壩右岸帷幕灌漿新增加工程量施工，全部取消gtn灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一為lx<2 l/min延續(xù)20 min結(jié)束，對于最后 兩段要求單位吸漿量<50 kg/m，否則需要加深孔深，加深原則為21m內(nèi)按照3 m 段長加深，21 m以后按照5 m段加深。如果遇見超大吸漿量的段位，每段灌注 50 000 l,待凝24 h掃孔復(fù)灌。灌漿壓力及其余施工參數(shù)均根據(jù)超深孔現(xiàn)場實(shí) 際情況進(jìn)行了調(diào)整。具體灌漿分段、壓力、結(jié)朿標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)詳見表3。段位段長石灰?guī)r灌漿/ m/m壓力/ mpa封孔0. 12.3 -63.70.66-930.99-1231.212-1531.515

15、 -1831.818 -2132. 121 -2652.626 - 3153.031 - 3653.036 - 4153.041 一 4653.07超深孔施工難點(diǎn)由于前期的勘探資料不準(zhǔn)確，帷幕孔深度大大超過預(yù)期，部分孔鉆孔至215 m 仍然未見泥灰?guī)r，原設(shè)計(jì)只有60 m的帷幕孔深，現(xiàn)陡增深度到200多m，針對 以上施工問題，造成帷幕灌漿施工難度大，在施工過程屮存在的難點(diǎn)，具體分 析如下：（1）鉆孔施工難度大，容易造成燒鉆、等情況（主要是深孔段漏水嚴(yán)重 造成）；（2）灌漿壓力最大為3 mpa,對215 m的孔深卡塞及管路的堵塞嚴(yán)重；（3） 灌漿自下而上分段卡塞純式壓灌漿，栓塞充氣壓力7 mpa,

16、卡塞難度大；（4）根 據(jù)現(xiàn)場施工中存在的繞塞、地表冒漿等問題；（5）對于鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)漏水；（6） 對于鉆孔過程屮的塌孔。8施工措施及處理辦法針對以上施工過程中存在的施工難點(diǎn)等問題，征得法國設(shè)計(jì)駐現(xiàn)場監(jiān)理工程師 同意，會議決定現(xiàn)場采用以下辦法操作，達(dá)到保證施工質(zhì)量加快施工進(jìn)度的措 施。1）超深孔鉆孔控制流程。交接孔注水檢査-鉆孔材料及鉆機(jī)檢査一下鉆桿（鉆 桿對接采用麻繩密封防止漏水）一系統(tǒng)高壓清水沖洗孔（鉆機(jī)立軸上下活動返 清水為止）-鉆進(jìn)、沖洗冷卻（根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)鉆進(jìn)過程中定時(shí)或遇到特殊地層時(shí) 對鉆孔沖洗，沖洗吋間不少于20 min,并上下活動立軸返清水）一-鉆孔結(jié) 束-系統(tǒng)高壓清水沖洗孔（鉆

17、機(jī)立軸上下活動返清水為止）一檢查孔內(nèi)漏水情 況一起鉆桿（起鉆過程中檢査鉆桿、接手磨損情況）一孔口保護(hù)（施工過程中特 殊情況記錄）一鉆機(jī)及材料維修養(yǎng)護(hù)。超深孔鉆孔施工前耍仔細(xì)檢查鉆桿、接手、 鉆具、鉆頭等，防止在下鉆后鉆桿不通等因素造成鉆桿斷裂事故。2）深孔卡塞問題，高壓水漲塞，栓塞不能冋縮，氣壓設(shè)備目前工程使用的一般 達(dá)不到需要壓力，只好考慮高壓充氣瓶解決這一問題，由于高壓氣瓶減壓裝置， 高壓減壓后只能達(dá)到1.5 mpa,還是不能滿足施工需要。為此，項(xiàng)目部成立技術(shù) 攻關(guān)小組，通過進(jìn)行研宄，最終通過車工、鉗工和互配合，鉆灌人員參與試驗(yàn)， 解決了由高壓儲氣瓶12 mpa壓力減壓到7 mpa壓力的裝

18、置問題，通過多次試驗(yàn) 及現(xiàn)場使用該裝置安全可靠，滿足施工要求。3）對于地表冒漿。如果某一段連續(xù)發(fā)生冒漿3次，可調(diào)整灌漿用漿液，由24 號漿液改為58號漿液進(jìn)行灌漿。4）灌漿過程中發(fā)現(xiàn)繞塞。如果在3 m段長內(nèi)繞塞，可以在卡塞位置上0.5 m或 者1.0 m的位置進(jìn)行卡塞灌漿，如果仍然發(fā)生繞塞現(xiàn)象，可以再次上提lm,直 至找到不繞塞的位置進(jìn)行注漿待凝24 h后掃孔復(fù)灌。注意注漿位置不能超過繞 塞段位1 m;如果在5 m段長內(nèi)發(fā)生繞塞現(xiàn)象，停止灌漿，松開栓塞，用清水把 孔內(nèi)漿液沖洗干浄。然后把栓塞下降0.5 m，先用清水試壓，如果繞塞，繼續(xù)下 降0.5 m，直至卡住栓塞不繞塞，但是段長不能小于3 m

19、，如果下降到3 m的段長還是繞塞可對5 m段注漿待凝后掃孔復(fù)灌。注意注漿位罝不能超過繞塞段位1 mo5）對于鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)漏水。如果鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)孔u(yù)不返水或者孔1_1返水減 少，可自下而上對此段位進(jìn)行灌漿，并丑可一直灌漿至孔門待凝24 h后鉆進(jìn)下 部分鉆孔。舉例說明：如果在52.5 m處發(fā)現(xiàn)漏水，可先把孔深鉆至55 m，然后 卡塞到50 m進(jìn)行自下而上灌漿。6）對于鉆孔過程中的塌孔。（1）對于地層不穩(wěn)定的鉆孔，可以一次性鉆孔到第 七段，也就是21m,然后自下而上進(jìn)行灌漿，待凝12 h后掃孔，進(jìn)行下半部孔 深的鉆孔。（2）如果孔深在3 m的段長閃，塌孔深度小于或等于1 m,則可以 自塌孔部位自下而上灌漿至孔口待凝12 h后掃孔，進(jìn)行下半部孔深的鉆孔;如果 塌孔深度大于1 m，則對塌孔部位深度進(jìn)行零壓力注漿，待凝12 h后，可進(jìn)行 塌孔部位上部段位的灌漿或者進(jìn)行下半部孔深的鉆孔。注意注漿部位不能超過塌 孔部位1 m （灌后待凝時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定，不小于12 h）。9施工成效通過施工措施及處理辦法，使瑪烏阿納水壩防滲帷幕