[循环式水压灌浆塞抱塞原因及解决方法] 主循环系统中缺水或水压不足

　　摘要 本文由循环式水压灌浆塞的原理开始阐述，重点分析抱塞的原因，以及针对不同原因而采取的防止抱塞的措施，最后提出一些抱塞后的处理建议。 　　关键词 灌浆塞；抱塞；固结灌浆；溪洛渡
　　中图分类号TM622 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0097-02
　　1 工程概况
　　溪洛渡水电站位于青藏高原、云贵高原向四川盆地的过渡带，地处四川省雷波县与云南永善县接壤的溪洛渡峡谷段，是金沙江下游河段开发规划中的第3个梯级，也是《长江流域综合利用规划要点报告》推荐的金沙江开发第一期工程之一。工程以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合效益，并可为下游电站进行梯级补偿，主要供电华东、华中地区，兼顾川、滇两省用电需要，是金沙江“西电东送”距离最近的骨干电源之一。溪洛渡水电站是金沙江下游四个巨型水电站中最大的一个，总装机容量为1 260万kW，是国内目前仅次于三峡电站的第二大水电站。
　　溪洛渡水电站大坝为混凝土双曲拱坝，坝高278m，正常蓄水位600m，最大水头230m，对坝基的物理、力学性能要求高。大坝建基面地层均为二叠系上统峨眉山玄武岩（P2β），建基面岩体类型主要为Ⅲ1和Ⅱ类岩体，岩体结构类型主要为次块状、块状、镶嵌碎裂结构等。在玄武岩地层中广泛分布着层间错动带、层内错动带、挤压带以及节理裂隙等，这些地质构造对坝基岩体的整体性、均质性带来了不利的影响，同时根据目前勘探资料显示，河床坝段建基面以下尚有部份物理力学性能较差的Ⅲ2岩体，因此需对全坝基及上、下游坝踵、坝趾区的一定范围内采取固结灌浆，以提高坝基岩体的均质性、整体性，增强坝基的承载能力、抗变形能力和防渗能力。
　　笔者参建的18#坝段坝体固结灌浆工程量为15 041.0m，19#坝段为13 596.7m，根据施工总进度安排，两个坝段均采用“三进三出”的方式，即利用大坝混凝土浇筑的间歇期，各三次进场完成，第四次进行灌后检查孔施工。故工程固结灌浆工期紧，且与大坝混凝土施工相互影响，要求短时间内组织大量的施工资源（钻孔、灌浆及制浆设备等），同时作业面转换频繁，对工程总体进度影响大，必须统筹安排固结灌浆施工与大坝混凝土混凝土浇筑施工。
　　2 循环式水压灌浆塞的引入
　　溪洛渡大坝基础固结灌浆且具有以下特性：
　　1）地质条件复杂，在一定范围内地质条件差，钻孔出现掉块、塌孔、涌水等，大部分灌浆段灌注时间长，单耗较大；2）固结灌浆压力较大，最大可达3.5MPa；3）为加快施工进度采取了采用CM351全液压风动冲击钻造孔，钻孔孔壁粗糙；4）工程量大，且受混凝土浇筑影响，需要尽快完成固结灌浆施工；
　　据此，若使用常规的机械塞进行灌浆时存在两个主要问题，一是由于塞身较短，胶球膨胀范围有限，加之钻孔孔径不够标准，较难一次性将灌浆塞卡好；二是在较大的压力下进行灌浆，容易将灌浆塞卡死在孔内，造成孔内事故，报废钻孔，影响施工进度。为此本工程使用先进的循环式水压灌浆塞，孔内卡塞自上而下灌浆，不但节约孔内占浆、有利于施工工期，还具有不需要扫孔等优点。由于其自身塞身较长，胶塞耐压性能好、膨胀范围大，可满足高压力灌浆的需要，减少因灌浆塞原因造成孔内事故的可能性，同时可在一定范围内满足不同孔径的灌浆需要，减少施工时起下塞的劳动强度，加快施工进度。
　　3 发生抱塞的主要原因
　　当灌浆结束，并将水压塞胶囊压力完全卸掉后，塞子无法取出，被凝固在孔内的现象，俗称“抱塞”。
　　分析发生抱塞的主要原因如下：
　　1）地质条件差，裂隙发育，水泥浆液在高压下沿孔壁裂隙绕上至塞子上部，造成抱塞；2）风动钻机造孔孔壁粗糙，取塞时塞子与孔壁摩擦力增大；3）塞子上部的孔壁掉快，或者有石块、泥沙由孔口落入，在提升塞子时石块或泥沙卡在孔壁和塞子胶囊之间，越提越卡紧；4）灌浆时间长，不易结束，水泥浆液初凝将塞子下部筑死；5）塞子卸压，水泥浆液绕至塞子顶部。
　　4 防止“抱塞”的措施
　　实际施工造成抱塞的原因较复杂，根据不同的情况分析原因，以采取不同的措施。
　　1）防止地层条件差造成抱塞
　　当地层破碎，陡倾角节理裂隙发育，特别是采用自下而上分段灌浆而灌浆时间又较长时，易出现绕塞返浆造成灌浆塞被凝固在孔内。在钻孔过程中，应密切注意地层的变化情况，结合钻孔取芯分析地层破碎程度、裂隙大小等，并根据灌前压水试验的透水率，初步判断该孔段的吸浆情况。尤其是Ⅰ序孔或者判断为地层破碎、吸浆量将会很大的孔段，应向孔内下入1根适宜的管子（钢管或塑料管）至塞顶，并用风或水进行冲洗，直到灌浆结束。当灌浆时间较长，迟迟不能结束时，无论孔口是否有浆液返出，均向孔内下入1根适宜的管子（钢管或塑料管）至塞顶，并用风或水进行冲洗，直到灌浆结束。
　　对于Ⅰ序孔采用自上而下分段灌浆，全面了解地层性质（完整性、可灌性），同时亦提高了地层的完整性，Ⅱ、Ⅲ序孔根据具体情况确定采用自上而下分段灌浆或自下而上分段灌浆。
　　为防止塞子上部孔壁掉快，在塞子提升时将塞子卡死；同时，为防止出现绕塞的情况，在采用自上而下分段灌浆时，孔段灌浆结束后不立即进行扫孔而待凝一定的时间再扫孔，确保灌浆孔段的灌浆护壁效果，从而防止下段灌浆出现绕塞事故。
　　下灌浆塞前，根据芯样分析，如有塌孔可能，用高压气或水冲孔，将可能掉块的部位冲掉。
　　2）防止人为因素造成抱塞
　　在灌浆准备时，应采用长度较长，膨胀量大，适应孔型好的灌浆塞，同时应与孔径、灌浆压力相匹配的灌浆塞，如灌浆压力在5Mpa以下，孔径为φ91mm，可选外径为φ68mm即75型灌浆塞，孔径为φ75mm，可选外径为φ58mm即65型灌浆塞，孔径为φ110mm，可选外径为φ72mm即91型灌浆塞，孔径为φ60mm，可选外径为φ52mm即56型灌浆塞；如灌浆压力在5MPa以上，则选与孔径相匹配的灌浆塞。
　　灌浆塞在使用前要仔细检查，检查内容包括：
　　（1）胶囊和加压管有无破损，加压泵有无故障，防止在灌浆过程中灌浆塞卸压，造成绕塞；
　　（2）检查灌浆塞上、下端内“O”型圈是否完好，以防漏水，产生阻塞时间短，经常卸压的现象；
　　（3）检查滑动接头内的“O”型圈是否被水泥灰浆固死，灌浆塞能否回位，滑动接头能否自由滑动，以免灌浆塞出现“竹节”形状，造成孔内抱塞。如使用时间较长，必须经常将滑动端拆开清洗，加黄油；
　　（4） 灌浆结束塞子取出后，应立即检查以上几条内容。
　　在下灌浆塞前，应将加压管、进浆管及回浆管绑扎在一起，同步上下，严防加压管在孔内打折，将灌浆塞卡死无法取出。
　　灌浆前应在灌浆塞的上下盖头涂抹黄油或其他防护措施，目的是为了起到“脱模剂”的作用，使水泥浆液不和上下盖头粘连，减少抱塞的可能性。
　　灌浆的阻塞压力因大于灌浆压力的2MPa~3MPa，灌浆过程中每30min检查一次阻塞压力是否下降，如有下降即时加压。
　　为防止有石块、泥沙由孔口落入，在下塞前应将孔口附近的水引排，并将杂物清理干净，在卡好塞后，应用棉纱、水泥袋等将孔口保护好。尽量在可能掉块的上部卡塞灌浆。
　　（5）抱塞后的一般处理。
　　在灌浆结束后，塞子压力完全卸掉10min后，仍无法取出，不可立即采用手拉葫芦、钻机等死拉硬拽，以防越拉越紧，应先开灌浆泵用1.0MPa~1.5MPa压力水循环冲洗，因塞子在卸压状态下，胶囊与孔壁有一定的间隙，压力水有可能将水泥浆液、小石块等冲出，若冲洗返清水5min后仍无法取出，可将塞子胶囊逐渐加压，当孔口返水极小时，立即将胶囊快速卸压，反复几次，可利用胶囊的膨胀、迅速收缩以及压力水的共同作用将凝固的水泥脱落或者将卡住小石块返出。若仍无法取出时，再将进浆管、回浆管置换即进管改用回浆管，回浆管改用进浆管继续加压1.0MPa~1.5MPa压力水循环冲洗，重复以上操作。再无法取出，初步可以确定塞子已经抱死，可采取手拉葫芦或者钻机卷扬提拉塞子，提拉时应缓慢加力，时松时紧，如果塞子上部的高压管已经拉断，还不能取出的，则采取扫孔或者重新开孔处理。
　　5 结论
　　本文从水压塞抱塞的原因进行分析后，针对性的提出一些防止抱塞的方法以及抱塞后的处理方法，尽管不能说非常全面，但可以起到抛砖引玉的作用，同时对类似工程也应有借鉴的价值。
　　
　　参考文献
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