CN111519627B - 一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，包括以下步骤：在当前灌浆段的套阀管内下入卡塞；开环；诱导注水：开环后以大于等于诱导压力的注水压力持续往灌浆管内注入高压水；判断诱导注水状态达到诱导结束条件时，结束诱导注水；根据诱导注水情况进行灌浆。本申请满足了复杂未知地质条件下灌浆的需求，采用诱导注水法，既检验了当前的地质环境，又打通了灌浆通道，继而在单排孔条件下形成了足够厚度的帷幕，且由于使用套阀管，可反复灌浆，利于大坝整体长期、安全、稳定运行，同时满足地质条件解析、打开灌浆通道、指导选择浆材三方面的需求。

Description

一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法

技术领域

本申请涉及一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法。

背景技术

帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。

帷幕灌浆是在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的方法。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透;与位于其下游的排水***共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。

对于已经进行了混凝土防渗墙施工或进行过灌浆的工程，由于工程下游出现涌水涌沙而需要进行帷幕补灌的时候，受灌段的地质情况与地层的原始状态有很大差别。且在补灌中，由于之前灌浆中留下的预埋管垂直度往往不佳，相当多的预埋管钻孔都难以进行；因此在补灌时只能依赖新布的一排灌浆孔，因此用常规的灌浆方法无法在单排孔条件下形成足够厚的阻水帷幕。由于补灌中的项目经常是已经运行多年，该排孔遇到的各种地层是经过防渗墙和原来的墙下帷幕灌浆处理过的，与原始的地质状态有着很大不同，因此灌浆前对受灌部位和受灌体的实际状况没有办法进行判断。因此，普通的灌浆方法无法满足上述补灌工程的灌浆需求，特别是在高水头、动水、深厚覆盖层等高难度条件下，常规的灌浆方法形成的阻水帷幕阻水效果、可靠性均不好，无法解决涌水涌沙的问题。

套阀管灌浆为一种由下至上的灌浆方法，其通过在灌浆孔内下入套阀管，并在套阀管外注入套壳料保证套阀管的垂直度；该灌浆方法由于可分段针对特定段次进行精准灌浆，且可避免重复扫孔，因此效率更高。

套阀管为底部封口，环设有若干出浆孔的管道，其每环出浆孔外紧箍有止浆环，套阀管灌浆中，首先需要开环，开环的操作步骤是将水注入套阀管的卡塞之间，加压使水首先突破套阀管上的止浆环，而后突破套壳料，进入原始地层中。此时，压力即迅速下降，常规灌浆中，在开环后进行简易压水即会立即停止注水，并开始进行灌浆直到结束。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种适用于高水头、动水下、深厚覆盖层等高难度条件下的适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法。

第一方面，本申请提供一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，包括以下步骤：

在当前灌浆段的套阀管内下入卡塞；

开环：往灌浆管内注水并达到开环压力往灌浆管内注入高压水以达到开环压力，以将套阀管外的止浆环和套壳料冲开，将水注入地层中；

诱导注水：开环后以诱导压力持续往所述灌浆管内注入高压水，以检验当前受灌段的渗透性，并在渗透性较高的受灌段冲击形成灌注通道；所述诱导压力P诱导同时满足以下两个公式：

P诱导≥1.5*P水头+P阻-P静水 （公式一）；

P诱导≥P水头 +1（MPa）+P阻-P静水 （公式二）；

其中P水头为当前受灌段所承受的水头压力；P阻为套阀管开环的临界阻力；P静水为当前孔内静水压力；

判断诱导注水状态达到诱导结束条件时，结束诱导注水；

根据诱导注水情况进行灌浆，以形成厚实的阻水帷幕。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述诱导结束条件为：

诱导结束条件a：注水压力达不到诱导压力，或，

诱导结束条件b：灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值，或，

诱导结束条件c：注水压力持续保持在诱导压力附近且诱导注水时间达到设定时长；所述设定时长的范围为大于等于60min。

根据本申请实施例提供的技术方案，根据诱导注水情况进行灌浆具体为：

若诱导注水以诱导结束条件a或诱导结束条件b结束，则往灌浆管内注入双液浆或者硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆；

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量大于设定流量，则往灌浆管内注入硅酸盐水泥基水下不分散膏浆；

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量小于等于设定流量，则往灌浆管内注入化学浆材料。

根据本申请实施例提供的技术方案，若诱导注水以诱导结束条件c结束,且进行硅酸盐水泥基水下不分散膏浆灌注或化学浆材料灌注时；若灌浆中注入率持续上升且大于30L/min；将当前灌浆液更换为用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或双液浆高压大流量持续注入。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述诱导压力大于等于3MPa。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述设定流量的范围为小于等于80L/min。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述双液浆由重量比为0.5:1的普通水泥浆掺加体积比为10%-20%的水玻璃组成。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆的终凝时间为20min~60min。。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述硅酸盐水泥基水下不分散膏浆的初凝时间不大于12h，终凝时间不大于18h。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述化学浆为所述化学浆为环保型丙烯酸盐类化学浆或硅溶胶。

本发明的优点在于：

1、满足了地质条件复杂且未知的灌浆项目需求，例如早期防渗墙和墙下帷幕施工过程中对原地层形成很大影响；高水头下运行多年，墙体和帷幕耐久性已经出现问题，但补灌时的地质情况不清楚这种复杂和高难度的工程环境；本申请颠覆常规灌浆工程的常规操作，采用诱导注水法，即用高的诱导压力长时间冲击受灌段，既检验了当前的地质环境，又打通了灌浆通道；不管当前地层是何种情况，采用高压水诱导1小时以上，如当前地层可经受长时间的诱导压力下水的冲击，则检验出受灌段周边受灌地层相当密实，渗透性较低，长期运行下当比较放心，灌注时简单灌注即可；反之，如果高压注水下发生劈裂，则说明当前地层渗透性较高，此时会打开形成大的灌注通道；灌注时需要将灌注通道灌注封堵；因此高压诱导注水在检验了地层的密实度和渗透性实现受灌地层的快速均化，为后续的灌浆做好铺垫，可极大地提升灌浆效果和效率；进而形成有效永久的阻水帷幕；实现了对灌浆总体效果的检验，与工程实际衔接性好；且诱导压力可根据受灌段的实际运行情况进行调整，便于推广和适用。

2、在单排孔条件下形成了足够厚度的帷幕，按照常规的灌浆做法，需要3排以上的灌浆孔才能实现足够厚度的阻水帷幕；而本方案中，由于诱导注水中形成了大的灌注通道，因而相应地在灌浆时形成了厚实的阻水帷幕；且诱导注水的时间越长，越可形成更厚的灌浆帷幕，地层密实度也越高，灌浆帷幕的运行安全越有保证。

3、可反复灌浆；由于本申请中采用套阀管灌浆，全部灌浆结束，运行一段时间（如几年）后，如果发现运行监测异常，可以再次通过已埋设好的套阀管重新进行诱导灌浆，此时所用的诱导压力应比第一次灌浆时的诱导压力要高；诱导法进行补强，可以在运行监测数据发现异常后的第一时间处理，对大坝整体长期、安全、稳定运行极为有利。

综上所述，本申请采用诱导灌浆法同时满足地质条件解析、打开灌浆通道、指导选择浆材和保证大坝长期安全稳定运行这四方面的需求。

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1和图2为本申请中套阀管组件的结构示意图；

图3为本申请中套阀管灌浆的结构原理示意图；

图4为本申请中灌浆的流程图；

图中标号：2、止浆环；3、连接插口；21、出浆孔；22、弹性箍圈；10、套阀基管；11、底部套阀管；12、普通套阀管；5、膨胀塞；6、灌浆管；7、套壳料；8、地层；23、固定带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

下面，本实施例以以下项目来说明本申请方案的详细过程：

A水电站已蓄水，坝顶高程1385m，正常蓄水高程1375m左右，在下游出现涌水涌沙情况，因此需要进行帷幕补灌，且灌浆帷幕需要足够的厚度，以保证其耐久性；按正常情况，覆盖层补强应在坝顶实施。但是，事实上不能这样做。原因有两个，其一是坝体防渗体结构中包含廊道，造成坝体防渗和坝基防渗之间的分离，其二是覆盖层最深处在1156m左右，坝顶实施时，须在覆盖层钻孔并灌注230m左右，以目前的技术能力不能满足要求。所以，在灌浆廊道内实施补灌是唯一可行的方案，但灌浆廊道底板高程为1311m，承受的水头为60-70m；需要从廊道内钻灌155米左右。如此高水头和如此深的钻灌深度都比一般的帷幕灌钻更高更深。

因为1200m高程以上已经进行了混凝土防渗墙施工。1200m以下虽没有防渗墙，但也进行过灌浆，与地层的原始状态也有一定差别。A水电站补灌分三排孔，墙内两排，下游一排。从实施情况看，墙内的两排孔因在预埋管内实施，而预埋管垂直度往往不佳，相当多的预埋管钻孔都难以进行。所以，实际上，完全可依赖的钻孔只有一排，即防渗墙下游侧新布的一排灌浆孔。

下游排灌浆孔有以下几个特点：第一，垂直方向上通透，可由廊道底板的1311m完全穿透155m覆盖层至1156m，下设套阀管后可从管中继续钻进至基岩相对不透水层，实现全孔全段次灌浆，而墙上两排是在预埋管中进行的，只能对墙下（1200m）进行灌浆，对1200-1311间的111m不起作用；第二，该排孔遇到的各种地层是经过防渗墙和原来的墙下帷幕灌浆处理过的，与原始的地质状态有着很大不同，因此灌浆前对受灌部位和受灌体的实际状况没有办法进行判断，这就需要一种在任何地质条件下均能获得满意效果的灌浆方案。

对于这种灌钻条件，初次灌钻时采用用孔口封闭法灌浆，均以失败告终，说明该种严峻的环境不适合用孔口封闭法灌浆；由于：一，孔口封闭法为全孔受压，无法针对特定段次进行精准灌浆，因此效果很差；二，孔口封闭法需要重复扫孔工程量太大，特别是100m以上深孔段，往往因原孔内水结石比孔壁地层更完整而扫偏，极大影响了钻孔的效率；三，普通灌浆方法，其抗动水能力差，胶凝时间较长，故留存率很低，固结后性能很差，在动水持续冲刷下，最终被彻底破坏。

根据水电水利工程覆盖层灌浆技术规范，每排灌浆孔可分为一序孔和二序孔，二序孔位于一序孔之间，优先灌注一序孔；本方案所述的方案也为适用于一序孔的灌浆方法。

本实施例中，采用套阀管灌浆方法，采用的套阀管组件，可选地采用以下结构：如图1所示：由连接在一起的多根套阀管构成，连接在一起的多根套阀管上每间隔一个预定距离设置一个止浆环2，具体实施时，相邻止浆环2之间的预定距离为300mm-350mm，该预定距离可以根据工程实际进行调整。多根套阀管由用于安置在深厚覆盖层孔底的底部套阀管11和连接在底部套阀管11上方的数根普通套阀管12组成，底部套阀管11和普通套阀管12包括：套阀基管10；设置在套阀基管10上的止浆环2；其中，底部套阀管11和位于其上方的普通套阀管12以及普通套阀管12之间通过连接插口3焊接在一起。

如图1所示，底部套阀管11的套阀基管10的底端结构为封闭结构。如图2所示，底部套阀管11上的每个止浆环2包括：沿套阀基管10周向布置的多个出浆孔21，具体实施时，出浆孔21一般开设3~5个，多个出浆孔可以大幅度降低灌浆过程中出浆孔被堵塞的概率，有效保证后续开环、灌浆施工的顺利进行 ；包裹多个出浆孔21的弹性箍圈22；缠绕在弹性箍圈22上下两端并将弹性箍圈22固定在套阀基管10上的固定带23，用于防止弹性箍圈22在套阀管下设的过程中滑落。

弹性箍圈22的直径要小于套阀基管10的直径1~3mm，使得弹性箍圈22可以包裹在套阀基管10上。具体施工时，弹性箍圈22选择弹性适宜的橡皮箍，既可以保证在一定压力下可以开环灌浆，又可以避免在压力作用下被破坏而失去止浆功能或者不能重复使用。

具体的，普通套阀管12与底部套阀管11的套阀基管的材质和孔径选择一致。在普通套阀管12的套阀基管10上制作完成的止浆环2的结构也与在底部套阀管11的套阀基管上制作止浆环2的结构一致，不再详述。

在本实施例中，套阀管和套壳料的形成采用以下方式：在钻孔中，在钻孔至孔底时，将钻孔时的加重护壁泥浆切换为套壳料，套壳料在注入后将孔内的加重护壁泥浆顶出，从而使得整孔注满套壳料；并在起钻过程中随时补充套壳料；继而再下设套阀管。

在其他实施例中，也可以采用风动潜孔套管跟管钻进技术：

在跟管钻进和下设套阀管组件完成以后，将灌料双塞卡至套阀管组件底部，灌料双塞包括：两个膨胀塞；位于两个膨胀塞之间的注料口，注料口与灌浆管连接。使套阀管组件底部的一个止浆环位于灌料双塞的两个膨胀塞之间，从位于两个膨胀塞之间的注料口注入套壳料，套壳料在高压作用下迫使所述套阀管组件底部的一个止浆环开环，并从所述止浆环的出浆孔射入到跟管和套阀管组件之间的环状间隙内；

当套壳料从所述套阀管组件底部的一个止浆环射出并在跟管和套阀管组件之间的环状间隙上升到一定高度，将灌料双塞卡至套阀管组件中部，使套阀管组件中部的一个止浆环位于灌料双塞的两个膨胀塞之间，从位于两个膨胀塞之间的注料口注入套壳料，套壳料在高压作用下迫使所述套阀管组件中部的一个止浆环开环，并从所述止浆环的出浆孔射入到跟管和套阀管组件之间的环状间隙内；

套阀管法的关键点是下设，现有的工程实例几乎都采用风动潜孔套管跟管钻进技术，将146mm套管下到孔底后在其中下设89mm套阀管，而后边注入套壳料边拔出146mm套管的方法，套阀管深度多在70m级，最深不超过100m。值得注意的是，工程实践中的146mm套管多为6m一根（当然可以定制或切割，但代价较高），风动潜孔对场地的要求较高，狭小场地无法采用。而在本实施例所列举的项目中，由于廊道内空间狭小，因此无法实施风动潜孔套管跟管钻进技术。

套阀管灌浆的原理图如图3所示，在完成钻孔和下入套阀管后，钻孔内如图3所示；灌注时，在当前的灌浆段，在套阀管内下入卡塞，如图2所示，在本实施例中，卡塞为灌料双塞，灌料双塞包括：两个膨胀塞5；位于两个膨胀塞之间的注料口，注料口与灌浆管6连接；双塞卡在套阀基管10的出浆孔21的上下位置，且与当前一环的出浆孔21对应；套阀基管10外依次为套壳料7和地层8。

请参见图4为本实施例提供的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，具体包括以下步骤：

需要说明的是在实施以下步骤之前需要先进行钻孔、注入套壳料、下入套阀管等套阀管灌浆的常用步骤，如上所述，在此不赘述。

s1、在当前灌浆段的套阀管内下入卡塞；在本实施例中，卡塞为灌料双塞，使套阀管中部的一个止浆环位于灌料双塞的两个膨胀塞之间。

s2、开环：往灌浆管内注水并达到开环压力，以将套阀管外的止浆环和套壳料冲开，将水注入地层中；在本实施例中，开环压力为3MPa-6MPa；高压水冲破地层后沿图3中的箭头方向进入地层；

s3、诱导注水：开环后以诱导压力持续往所述灌浆管内注入高压水，以检验当前受灌段的渗透性，并在渗透性较高的受灌段冲击形成灌注通道。所述诱导压力P诱导同时满足以下两个公式：

P诱导≥1.5*P水头+P阻-P静水 （公式一）；

P诱导≥P水头 +1（MPa）+P阻-P静水 （公式二）；

P水头为当前受灌段所承受的水头压力；P阻为套阀管开环的临界阻力；P静水为当前孔内静水压力；

其中P水头=[大坝蓄水高程（m）-受灌段高程（m）]/100,受灌段高程采用当前受灌段的平均高程，例如当前受灌段的段长为1.2米，其高程从底部至顶部为1156-1157.2，该段的高程取平均值1156.6；大坝蓄水高程为1375m，因此当前受灌段的P水头=（1375-1156.6）/100=2.184MPa;

其中P阻为套阀管开环的临界阻力，套阀管开环后，给定一个压力值才会产生注水流量，经过现场试验，该临界阻力值在0.2MPa~0.5MPa，在本实施例中，P阻取0.35MPa；

其中P静水=[孔口高程（m）-受灌段高程（m）]/100；例如当前受灌段为1156-1157.2，则P静水=（1311-1156.6）/100=1.544MPa;

则当前受灌段两个数值分别如下表1所示：

表1

1.5*P水头+P阻-P静水 P水头 +1（MPa）+P阻-P静水

2.082MPa 1.99MPa

则此时诱导压力应取P诱导≥2.082MPa；诱导压力可从灌浆泵上的压力表读取，因此在给诱导压力时，灌浆泵上的压力表读数应≥2.082MPa。

在对覆盖层灌浆过程中，超过临界压力P临界并保持一定时间就会产生劈裂，临界压力P临界即为劈裂时也为可灌性系数突变时的压力，可灌性系数为灌注流量与灌注压力的比值；因此以超过临界压力往覆盖层长时间注水这种做法在常规工程中是一般是禁止的；而本申请的技术方案中，大胆突破这一限制：由于复杂地层的地质情况均一性很差，在较短距离内渗透性变化大，而常规的灌浆方法在这种情况下效果不好的原因也在于此，渗透性高的地质经不住较高的动水冲击，因此运行一段时间后会出现涌水涌沙；而常规灌浆的方法无法改变该状况，本方案中，通过将诱导压力设置成满足上述两个公式，适当地将注水压力提高至高于其水头压力的某个压力值，可突破渗透性高的地层的临界压力，在这些地层打开灌浆通道，得以通过灌浆进行地层均化；同时如在上述诱导压力下未出现劈裂，则检验出在一定范围内地层为密实的覆盖层，有利于长期运行。

本申请并未对P诱导的上限值作出限定，但是本领域的技术人员应当知道，P诱导并不可任意增大，应当以本申请方案为基础，以突破渗透性高的地层为宗旨，以通过灌浆均化地层为目标，根据工程的实际地质情况和钻灌深度在满足上述公式的下限值的基础上适当上调，

P诱导的上限值应在其下限值的1MPa范围内。

出现注水压力达不到诱导压力或灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值情况时，则说明渗透性较高，此时可冲击形成灌注通道。

在本实施例中，诱导压力为3MPa；在压力不发生突变的前提下，诱导压力的持续时间不短于1小时；因此，不管当前地层是何种地质条件，均可得到检验，如当前地层的渗透性较高，则高压水的冲击下将发生劈裂，导致压力无法保持或者灌注流量上升，此时必然在地层冲击形成大的灌浆通道；如当前地层的渗透性较小，则高压注水的压力可得到保持，检验出当前的地层渗透性较小，经过简单灌注即可保证长期安全运行。

s4、判断诱导注水状态达到诱导结束条件时，结束诱导注水；

所述诱导结束条件为：

诱导结束条件a：注水压力达不到诱导压力，或，

诱导结束条件b：灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值，或，

诱导结束条件c：注水压力持续保持在诱导压力附近且诱导注水时间达到设定时长；

在诱导注水过程中，以诱导压力作为灌浆泵的初始注水压力，注水压力的值可由设置在灌浆泵上的压力表读取；灌注流量由安装在灌浆管路上的流量计获得；当出现注水压力达不到诱导压力，或灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值时，则说明当前的灌浆地层为灌浆段周边的最软弱部位，渗透性较高，大压力的注水或大流量的注水可以实现受灌地层的快速均化，在该部位冲出灌浆通道，在灌注通道内灌浆即可形成足够厚度的阻水帷幕；在本实施例中，单排灌浆孔形成的阻水帷幕相当于普通灌浆中三排灌浆孔形成的阻水帷幕的厚度。其中诱导时间的长短与形成的灌浆帷幕的厚度有直接的关系，诱导时间越长，可形成越厚的灌浆帷幕。

在诱导注水过程中，所述设定时长的范围为大于等于60min，在本实施例中，设定时长的范围为60-120min；也就是说如果当前受灌段可以经受住长时间的高压水的冲击，说明灌浆段周边受灌地层相当密实，长期运行下当比较放心。

s5、根据诱导注水情况进行灌浆;具体为：

若诱导注水以诱导结束条件a或诱导结束条件b结束，则往灌浆管内注入双液浆或者硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆；当出现注水压力达不到诱导压力，或灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值时，则说明当前的灌浆地层为灌浆段周边的最软弱部位，大压力的注水或大流量的注水可以实现受灌地层的快速均化，在该部位冲出灌浆通道;因此需要在冲出的灌浆通道内注入双液浆或者硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆灌注，快速封堵该通道；

在本实施例中，双液浆由由重量比为0.5:1的普通水泥浆掺加体积比为10%-20%的水玻璃组成。硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆是由复合灌浆材料为基材加入添加剂配置而成。复合灌浆材料是以硫铝酸盐水泥为基材加入添加剂调配而成，添加剂例如可以为硼酸、碳酸锂、聚丙烯酰胺、纤维素醚等；在本实施例中，硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆的终凝时间为20min~60min；优选地3d（施工3天后的）抗压强度7MPa以上；在其他实施例中，硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆也可选择其他满足上述条件的可以快速凝结封堵通道材料和配比的灌浆液。

在本实施例中，以诱导结束条件a或诱导结束条件b结束时采用双液浆灌浆，当灌浆压力达到预定压力3.5MPa-4MPa，且灌注流量小于5L/min时结束灌浆。在不同的项目中，根据项目情况确定预定压力和灌注流量结束的标准即可。

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量大于设定流量，则往灌浆管内注入硅酸盐水泥基水下不分散膏浆；设定流量以恒定流量为基准而设定，如受灌段为较为密实的覆盖层，则在恒定灌注压力下，灌注流量也基本恒定，定义此时的灌注流量为恒定流量；当需要通过提高灌注流量来保持灌注压力时，说明受灌段的密实程度稍差，因此需要采用适合该地层特性的灌浆材料；在一般灌浆项目中，设定流量的大小根据项目实际情况设定，一方面是根据地层的吃浆情况，另一方面取决于灌浆泵的性能，一般常用的设定流量的范围为小于等于80L/min；在本实施例中，设定流量为30L/min;因此诱导注水中，在保持诱导压力的条件下，若灌注流量上升到大于30L/min，则往灌浆管内注入硅酸盐水泥基水下不分散膏浆；在本实施例中，所述硅酸盐水泥基水下不分散膏浆的初凝时间不大于12h，终凝时间不大于18h，优选的3d和28d抗压强度分别达到5MPa和10MPa以上。

在本实施例中，硅酸盐水泥基水下不分散膏浆灌注时，当灌浆压力达到预定压力3.5MPa-4MPa，且灌注流量小于2L/min时结束灌浆。在不同的项目中，根据项目情况确定预定压力和灌注流量结束的标准即可。

在采用硅酸盐水泥基水下不分散膏浆灌注过程中：如出现大量吃浆的情况，大量吃浆的表现为：注入率持续上升，大于30L/min；改用采用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或水泥水玻璃双液等材料高压大流量持续注入；出现大量吃浆时说明当前地层出现了扩大的灌浆通道，因此需要用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或水泥水玻璃双液等材料高压大流量持续注入，将该通道封堵。

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量小于等于设定流量，则往灌浆管内注入化学浆材料。如前所述，当诱导注水过程中，灌注压力和灌注流量均可保持在恒定流量值附近，且保持60min-120min以上，说明当前受灌段密实，通过化学浆材料灌注可以很好地利用化学浆的细微的物理特性及较好的渗透性渗入到受灌段的微小缝隙中。

所述化学浆为环保型丙烯酸盐类化学浆或硅溶胶；在本实施例中，采用丙烯酸盐类化学浆为比利时De Neef公司的XGELACRYL SR系列产品；在其他实施例中，也可以采用其他具有低粘度、高渗透性、高耐久性环保型化学灌浆材料。在采用化学浆灌注过程中：如出现大量吃浆的情况，大量吃浆的表现为：注入率持续上升，大于30L/min；改用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或水泥水玻璃双液等材料高压大流量持续注入；出现大量吃浆时说明当前地层出现了扩大的灌浆通道，因此需要用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或水泥水玻璃双液等材料高压大流量持续注入，将该通道封堵。

在本实施例中，化学浆灌注时，当灌浆压力达到预定压力1.5MPa-2MPa，灌注流量小于1L/min，且持续时间大于等于10min时结束灌浆。在不同的项目中，根据项目情况确定预定压力、灌注流量和持续时间等结束的标准即可。

s6、检验；在灌浆结束后，根据灌浆材料的性质和现场施工的记录，选择在合适的时间进行检验，以几天至几个月不等；在本实施例中，检验可选地采用原孔检验和新开孔检验，原孔检验即利用原灌浆孔扫孔后，无需再下设套阀管，采用3MPa压力注入即可；新开孔检测需要重新钻孔下设套阀管，同样采用3MPa压力注入即可；采用诱导法进行检验，只要能够保持3MPa，即可从运行角度初步判定该处地层可以基本满足运行要求。

由于本申请中采用套阀管灌浆，全部灌浆结束，运行一段时间（如几年）后，如果发现运行监测异常，可以再次通过已埋设好的套阀管重新进行诱导灌浆，此时所用的诱导压力应比第一次灌浆时高；诱导法进行补强，可以在运行监测数据发现异常后的第一时间处理，对大坝整体长期、安全、稳定运行极为有利。

此外，上述诱导灌浆法还可视诱导注水的情况，也即视不同受灌段的地质情况选择适合的灌浆材料；操作非常简单可行。

采用诱导灌浆法同时满足地质条件解析、打开灌浆通道、指导选择浆材和保证大坝长期安全稳定运行这四方面的需求。实现了在高水头、动水下、深厚覆盖层等高难度条件下进行灌浆。本方案提供的灌浆方法更具针对性，灌浆效果更可靠，从技术上保证了阻水帷幕效果的永久性。本申请的方案实现了对灌浆总体效果的检验，而且与工程实际运行有较好的衔接。

在检查孔施工中采用诱导灌浆法，可做到受灌部位的灌浆质量检验，且与运行实现衔接。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，包括以下步骤：

在当前灌浆段的套阀管内下入卡塞；

开环：往灌浆管内注水并达到开环压力，以将套阀管外的止浆环和套壳料冲开，将水注入地层中；

诱导注水：开环后以诱导压力持续往所述灌浆管内注入高压水，以检验当前受灌段的渗透性，并在渗透性较高的受灌段冲击形成灌注通道；所述诱导压力P诱导同时满足以下两个公式：

P诱导≥1.5*P水头+P阻-P静水 （公式一）；

P诱导≥P水头 +1（MPa）+P阻-P静水 （公式二）；

其中P水头为当前受灌段所承受的水头压力；P阻为套阀管开环的临界阻力；P静水为当前孔内静水压力；

判断诱导注水状态达到诱导结束条件时，结束诱导注水；

根据诱导注水情况进行灌浆，以形成厚实的阻水帷幕。

2.根据权利要求1所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述诱导结束条件为：

诱导结束条件a：注水压力达不到诱导压力，或，

诱导结束条件b：灌注流量接近或等于灌浆泵的最大值，或，

诱导结束条件c：注水压力持续保持在诱导压力附近且诱导注水时间达到设定时长，所述设定时长的范围为大于等于60min。

3.根据权利要求2所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，根据诱导注水情况进行灌浆具体为：

若诱导注水以诱导结束条件a或诱导结束条件b结束，则往灌浆管内注入双液浆或者硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆；

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量大于设定流量，则往灌浆管内注入硅酸盐水泥基水下不分散膏浆；

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且诱导注水时的灌注流量小于等于设定流量，则往灌浆管内注入化学浆材料。

4.根据权利要求3所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，

若诱导注水以诱导结束条件c结束,且进行硅酸盐水泥基水下不分散膏浆灌注或化学浆材料灌注时，若灌浆中注入率持续上升且大于30L/min，将当前灌浆液更换为用硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆或双液浆高压大流量持续注入。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述诱导压力大于等于3MPa。

6.根据权利要求3或4所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述设定流量的范围为小于等于80L/min。

7.根据权利要求3或4所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述双液浆由重量比为0.5:1的普通水泥浆掺加体积比为10%-20%的水玻璃组成。

8.根据权利要求3或4所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥基水下不分散膏浆的终凝时间为20min~60min。

9.根据权利要求3或4所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述硅酸盐水泥基水下不分散膏浆的初凝时间不大于12h，终凝时间不大于18h。

10.根据权利要求3或4所述的一种适用于深厚覆盖层永久性帷幕的套阀管灌浆方法，其特征在于，所述化学浆为环保型丙烯酸盐类化学浆或硅溶胶。

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