CN111424695A - 一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法，包括以下步骤：S1、进行深埋岩溶管道勘探；S2、根据勘探结果确定施工场所，向岩溶管道进行投料孔和灌浆孔的钻孔；S3、在灌浆孔内预埋花管或组合花管，花管或组合花管底部下放至岩溶管道底部；S4、依次自投料孔向岩溶管道顺序投放土工布、投放骨料、灌注流态混凝土，逐步降低岩溶管道的水流速；S5、从灌浆孔向岩溶管道内灌注浆液，实现岩溶管道的彻底封堵。本发明能节约封堵材料且封堵体的密实度、整体性和抗渗性良好。

Description

一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及水利水电地基与基础处理工程岩溶防渗施工领域，具体涉及一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法（固定建筑物）。

背景技术

我国广西、贵州、云南、四川、重庆等省区河流众多，水资源丰富，建设了大量水利水电设施，同时，该地区也是世界上岩溶发育最为典型的区域之一。由于岩溶地区地质条件复杂、岩溶发育的不可预见性、岩溶发育及渗漏的不均一性等，水利水电工程坝基及库区极易出现沿岩溶管道渗漏，当岩溶管道发育深度较大且有水流时，对岩溶管道进行防渗封堵施工比一般岩溶管道封堵难度大。

目前，岩溶封堵处理时机一般选在建筑物挡水前进行处理，此时岩溶管道内无水流或水流量较小，水流对岩溶管道的封堵影响较小，有利于岩溶的封堵。目前，针对管道型岩溶的封堵方式：当岩溶埋深较浅时，可通过开挖施工隧洞进入岩溶空洞内部，对溶洞进行清挖、支护，建造混凝土堵头进行封堵；埋深较深时，一般通过钻孔向空洞内灌注混凝土、膏浆、水泥浆等材料进行封堵。在水流较小的情况下，以上两种方式一般能够取得较好的封堵效果，但当水流条件发生变化时，如在工程运行过程中，因长期高水头作用导致深埋管道型岩溶被击穿，采取以上封堵方式存在较大弊端，具体表现为：采用开挖施工隧洞封堵方式，需要开闸放水以降低库水位，造成大量水资源的浪费，成本高，工期长；采用常规灌混凝土或灌浆方法封堵，在回填封堵料初始，由于岩溶管道内水流流速较高，一般颗粒状回填料容易被水流冲走，水流造成的封堵材料冲蚀流失严重，材料用量大，成本高，封堵效果差，破坏生态环境等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种节约封堵材料且封堵体的密实度、整体性和抗渗性良好的深埋岩溶管道的防渗堵漏方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法，包括以下步骤：

S1、进行深埋岩溶管道勘探；

S2、根据勘探结果确定施工场所，向岩溶管道进行投料孔和灌浆孔的钻孔；

S3、在灌浆孔内预埋花管或组合花管，花管或组合花管底部下放至岩溶管道底部；

S4、依次自投料孔向岩溶管道顺序投放土工布、投放骨料、灌注流态混凝土，逐步降低岩溶管道的水流速；

S5、从灌浆孔中预埋的花管或组合花管向岩溶管道内灌注浆液，实现岩溶管道的彻底封堵。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述步骤S2中，所述投料孔和灌浆孔的孔径分别为D1、D2，其中D1＞D2。

所述步骤S3中，位于岩溶管道范围内的所述花管或花管组的外壁开设有花眼。

所述步骤S4具体包括以下步骤：

S4-1、向岩溶管道内投放土工布，当岩溶管道内水流流速降低到预设值时，停止投放土工布；

S4-2、向岩溶管道内投放骨料，当骨料投放的数量到预设量时，使用钻杆对骨料进行振捣，扩大骨料的分布范围，当骨料顶部与岩溶管道顶部的距离不大于10cm，且振捣骨料后骨料堆积高度不变时，停止投放骨料；

S4-3、向岩溶管道内灌注流态混凝土直至流态混凝土灌不进为止。

所述步骤S4中，所述土工布一端连接有重物固定件，防止土工布被水流冲走。

所述步骤S4中，所述骨料为砂石料或混合料。

所述步骤S4中，所述流态混凝土为高流态混凝土。

所述步骤S4中，采用直升导管工艺或压灌工艺投放流态混凝土。

所述步骤S4中，采用钻杆对骨料进行振捣。

所述步骤S5中，所述浆液为纯水泥浆液或水泥-水玻璃双浆液。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明依次采用土工布、骨料、流态混凝土、浆液多种材料分步进行回填，逐步降低岩溶管道水流速和流量，逐步提高封堵体的密实度、整体性和抗渗性，最终实现岩溶管道的彻底封堵，达到防渗目的，避免了采用单一材料封堵造成的材料浪费、时间长、可靠性差、成本高等问题。

（2）本发明在开始封堵时，先采用土工布作为回填料，对阻塞岩溶管道、降低水流流速及防止颗粒状回填料的大量流失起到了重要作用。土工布具有较高的强度和良好的柔韧性，向岩溶管道内投入土工布，在水流的冲击下土工布沿蜿蜒曲折的岩溶管道向下游移动，在重物固定件（铁块重物）的拖拽或在凸出的岩石或粗糙的岩壁阻挡作用下，土工布很容易挂附在狭窄的溶缝处，从而减小水流通道，降低水流流速。与其他材料相比，采取投土工布降低岩溶管道水流速具有无可比拟的优势。

（3）本发明向岩溶管道内投入土工布之后，再通过投料孔向下投骨料，在前一工序降低水流流速的基础上以及土工布的阻挡作用下，大部分骨料沉积在投料孔附近，随着骨料的堆积，水流流速进一步降低，从而减少了骨料的损耗，提高了骨料的利用率。

（4）本发明在投放骨料后灌注流态混凝土主要有两个作用，一是利用较高的混凝土回填强度快速回填岩溶通道顶部空腔，阻断水流；二是流态混凝土在自重或泵压作用下向周边空洞、缝隙、骨料孔隙流动，所含的水泥砂浆可渗入到骨料空隙中，阻断骨料间隙中的水流，对骨料堆起到胶结作用，提高骨料堆的整体性，通常经过灌注流态混凝土后可实现切断岩溶管道大流量水流。

（5）本发明最后通过前期预埋的花管或组合花管对回填料（土工布、骨料、流态混凝土）进行灌浆，具有良好流动性的浆液，在较高的灌浆压力下填充已形成的封堵堆体周边间歇和内部孔隙，使已回填的骨料固结，彻底阻断水流，提高封堵体的整体性和抗渗性。

（6）本发明根据岩溶勘探结果布置多种孔径钻孔（灌浆孔和投料孔），在具体实施例中，混凝土下料孔孔径不小于Φ150mm，骨料下料孔孔径不小于Φ200mm，灌浆孔孔径不小于Φ90mm，满足了不同封堵回填料顺利进入岩溶空腔的需求。

附图说明

图1是本发明实施例1的工艺流程图。

图2是本发明实施例1的施工示意图。

图中各标号表示：1、投料孔；2、灌浆孔；3、组合花管；4、孔口管；5、土工布；6、骨料；7、流态混凝土；8、施工隧洞；9、岩溶管道。

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。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。

实施例1：

如图1和2所示，本实施例的一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法，包括以下步骤：

第一步，进行深埋岩溶管道9勘探。

封堵施工前，对岩溶区地形、地貌、溶蚀发育情况、岩溶进出水部位、水流形态等情况，结合初设阶段及施工阶段的补充勘察资料，初步判断岩溶管道9的可能发育的部位、深度，然后在其邻近范围沿帷幕轴线按2m间距布置勘探孔，钻孔顺序为从一端向另一端或从中间向两边，钻孔完成后采用地质雷达、孔内电视、示踪试验、CT穿透、水下声呐等多种手段相结合，查明岩溶管道9的准确位置、规模、分布形态及水文地质条件，绘制岩溶地质平剖面图。

第二步，钻投料孔1及灌浆孔2。

岩溶管道9封堵位置一般设在防渗帷幕轴线上，根据施工的具体条件，选择合适的施工场所进行投料孔1及灌浆孔2的钻孔，本实施例选择在施工隧洞8开展深埋岩溶管道9的封堵防渗施工，岩溶水头低于施工隧洞8底板高程2m，在施工隧洞8与岩溶管道9水平相交位置进行投料孔1及灌浆孔2的钻孔，孔位的布置均匀覆盖岩溶管道9封堵范围，如投料孔1或灌浆孔2孔位与岩溶勘探孔孔位重合，可直接或扩孔后加以利用。投料孔1兼作混凝土下料孔，孔径Φ200mm，灌浆孔2孔径Φ90mm。

在其他实施例中，如果施工场所为露天，可采用冲击钻或回转钻进方式钻孔，如果施工场所为隧洞，一般采用回转钻进方式钻孔。

在其他实施例中，混凝土下料孔孔径不小于Φ150mm，骨料下料孔孔径不小于Φ200mm，灌浆孔2孔径不小于Φ90mm。钻孔（投料孔1及灌浆孔2）应均匀覆盖岩溶管道9封堵范围，数量不少于3个。

第三步，在灌浆孔2预埋花管或组合花管3。

灌浆孔2钻孔完成后，在灌浆孔2全孔段预埋组合花管3，组合花管3由多组上下错开（或长度不一致）的φ20mm灌浆管捆绑制作而成，组合花管3下端下放至岩溶管道9底部，处于岩溶管道9范围内的管段均匀开设间距50cm、孔径5mm的花眼。

第四步，从钻孔向岩溶管道9投入土工布5。

在投料前，为减少灌浆过程中水泥浆液或细骨料的流失，向溶洞中投入一定的土工布5布条。土工布5布条一边或一个方向的边角用重物固定件（本实施例为铁块或混凝土块）绑住，既防止土工布5布条随水流冲走，又可以使其按水流方向铺开。当施工工作面高于岩溶管道9内水头时，可通过投入一定大小的土工布5，使其顺水流流向下游，充填溶腔，以降低防渗处理部位的水流速，达到较好的防止水泥浆液和细骨料的流失的作用。

本实施例中，采用布条尺寸为1m×5m、1m×2.5m（宽×长）为土工布5，土工布5一边或一个方向的边角用短钢筋绑住，绑好后将短钢筋投入投料孔1，土工布5在钢筋自重带动下落入岩溶管道9。开始阶段时采用尺寸较大的布条，投入一定量后改用小尺寸布条。投料过程中，每投入2～4块土工布5后，向投放孔中放入水下摄像头观察一次土工布5的状态和水流状态，当发现水流流速有较大幅度减小或土工布5逐渐堆积到投料孔1附近时，可停止土工布5投料。

第五步，从投料孔1向岩溶管道9投骨料6。

在大口径的投料孔1内投入骨料6，以降低岩溶管道9内水流流速。骨料6可为砂石料或混合料，应具有较好的级配。当施工工作面低于岩溶管道9内水头时，为防止岩溶内水流涌出淹没工作面，投料时应先投上游孔，后投下游孔；当施工工作面高于岩溶内水头时，为确保投料饱满，投料时应先投下游孔，后投上游孔。每投入一定量后，采用钻机下入钻杆对骨料6堆进行旋转振捣，扩大骨料6的分布范围，防止骨料6快速堆积造成投料孔1堵塞，提高投料孔1的利用率。当骨料6回填至距洞顶约10cm且骨料6在钻杆振捣下不再下降时停止投料，顶部空间用于灌注流态混凝土7。

采用的骨料6粒径一般不超过40mm，投骨料6的开始阶段宜采用粗骨料占比较大的骨料6，当发现骨料6逐渐向投料孔1堆积时，逐渐改投级配良好的骨料6。

第六步，灌注流态混凝土7。

混凝土7灌注工艺分为直升导管工艺和压灌工艺两种。

直升导管工艺流程为：下设导管→连接泵管或料斗→下料→提升导管。

灌注导管直径不小于130mm，导管与投料孔1孔壁之间留有20mm以上间隙，导管下设至溶洞底部，导管之间接头需进行密闭试验，不得漏气。采用泵送混凝土7时，导管可直接连接泵管，孔口导管转弯位置宜布置一道上行弯管；采用自卸式混凝土罐车灌注时，采用孔口集料斗下料。下料前采用稀水泥砂浆润管，下料连续进行，间隔时间超过30min时及时活动导管，送料不及时时需预留一部分灌注料活动管路。溶洞内灌注一定高度后需及时提升导管，一般2～6m提升一次。

本实施例采用压灌工艺，流程为：埋设孔口管4→连接泵管→灌注。

在投料孔1孔口埋设孔口管4，孔口管4长度约2m，上端焊接法兰。灌注前，将混凝土泵管与孔口管4连接，利用灌浆孔2作为泄压孔。采用混凝土泵通过投料孔1向岩溶管道9内灌入流态混凝土7，直至灌不进为止。本实施例的流态混凝土7为高流态微膨胀混凝土。

第七步，灌浆。

一般采用水泥-水玻璃双液灌注。为确保水泥-水玻璃双液在地层中有效混合，既要求浆液在地层中有一定扩散范围又要确保水泥浆液和水玻璃能够相互渗透。

本实施例中组合花管3由一束不同长度的花管集束而成，每两根花管为一组，采用胶带绑扎。采用组合花管3自下而上分组灌注水泥-水玻璃浆液灌浆，每组组合花管3的上部灌浆管灌注水玻璃，下部灌浆管灌注水泥浆液，水玻璃和水泥浆液的灌浆进浆压力保持基本一致。采用双液灌注长时间达不到结束标准时，每组组合花管3上、下部灌浆管可反复交替灌注水玻璃或水泥浆液。当采用双液灌注短时间内即能达到结束标准时，停止灌注水玻璃，适当增大水泥浆液灌浆压力继续灌注，直至达到设计规定的结束标准。

灌浆完毕后取出组合花管3，结束灌浆。

本实施例经过以上设计，形成了满足设计需要的深埋岩溶管道9空腔内封堵体，实现了对深埋岩溶管道9的封堵防渗目标。

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。

Claims (10)

1.一种深埋岩溶管道的防渗堵漏方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、进行深埋岩溶管道（9）勘探；

S2、根据勘探结果确定施工场所，向岩溶管道（9）进行投料孔（1）和灌浆孔（2）的钻孔；

S3、在灌浆孔（2）内预埋花管或组合花管（3），花管或组合花管（3）底部下放至岩溶管道（9）底部；

S4、依次自投料孔（1）向岩溶管道（9）顺序投放土工布（5）、投放骨料（6）、灌注流态混凝土（7），逐步降低岩溶管道（9）的水流速；

S5、从灌浆孔（2）中预埋的花管或组合花管（3）向岩溶管道（9）内灌注浆液，实现岩溶管道（9）的彻底封堵。

2.根据权利要求1所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述投料孔（1）和灌浆孔（2）的孔径分别为D1、D2，其中D1＞D2。

3.根据权利要求1所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S3中，位于岩溶管道（9）范围内的所述花管或组合花管（3）的外壁开设有花眼。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：

S4-1、向岩溶管道（9）内投放土工布（5），当岩溶管道（9）内水流流速降低到预设值时，停止投放土工布（5）；

S4-2、向岩溶管道（9）内投放骨料（6），当骨料（6）投放的数量到预设量时，对骨料（6）进行振捣，扩大骨料（6）的分布范围，当骨料（6）顶部与岩溶管道（9）顶部的距离不大于10cm，且振捣骨料（6）后骨料（6）堆积高度不变时，停止投放骨料（6）；

S4-3、向岩溶管道（9）内灌注流态混凝土（7）直至流态混凝土（7）灌不进为止。

5.根据权利要求4所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述土工布（5）一端连接有重物固定件，防止土工布（5）被水流冲走。

6.根据权利要求4所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述骨料（6）为砂石料或混合料。

7.根据权利要求4所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述流态混凝土（7）为高流态混凝土。

8.根据权利要求4所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4中，采用直升导管工艺或压灌工艺投放流态混凝土（7）。

9.根据权利要求4所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S4中，采用钻杆对骨料（6）进行振捣。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的防渗堵漏方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述浆液为纯水泥浆液或水泥-水玻璃双浆液。

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