覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法与流程

本发明主要涉及岩溶地区地基的防渗施工技术，尤其涉及一种覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法。

背景技术：

随着水利水电建设的发展，灌浆技术得到飞快地发展，但在理论方面至今仍还在继续进行探索，特别是在岩溶地区的灌浆处理技术还不成熟。岩溶地区的地基透水性极强，在岩溶发育的基岩上筑坝，大坝基岩、水库周边和库区渗漏通道的处理是非常重要的，同时处理的施工技术和施工工艺均较复杂。目前国内岩溶地区防渗处理施工技术主要有（速凝）膏浆灌浆技术、膜袋灌浆技术、溶洞内高喷灌浆技术、混凝土灌注技术、孔口封闭法深孔帷幕灌浆技术等施工工艺，但对于深厚覆盖层下多层岩溶地区的实践施工经验较少，使用传统岩溶防渗工艺主要存在以下缺点：一、工程地质条件复杂，钻孔过程中极易出现塌孔、掉钻、埋钻等异常情况，孔内事故较多，成孔困难，多次造孔、扫孔成本较大；二、钻灌设备较为落后，机械使用效率、劳动效率较低，施工进度缓慢；三、灌浆过程复杂，同时灌浆过程控制要求较高，灌浆扩散范围较大，灌浆材料消耗较大，浪费严重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种施工简单、质量良好、成本可控、效率高效的覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法，包括以下步骤：

S1：覆盖层跟管钻孔：在粘土及强风化覆盖层利用冲击钻机偏心钻具钻进，同时利用套管跟进护住孔壁；

S2：基岩及溶洞地层全断面钻孔：起钻并更换钻具，在基岩及溶洞地层利用冲击钻具进行全断面钻进，达到设计孔深要求结束；

S3：基岩及溶洞地层扫孔：起钻并更换钻杆及钻头，利用冲击钻机下灌浆导管，导管下端安装空心合金钻头，向下钻进扫孔，同时冲洗孔内岩屑及坍塌充填物，直到设计孔深；

S4：基岩及溶洞地层灌浆：利用导管及空心合金钻头作为回填灌浆设备，由下至上分段灌浆直至套管底部；

S5：覆盖层灌浆：利用覆盖层钻进时跟进的套管作为灌浆设备，由下至上分段灌浆直至孔口；

S6：封孔：对孔口进行封闭处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S1中，钻孔深入基岩1m结束，孔径不小于Φ150mm。

在步骤S2中，孔径在Φ130mm至Φ150mm之间。

在步骤S3中，扫孔后孔深误差小于20cm，导管管壁厚度大于3mm，孔径在Φ110mm至Φ130mm之间。

在步骤S4中，回填灌浆材料为水泥砂浆和细石混凝土。

在步骤S5中，灌浆材料为水泥浆和水泥砂浆。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法，针对深厚覆盖层下多层溶洞发育的复杂地质条件，根据不同地层条件采用冲击钻机进行跟管钻进、全断面钻进、导管扫孔相结合的钻进方式，可以快速、高效、安全地的完成钻孔成孔施工，较大程度减少复杂岩溶地层的孔内事故，可以避免多次钻孔、扫孔无法成孔的难题，利用灌浆导管做为扫孔钻杆，简化了工艺流程，节约施工成本及工期。本发明的自下而上导管回填灌浆方式，工艺流程简单、操作方便、可利用小型混凝土搅拌机及混凝土灌浆泵现场人工拌制回填溶洞常用水泥砂浆及细石混凝土，可避免回填材料的远距离运输，这样可保证灌浆的连续性，减少材料的损耗，提高施工质量，并且又能缩短施工时间、节省施工成本、提高施工效率；同时，套管灌浆利用护壁套管进行灌浆，消除了钻孔及灌浆过程中塌孔之虑，灌浆段长较短，灌浆压力足够，较小渗流通道得到有效灌注，灌浆效果良好。该施工工艺实现了在深厚覆盖层下多层溶洞发育的地层快速对基岩渗漏通道进行有效充填封堵，对渗透性较强的覆盖层进行灌浆挤密，使其胶结密实，改善覆盖层的承载力和抗变形能力，从而形成一道有效的防渗幕体，防渗效果良好，能够适用于大型围堰防渗及库区蓄水基础施工，尤其适合于在围堰快速堵漏工程中采用。

附图说明

图1是本发明覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法的施工示意图。

图2是本发明覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法的流程图。

图中各标号表示：

1、套管；2、导管。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法的一种实施例，包括以下步骤：

S1：覆盖层跟管钻孔：在粘土及强风化覆盖层利用冲击钻机偏心钻具钻进，同时利用套管1跟进护住孔壁；

S2：基岩及溶洞地层全断面钻孔：起钻并更换钻具，在基岩及溶洞地层利用冲击钻具进行全断面钻进，达到设计孔深要求结束；

S3：基岩及溶洞地层扫孔：起钻并更换钻杆及钻头，利用冲击钻机下灌浆导管2，导管2下端安装空心合金钻头，向下钻进扫孔，同时冲洗孔内岩屑及坍塌充填物，直到设计孔深；

S4：基岩及溶洞地层灌浆：利用导管2及空心合金钻头作为回填灌浆设备，由下至上分段灌浆直至套管1底部；

S5：覆盖层灌浆：利用覆盖层钻进时跟进的套管1作为灌浆设备，由下至上分段灌浆直至孔口；

S6：封孔：对孔口进行封闭处理。

本发明的覆盖层下溶洞发育地层的防渗施工方法，针对深厚覆盖层下多层溶洞发育的复杂地质条件，根据不同地层条件采用冲击钻机进行跟管钻进、全断面钻进、导管2扫孔相结合的钻进方式，可以快速、高效、安全地的完成钻孔成孔施工，较大程度减少复杂岩溶地层的孔内事故，可以避免多次钻孔、扫孔无法成孔的难题，利用灌浆导管2做为扫孔钻杆，简化了工艺流程，节约施工成本及工期。本发明的自下而上导管2回填灌浆方式，工艺流程简单、操作方便、可利用小型混凝土搅拌机及混凝土灌浆泵现场人工拌制回填溶洞常用水泥砂浆及细石混凝土，可避免回填材料的远距离运输，这样可保证灌浆的连续性，减少材料的损耗，提高施工质量，并且又能缩短施工时间、节省施工成本、提高施工效率；同时，套管1灌浆利用护壁套管1进行灌浆，消除了钻孔及灌浆过程中塌孔之虑，灌浆段长较短，灌浆压力足够，较小渗流通道得到有效灌注，灌浆效果良好。该施工工艺实现了在深厚覆盖层下多层溶洞发育的地层快速对基岩渗漏通道进行有效充填封堵，对渗透性较强的覆盖层进行灌浆挤密，使其胶结密实，改善覆盖层的承载力和抗变形能力，从而形成一道有效的防渗幕体，防渗效果良好，能够适用于大型围堰防渗及库区蓄水基础施工，尤其适合于在围堰快速堵漏工程中采用。

本实施例中，在步骤S1中，按施工图要求现场放样，场地平整后，校正冲击钻机，对覆盖层进行跟管钻进，套管1跟进护壁，钻孔深入基岩1m结束，孔径不小于Φ150mm。

本实施例中，在步骤S2中，孔径在Φ130mm至Φ150mm之间。

本实施例中，在步骤S3中，击钻起钻，更换钻杆及钻头，利用冲击钻机下灌浆导管2，导管2下端安装空心合金钻头，向下钻进扫孔，同时冲洗孔内岩屑及坍塌充填物，直到设计孔深，扫孔后孔深误差小于20cm，导管2管壁厚度大于3mm，孔径在Φ110mm至Φ130mm之间。

本实施例中，在步骤S4中，利用扫孔钻具及空心合金钻头作为回填灌浆导管，回填灌浆材料为水泥砂浆、细石混凝土，根据不同地质要求，水泥砂浆强度不宜小于M15，稠度宜控制100mm～120mm，细石混凝土强度不宜小于C15，细石混凝土中的细石的粒径宜小于10mm，坍落度宜控制240mm～260mm。将扫孔至孔底的灌浆导管2上拔50cm，通过灌浆导管2向孔内回填灌浆，根据钻孔资料分析，对存在空洞溶洞或渗漏通道的段次，直接回填细石混凝土，灌浆压力不宜小于1MPa，待细石混凝土明显灌不进地层时，变换灌注水泥砂浆进行灌注，待砂浆灌注持续减少，直至低于10L/min时，继续灌注不宜小于10min结束。本段灌浆完成后，测量灌浆导管2内空段深度，间歇10～20min后再次测量，若测得两次空段深度之差大于1m，继续灌注砂浆5～10min，重复测量和灌注，直至空段深度之差小于1m，即可结束本段灌浆。若该段次不存在空洞溶洞或渗漏通道，则直接灌注水泥砂浆，直至满足要求结束。拔灌浆导管2前，测量灌浆导管2内孔深，确定导管2深入混凝土或砂浆内深度，拔管长度必须短于导管2深入混凝土或砂浆内深度，确保导管2出口位于混凝土或砂浆内，每拔管一根，测量一次管内孔深，拔管长度不宜大于3.0m每段次。

本实施例中，在步骤S5中，利用覆盖层钻进时跟进的护壁套管1进行灌浆，灌浆材料为水泥浆、水泥砂浆，基岩内导管2回填灌浆结束后，起拔套管1，自下而上地逐段灌浆由于拔管后容易塌孔，每个灌浆段长不能太长，视地层的稳定情况而定，一般不大于3.0m。

在其它实施例中，也可起拔灌浆导管2至接触段段底上部50cm，安装灌浆塞10对接触段9进行灌浆。

本实施例中，整孔灌注完成之后，采用导管2注浆法封孔，封孔后孔口段干缩部分，先用高压风吹净孔口浮浆和污水等，再用水泥砂浆填塞密实。回填封孔必须保证孔内回填料本身填密压实，回填料与孔壁紧密结合，不留孔穴、不漏水。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。