深孔帷幕灌浆孔内事故预防与处理措施

    灌浆是指通过钻孔或置入的孔管向地层或构筑物中的孔隙灌入一种或几种浆液，浆液最终形成具有一定强度和阻水性能的结石的施工方法。深孔帷幕灌浆即通过对一排或多排连续的钻孔进行灌浆，从而达到减少坝基及两岸岩土体中的渗流量、降低渗漏损失、保持渗透稳定的目的。目前帷幕灌浆已广泛应用于大坝坝基防渗，且大都采用工艺较成熟的孔口封闭、孔内循环、自上而下灌浆法，该种灌浆方法相对纯压灌浆法虽然效果较好，但极易出现尾管凝结的事故，特别是在深孔帷幕灌浆时，一旦出现埋管事故，处理起来费时、费工、耽误工期，严重时导致钻孔报废，在灌浆过程中应极力避免这种事故。

一、 事故原因分析

出现孔内事故一般情况下主要有以下几种因素：

1) 外界因素：施工过程中突然停电、停水；

2) 设备故障：主要是钻机、三缸泵的问题；

3) 孔内堵塞：洗孔不彻底，孔内杂质过多，进浆、回浆过滤不彻底，逐渐沉积在孔底，造成埋管。

4) 地层因素：垮孔严重导致埋管，渗漏量过大，回浆太小，流速过低、浆液初凝埋管；

5) 回浆返浓：主要出现在裂隙细小或煤层中，吸水不吸浆，导致回浆变浓，浆液温度变高，达到一定程度时，浆液初凝；

6) 材料因素：钻杆脱扣或断裂；

7) 人为因素：责任心不足、现场处理方法不正确。

二、 预防措施

针对以上分析的因素，下面将有列出有效的预防措施：

1) 施工前详细了解地层地质情况，特别要关注断层、破碎带、挤压带、卸荷带等特殊地层的位置及特点，有针对性的选择合理的施工工艺，制定有效的预防与处理措施；

2) 施工前做好充分的准备，配备发电机组，防止突然停电，施工时电工定期对所有线路、电器设施进行检查，发现隐患及时处理；

3) 各孔段灌浆前按照规范要求进行洗孔，对于孔深大于60米的钻孔，洗孔时间不得小于30min，具备条件时尽量采用压力脉冲方式洗孔；

4) 检查灌浆管路连接是否完好，是否堵塞，各种监测一起监测仪器是否正常；

5) 定期检查钻机、三缸泵等机械，使其保持良好的工作状态；

6) 下射浆管前仔细检查钻杆有无破损、滑丝等现象，另外钻杆尽量采用锥度钻杆，上好密封圈，灌浆时钻杆转动速度不能产生突降，否则容易将钻杆甩脱扣，另外可以采用0.5～0.8m花管，底部做成半球形，灌浆时直接接触孔底。

7) 灌浆时对进回浆均要进行过滤，防止堵塞管路。

8) 灌浆时控制好灌浆压力使之与吸浆量的匹配，保证回浆量大于15L/min，若回浆量一直较小，即使压力为零时仍小于15L/min则考虑先换用纯压式灌浆，然后扫孔复灌。

9) 灌浆过程中应定时转动钻杆，忌用过高速，速度过高容易导致浆液温度升高过快，加速初凝。

10) 随时查看回浆，测试比重，发现回浆返浓时立即进行置换新浆处理，严重时直接采用清水置换。

11) 加强操作人员的技能培训，做好分工，落实岗位责任制。

三、 处理措施

在出现孔内事故时，要做到“判断准确、方案可行、材料节省、行动迅速、有效实施” ，具体实施步骤如下： 

针对帷幕灌浆经常出现的一些事故，主要是孔内浆液初凝和孔内垮孔造成埋钻，可参考执行以下处理措施：

1) 出现钻机负荷较大，转动困难时，说明孔内浆液已逐步初凝，钻杆与孔壁间隙变小，摩擦力变大，此时首先加大泵量，将压力降至零，加强孔内浆液流动速度和流量，同时采用高速转动钻杆，若效果不明显，应立即用清水置换孔内浆液，转动和上下活动钻杆；

2) 如果经过长时间处理，钻杆无法转动和上下活动，则应尽量采用大吊锤进行上下打，直到钻杆松动后再加水循环，并转动和上下活动钻杆；

3) 如果打吊锤方法无明显效果，应及时返脱孔内钻杆，返钻时尽量加大钻机提引力，以期从较深处返脱；

4) 采用长钻具进行扫孔，扫一段后返出该段钻杆，再继续扫下一段，再返，如此反复，直至全部事故处理完毕。在开始扫孔时由于钻孔孔壁附着有水泥结石，操作不慎极易偏离原钻孔，所以在钻头前应加导向装置，直至达到事故钻杆顶部位置以后采用常规钻具沿钻杆进行扫孔。

四、 应用

紫坪铺水利枢纽工程帷幕灌浆累计工程量达14万米，施工区域内地质条件复杂，地层以煤层、煤质页岩、砂岩为主，断层较多、较厚，且分布有大量煤洞采空区，帷幕灌浆孔深最深达166.0米,地质条件复杂、施工难度大为国内之罕见。在施工初期阶段，由于对相关地层灌浆无类似工程经验，频频出现孔内事故，给工程进度和成本带来一定影响，后来项目部制定了详细事故预防与处理措施，并加强操作人员的技术管理与培训，取得了良好的效果，保证了施工进度，降低了工程成本，目前灌浆工程进展顺利，满足工程总体进度要求。

五、 总结

随着科学技术水平的不断提高，特别是水利水电工程领域的科技含量以及施工技术水平的提高，针对深孔帷幕灌浆的施工工艺和浆液材料等方面也将有很大的突破，要想彻底解决孔内事故的问题，最有效的办法是从工艺、材料、施工设备这几方面着手进行研究，以获得最佳的经济效益。