阿尔及利亚玛乌阿纳水坝工程超深孔灌浆施工技术

1、阿尔及利亚玛乌阿纳水坝工程超深孔灌 浆施工技术毛军林张慧中国水利水电第三工程局有限公司基础建筑分局摘要：阿尔及利亚玛乌阿纳水坝因为其独特的地质情况，需要对坝棊进行超深孔防渗 帷幕灌浆。通过对钻孔过程的严格控制、灌浆技术与工艺的改进，使超深孔帷幕 灌浆施工过程中经常出现的（烧钻、钻孔事故、灌浆卡塞压力问题绕赛、灌浆结 束后灌浆赛不能正常取出以及灌浆过程中重复灌浆、扫孔工作、灌浆施工效率低、 施工成本增加）问题得到合理解决。最终顺利完成215 m超深孔帷幕灌浆施工。 总体施工进度、效率、成本、质量均满足施工计划要求，使玛乌阿纳水坝坝基防 渗帷幕灌浆工程验收合格，并满足阿尔及利亚玛乌阿纳水坝坝基防渗

2、耍求。关键词：超深孔灌浆施工;阿尔及利亚;乌阿纳水坝工程;作者简介：毛军林，男，助理工程师，从事水利水电工程地基与基础处理方面的 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本文所介绍的是玛乌阿纳(mahouane)水坝工程的右岸延仲段帷幕灌浆完成设 计工程量与增加量。对现场施工资料分析，并结合检查孔施工情况进行总结。右 岸延伸段石灰岩地层段吸浆量特大，总体单位耗灰小于50 kg/m的孔段位只有 65%。通过法国设计公司(cob)多次论证后，在右岸延伸段地质条件复杂区域， pm-0pm-310 m轴线范围内增补了 62个帷幕灌浆直孔及斜孔，最大孔深215 m。1工程概况玛乌阿纳水坝位于阿尔及利亚赛提夫市（s6ttf）玛乌阿纳镇，最大坝高88 m， 坝顶长884 m，库容1.48亿

7、m，坝体为粘土心墙土石坝。该大坝是属于“西部水 体系”项目的一部分，该项目旨在每年从北向南调度大约1.18亿m的水以便灌 溉大约13 000 ha的田地以及加强赛提夫市（s6tif）城市的自来水网络。玛乌阿纳水坝项目由阿尔及利亚国家投资，法国坤伦贝尔设计咨询局（coyne rt brllter）设计和监理，工程依照欧洲规范设计和施工。大坝棊础主要由泥灰岩、石灰岩构成，河谷底部和两岸下部地层主要为泥灰岩， 底部泥灰岩较为完整，右岸下部（坝顶以下24 m）为破碎粘土质泥灰岩，上部 为石灰岩，左岸下部分为强风化泥灰岩，中部出露约100 m长的破碎石灰岩岩层, 上部由厚12 m的冲积层、砂岩和泥灰岩构

8、成。设计地质专家认为:泥灰岩颜色主要是深灰色，强度较弱，具冇沿沉积层面迅速 崩解的显著特点，在47bars的压水压力下，较差的泥灰岩可以被水压击穿， 其渗透性显著增加，压水试验曲线表现为冲蚀型或扩张型。右坝肩主要是石灰岩,存在厚层土石互层崩积体，河床以左大坝基础主要为泥灰岩，也有石灰岩存在， 河床以右大坝基础主要是石灰岩，石灰岩的渗透性比较大，石灰岩的渗透性范 围是0.53、5.47ul。因此，必须在整个坝基上进行防渗帷幕灌浆，单排孔，深 度4（t60m,右岸向上游延伸500m,左岸向上游延伸410m，总防渗轴线长1844 m,预计钻孔32 000 m。2施工技术参数（见表1）玛乌阿纳水坝防渗

9、帷幕为单排帷幕，孔序分为i、ii、iii序施工。孔距为2. 5 m, 孔径不小于59 mm,采用孔序间加密原则。当iii序孔单位注入量大于50 kg/m吋， 需要加密布置iv序孔，iv序孔深按iii序孔单位注入量大于50 kg/m段位棊础上加 深1段（5 m），并且终孔两段单位注入量小于50 kg/m为止，总孔深不超过帷 幕防渗底线。以此类推直至vii序孔。玛乌阿纳水坝防渗帷幕釆用的水泥浆液是现成做实验确定的24号和58号两组浆 液配合比。开灌必须使用24号浆液，灌入100150 l/m后，压力p2bars ii无 明显变化时（无升压趋势），变浆使用58号浆液。玛乌阿纳水坝的帷幕灌浆方法采用g

10、1n灌浆法。自下而上分段卡塞灌浆。3施工资料分析玛乌阿纳水坝右岸延伸段帷幕灌浆按设计监理要求完成了设计工程量与增加量。 但是因右岸延伸段石灰岩地层段吸浆量特大，检查孔没满足设计要求，需要分 析原因。右岸延仲段帷幕灌浆施工完成孔资料分析是通过，从i序孔到vi序孔的单位注 入灰量和右岸延伸段帷幕灌浆各次序孔单位注入量频率曲线和累计频率曲线图 来进行分析得出。右岸延伸段（pm-0. 0ctpm-505. 00）帷幕灌浆汇总分析见表2。段号段位/m段长/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)帷幕灌浆汇总分析表下载原表_孔数灌浆总长注灰/kg单位/ (kg孔序/个/ 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(合计89539 133.84 230 593.910从表2屮可以淸楚看到:右岸延伸段(pm-0.

12、 0ctpm-505. 00)的帷幕灌浆施工结 果分析是符合灌浆规律的。从i序孔到v序孔的单位注入灰量呈逐渐减小趋势较 为显著。v序孔到vi序孔的单位注入灰量减小趋势缓慢，分析原因主要是采用 gtn灌浆法的局部缺陷。4前期施工总结分析经过对己完成孔现场资料整理分析总结，造成后续孔单耗高于50 kg/m的原因主 要是因为gin灌浆的局部限制，石灰岩灌浆区域的加密孔已经增加到vi序孔， 孔间距只有0.3 m,并且吸浆量较大2-5。对帷幕防渗墙的形成是不可置疑的， 但是在后续的检査过程中部分孔段并没有满足设计要求。分析原因冇：（1）从取 芯情况分析石灰岩地层的裂隙严重，部分地层岩石破碎严重；（2）

13、i序孔到vi序 孔的灌浆采用的g1n值的限制原因使部分孔段的灌浆一直不能填充密实而结束。5超深孔布置分析通过分析原因，法国设计公司（c0b）多次论证后，在右岸延伸段地质条件复杂 区域，310 m轴线范围增补62个帷幕灌浆直孔及斜孔。对此区域的石灰岩地 层补灌处理。施工孔深按入泥灰岩2段（10 m）来控制，其中一序孔按前期勘察 资料在接近泥灰岩地区10 m左右开始取芯，来确定石灰岩与泥灰岩的接触段。 但是由于前期的勘探资料不准确，帷幕孔深度大大超过预期，如p-125、p-105 已经钻孔至215 m仍然未见泥灰岩，针对这样深度的帷幕灌浆施工难度较人、施 工进度慢、材料的耗费较严重。6超深孔施工参

14、数根据前期施工资料分析总结，玛乌阿纳水坝右岸帷幕灌浆新增加工程量施工，全部取消gtn灌浆结束标准。统一为lx<2 l/min延续20 min结束，对于最后 两段要求单位吸浆量<50 kg/m，否则需要加深孔深，加深原则为21m内按照3 m 段长加深，21 m以后按照5 m段加深。如果遇见超大吸浆量的段位，每段灌注 50 000 l,待凝24 h扫孔复灌。灌浆压力及其余施工参数均根据超深孔现场实 际情况进行了调整。具体灌浆分段、压力、结朿标准参数详见表3。段位段长石灰岩灌浆/ m/m压力/ 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超深孔施工难点由于前期的勘探资料不准确，帷幕孔深度大大超过预期，部分孔钻孔至215 m 仍然未见泥灰岩，原设计只有60 m的帷幕孔深，现陡增深度到200多m，针对 以上施工问题，造成帷幕灌浆施工难度大，在施工过程屮存在的难点，具体分 析如下：（1）钻孔施工难度大，容易造成烧钻、等情况（主要是深孔段漏水严重 造成）；（2）灌浆压力最大为3 mpa,对215 m的孔深卡塞及管路的堵塞严重；（3） 灌浆自下而上分段卡塞纯式压灌浆，栓塞充气压力7 mpa,

16、卡塞难度大；（4）根 据现场施工中存在的绕塞、地表冒浆等问题；（5）对于钻孔过程中发现漏水；（6） 对于钻孔过程屮的塌孔。8施工措施及处理办法针对以上施工过程中存在的施工难点等问题，征得法国设计驻现场监理工程师 同意，会议决定现场采用以下办法操作，达到保证施工质量加快施工进度的措 施。1）超深孔钻孔控制流程。交接孔注水检査-钻孔材料及钻机检査一下钻杆（钻 杆对接采用麻绳密封防止漏水）一系统高压清水冲洗孔（钻机立轴上下活动返 清水为止）-钻进、冲洗冷却（根据施工经验钻进过程中定时或遇到特殊地层时 对钻孔冲洗，冲洗吋间不少于20 min,并上下活动立轴返清水）一-钻孔结 束-系统高压清水冲洗孔（钻

17、机立轴上下活动返清水为止）一检查孔内漏水情 况一起钻杆（起钻过程中检査钻杆、接手磨损情况）一孔口保护（施工过程中特 殊情况记录）一钻机及材料维修养护。超深孔钻孔施工前耍仔细检查钻杆、接手、 钻具、钻头等，防止在下钻后钻杆不通等因素造成钻杆断裂事故。2）深孔卡塞问题，高压水涨塞，栓塞不能冋缩，气压设备目前工程使用的一般 达不到需要压力，只好考虑高压充气瓶解决这一问题，由于高压气瓶减压装置， 高压减压后只能达到1.5 mpa,还是不能满足施工需要。为此，项目部成立技术 攻关小组，通过进行研宄，最终通过车工、钳工和互配合，钻灌人员参与试验， 解决了由高压储气瓶12 mpa压力减压到7 mpa压力的装

18、置问题，通过多次试验 及现场使用该装置安全可靠，满足施工要求。3）对于地表冒浆。如果某一段连续发生冒浆3次，可调整灌浆用浆液，由24 号浆液改为58号浆液进行灌浆。4）灌浆过程中发现绕塞。如果在3 m段长内绕塞，可以在卡塞位置上0.5 m或 者1.0 m的位置进行卡塞灌浆，如果仍然发生绕塞现象，可以再次上提lm,直 至找到不绕塞的位置进行注浆待凝24 h后扫孔复灌。注意注浆位置不能超过绕 塞段位1 m;如果在5 m段长内发生绕塞现象，停止灌浆，松开栓塞，用清水把 孔内浆液冲洗干浄。然后把栓塞下降0.5 m，先用清水试压，如果绕塞，继续下 降0.5 m，直至卡住栓塞不绕塞，但是段长不能小于3 m

19、，如果下降到3 m的段长还是绕塞可对5 m段注浆待凝后扫孔复灌。注意注浆位罝不能超过绕塞段位1 mo5）对于钻孔过程中发现漏水。如果钻孔过程中发现孔u不返水或者孔1_1返水减 少，可自下而上对此段位进行灌浆，并丑可一直灌浆至孔门待凝24 h后钻进下 部分钻孔。举例说明：如果在52.5 m处发现漏水，可先把孔深钻至55 m，然后 卡塞到50 m进行自下而上灌浆。6）对于钻孔过程中的塌孔。（1）对于地层不稳定的钻孔，可以一次性钻孔到第 七段，也就是21m,然后自下而上进行灌浆，待凝12 h后扫孔，进行下半部孔 深的钻孔。（2）如果孔深在3 m的段长闪，塌孔深度小于或等于1 m,则可以 自塌孔部位自下而上灌浆至孔口待凝12 h后扫孔，进行下半部孔深的钻孔;如果 塌孔深度大于1 m，则对塌孔部位深度进行零压力注浆，待凝12 h后，可进行 塌孔部位上部段位的灌浆或者进行下半部孔深的钻孔。注意注浆部位不能超过塌 孔部位1 m （灌后待凝时间可根据现场实际情况确定，不小于12 h）。9施工成效通过施工措施及处理办法，使玛乌阿纳水坝防渗帷幕