1、第五節(jié) 鉆孔沖洗、裂隙沖洗及壓水試驗1 鉆孔沖洗鉆孔沖洗（簡稱洗孔、沖孔）是指使用清水或壓縮空氣與水將鉆孔孔底沉淀的巖屑 和孔壁上粘附的巖粉等污物沖出孔口以外， 以使與鉆孔相交的巖石裂隙口不被泥渣堵塞， 達到便于漿液注入的目的。灌漿工程對鉆孔沖洗的要求是沖洗后孔底沉積厚度不大于20cm。嚴格地說，沖孔是鉆孔工序的一部分，鉆孔（全孔或一個孔段）完成以后就應(yīng)當及 時地將鉆孔沖洗干凈，并保護好孔口，防止污水流進或異物落入。沖孔是灌漿工程中不 可缺少的一個環(huán)節(jié)。灌漿孔的沖洗通常采用水沖法，即在鉆孔完成后，取出巖芯，再下入鉆具（或僅下 入鉆桿），開大水流， 使孔內(nèi)鉆渣隨循環(huán)水流懸浮帶出孔外。 沖孔水量要

2、盡可能地大一些， 直至回水清凈，肉眼觀察無巖粉為止。如果這樣不能沖洗干凈，不能達到孔底沉積小于 20cm 的要求，那就要采取撈砂取粉等措施。如果孔壁有很多黏著物，或有特殊的沖洗要 求，可能還應(yīng)當專門對孔壁進行側(cè)向沖洗?？咨钶^淺的灌漿孔和使用風(fēng)動鉆孔機械鉆進 的灌漿孔也可使用壓縮空氣與水作沖洗介質(zhì)。沖孔的特點是，孔口不封閉，沖洗水流的水量大，但壓力不一定大。沖洗時間以回 水變清為原則，施工中有的要求回水變清后持續(xù)多少時間的，這種做法實際上并無必要。2 裂隙沖洗2.1 裂隙沖洗的目的裂隙沖洗（簡稱洗縫）是指采用水或壓縮空氣等介質(zhì)對鉆孔周圍的巖體的裂隙或孔 隙進行的沖洗。其目的是：（ 1）希望將縫隙

3、中的軟弱充填物沖出孔口外，或推移至灌漿區(qū)域的一定范圍之外；（ 2）使被灌裂隙變得暢通，以擴大灌注范圍和注入量；（ 3）使被灌裂隙變得干凈，以利于漿液注入后與裂隙兩面的巖石黏結(jié)緊密，增強灌漿效果。以前工程界對裂隙沖洗的必要性和有效性尚存爭議，通過許多試驗和工程實踐，特 別烏江渡水電站帷幕灌漿取得成功以后，認識趨于一致：除非采取特別的沖洗方法和付 出大的代價，裂隙沖洗難以取得明顯的效果；對于帷幕灌漿，裂隙沖洗并非是完全必要 的，一些軟弱物質(zhì)可以通過提高灌漿壓力來灌注或擠壓密實，使抗?jié)B能力滿足要求；固 結(jié)灌漿的目的主要是提高巖體的變形模量，因而對裂隙沖洗的要求高于帷幕灌漿。在水工建筑物水泥灌漿施工技

4、術(shù)規(guī)范中，一般情況下的裂隙沖洗均規(guī)定采用比 較簡單的壓水沖洗法，并可與簡易壓水試驗結(jié)合進行。對需要重點加固的部位應(yīng)按設(shè)計 要求強化裂隙沖洗。對遇水易軟化的地層不宜進行裂隙沖洗，也應(yīng)當不做或少做壓水試 驗。22裂隙沖洗的方法裂隙沖洗常用的方法是壓水沖洗，有特殊要求時應(yīng)采用強力沖洗，即高壓壓水沖洗、脈動沖洗、風(fēng)水聯(lián)合沖洗或高壓噴射沖洗。灌漿工程巖體的裂隙沖洗應(yīng)當使用清水，除 非工程有特殊需要，方可使用化學(xué)劑。裂隙沖洗應(yīng)該在鉆孔沖洗以后進行。各種洗縫方 法及其適用條件見表 2-5-1。表列各種沖洗方法可以單獨使用，也可以幾種方法結(jié)合使用,其中以壓水沖洗使用最多，強力沖洗的方法在一些工程有特殊要求的部

5、位也有應(yīng)用。我 國烏江渡水電站帷幕灌漿采用了不進行專門的裂隙沖洗的施工方法。銅街子水電站壩基 固結(jié)灌漿工程中 C5層間錯動帶、F3及F3-1斷層破碎帶采用了高壓噴射沖洗置換灌漿的 加固方法。表2-5-1 裂隙沖洗方法沖洗方式作業(yè)要點沖洗原理適用條件及沖洗效果壓水沖洗安裝灌漿塞隔離被灌漿孔段，使用灌 漿泵向孔段內(nèi)壓入循環(huán)水流，壓水壓力 由回水管閥門調(diào)節(jié)，通常為灌漿壓力的 80%至返岀的水潔凈，或持續(xù)一段時 間為止。裂隙縫口的一部分充 填物被壓力水沖刷挾帶 流出孔外，不能從孔口沖 洗岀的充填物被壓力水 推移至離鉆孔較遠的位 置。適用除不需沖洗以外 的各種地層。施工簡便但 沖洗效果一般較差。高壓壓水

6、沖洗壓水壓力通常大于 1MPa但不超過灌 漿壓力的80%其余同上。同上不適宜緩傾角和易抬動地層。效果尚好。脈動沖洗按照壓水沖洗的方法，先使用較大的 壓力沖洗數(shù)分鐘，接著完全放開回水閥 門，低壓大流量沖洗，如此反復(fù)脈動， 直至返岀的水潔凈或持續(xù)一段時間為 止。高壓時類似壓水沖洗 機理，低壓時裂隙內(nèi)水壓 力高于孔內(nèi)壓力，形成反 向水流將充填物帶岀。適宜于斷層破碎帶，但 孔壁穩(wěn)定的地層。效果較 好。風(fēng)水聯(lián)合沖洗在孔段中下入風(fēng)管和水管，或在水管 中通入風(fēng)，使風(fēng)、水在孔中混合膨脹， 并噴岀孔外。注意風(fēng)壓應(yīng)大于滿孔時的 水柱壓力，可以反復(fù)多次。直至返岀的 水潔凈或持續(xù)一段時間為止。壓縮空氣的能量在孔 內(nèi)釋

7、放，形成紊動、震蕩 水流，對裂隙中的充填物 質(zhì)起到松動、剝離、抽吸 的作用。適宜于斷層破碎帶，但孔壁穩(wěn)定的地層。施工稍復(fù)雜，效果較好。高壓噴射沖洗通過鉆孔找準需要加固的部位，下入噴射管，通入高壓水（2550MPa，或 者伴以壓縮空氣，強力沖刷和擊碎裂隙 或夾層內(nèi)的軟弱物質(zhì)，使其剝離，沖岀 孔外?？煞磸?fù)進行，直至返岀清水。利用高壓水束的巨大 能量，將軟弱充填物切割 破壞沖出，而后以水泥漿 液灌注置換填補其空間。適宜于斷層及軟弱夾 層的局部加固。沖洗效果 好，但施工復(fù)雜，僅用于 個別重要部位。群孔沖洗將被沖洗孔和相鄰孔同時鉆岀，通常 以35孔為一組，各孔輪番進水、進 氣和排水、排氣、排泥渣。利用鄰

8、孔提供的空間， 增加了裂隙內(nèi)充填物的 排泄通道，增大了沖洗液 的水力梯度。適宜于有串通條件的 群孔固結(jié)灌漿。沖洗效果 好，但施工復(fù)雜，打亂灌 漿次序。3壓水試驗壓水試驗，即鉆孔壓水試驗，它是一種在鉆孔內(nèi)進行的巖體原位滲透試驗。它的主要任務(wù)是測定巖體的透水性，為灌漿工程的設(shè)計、施工和質(zhì)量檢驗提供基本資料。灌漿工程的先導(dǎo)孔和灌漿后的檢查孔的壓水試驗按照水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范附錄A進行。3.1壓水試驗的方法3.1.1 壓水試驗的準備壓水試驗的鉆孔孔徑可為 56mm- 150mm鉆孔宜用金剛石或合金鉆進，禁止使用泥漿鉆進。試段長度一般為 5m遇強漏失帶時應(yīng)單獨劃分試段。3.1.2 壓水試驗的設(shè)

9、備（ 1）止水栓塞止水栓塞有多種類型，如氣壓或水壓膠囊塞、螺桿頂壓膠球塞，以及可對試段上下兩端同時隔離的雙聯(lián)栓塞，施工中可酌情采用。通常希望與灌漿工藝及 所使用的灌漿塞一致起來，以充分發(fā)揮設(shè)備效用和提高工效。為了止水可靠，止水栓塞的長度不宜小于 7 倍鉆孔直徑。（ 2）供水設(shè)備 通常的灌漿泵可作為供水設(shè)備， 但要求其最大流量能達到 100L/min 以上，壓力穩(wěn)定，工作可靠，泵的出口安裝容積大于 5L 的空氣室。在有條件的地方宜采用自流供水進行試驗。（ 3）量測設(shè)備主要有壓力表、流量計。試驗壓力應(yīng)保持在壓力表最大標值的 1/3至 3/4 之間。灌漿用的大量程壓力表不能用作壓水試驗。可以使用水表

10、作為流量計，但 應(yīng)能在最大壓水壓力下正常工作；也可以使用量水標尺測量耗水量。使用能同時測量壓 力和流量的灌漿自動記錄儀是最好的設(shè)備。3.1.3 壓水試驗的程序 壓水試驗的操作程序包括洗孔，地下水位測量，安裝管路、栓塞和儀表，試通水， 壓力控制和流量觀測等。洗孔的方法和要求已于前述。洗孔之后壓水試驗之前，是否進行裂隙沖洗應(yīng)視壓水 試驗的目的而定，灌漿孔段（包括先導(dǎo)孔）灌漿前的壓水試驗或簡易壓水通常在裂隙沖 洗后進行，或?qū)⒘严稕_洗與簡易壓水合并進行。地下水位是壓水試驗壓力的起算零點，可利用先導(dǎo)孔測定。測量時向孔中注滿清水， 觀測水位下降速度， 每 5min 測記一次， 當連續(xù) 2 次測得下降速度均

11、小于 5cm/min 時，即 以最后一次觀測水位作為該地段的地下水位。當灌漿施工完成后，進行檢查孔壓水試驗時，由于地層經(jīng)過灌漿滲透性已經(jīng)很小， 所以這時也可取地下水位與孔口齊平。當孔口有涌水時，應(yīng)當測定涌水壓力和涌水量。 為施工簡便起見，壓水試驗管路和儀表安裝通常都與灌漿的管路安裝方式一致，如 本書第六節(jié)圖 2-6-9 。各項準備工作做好以后就可以開始進行壓水試驗。試驗前應(yīng)當先通水試壓，確認管 路充滿了水，管路系統(tǒng)和栓塞在最大試驗壓力下不滲、不漏、不堵，壓力表或記錄儀工 作正常，否則應(yīng)當重新安裝試驗系統(tǒng)。試驗通過調(diào)節(jié)閥門控制保持穩(wěn)定壓力，每3min5min測讀一次流量，當連續(xù) 4次觀測值中最大

12、值與最小值之差小于最終值的10%，或小于 1L/min 時，本階段試驗完成，取最終值為計算流量。3.1.4 試驗壓力的計算試驗壓力是指作用在試段內(nèi)的實際平均壓力（全壓力） 。 當?shù)叵滤辉谠嚩我陨蠒r，試驗壓力等于壓力表指示壓力與由壓力表中心至地下水 水位的水柱壓力的代數(shù)和；當?shù)叵滤辉谠嚩我韵聲r，試驗壓力等于壓力表指示壓力與由壓力表中心至試段中 點的水柱壓力的代數(shù)和；當?shù)叵滤辉谠嚩我詢?nèi)時，試驗壓力等于由壓力表中心至地下水位以上的試段的中 點的水柱壓力的代數(shù)和。此外嚴格地說，還應(yīng)當加上（循環(huán)式灌漿管路）或減去（純壓式灌漿管路）管路壓 力損失，但因此項數(shù)值較小，在灌漿工程中一般忽略不計。3.3

13、單點法壓水試驗及透水率的計算 灌漿工程普遍使用單點法壓水試驗，即只使用一個壓力階段的壓水試驗方法。單點 法壓水試驗的成果按公式 2-5-1 計算。q = Q/PL（2-5-1 ）式中q透水率，Lu;Q壓入流量，L/mi n ;P作用于試段內(nèi)的全壓力，MPaL試段長度，m。透水率單位呂容（Lu）的意義是，當試驗壓力為1MPa每米試段的壓入流量為 1L/min 時，該試段透水率為 1Lu。試段透水率取兩位有效數(shù)字。以前我國沿用前蘇聯(lián)的技術(shù)標準，壓水試驗的成果使用單位吸水量（3 ）表示。其涵義是在每米水頭作用下，每米試段內(nèi)的流量，單位為L/ （min.m.m ）。由此可見透水率 q和單位吸水量3的關(guān)

14、系是：q = 1003（2-5-2 ）3.4 五點法壓水試驗 五點法壓水試驗是采用三級壓力進行升壓和降壓共五個階段的壓水試驗方法，即P1P2 P3P2 Pi （ Piv P2v P3=。三級壓力一般為 0.3、0.6、I.OMPa。根據(jù)五個階段的壓水試驗資料繪制P Q曲線，參照表2-5-2確定P Q曲線類型。以三級壓力中的最大壓力值（P3）及相應(yīng)的壓入流量（Q）及公式2-5-1求算透水率。每一試段的壓水試驗成果用透水率和P Q曲線類型表示，如 0.58（ A） ,8.5（D）等。表2-5-2五點法壓水試驗的P- Q曲線類型及特點表線點JJ壓虐 曲總障打+ 壓過js,IA壘 開譴也<絨 弁

15、的歸曲會升壓曲蜒 凸柯尸軸， 降壓曲線與 并也曲戰(zhàn)不 婁合,呈師時 針環(huán)狀升用曲緒凸 向Q軸禱壓 曲線打升壓曲 線不境合.樂 逆時針師狀3.5簡易壓水灌漿工程施工過程中，常常需要了解隨著各排、各序孔灌漿的進行，巖體透水率變化的趨勢，以評估灌漿設(shè)計和施工參數(shù)的正確性，同時預(yù)測灌漿效果。簡易壓水就是為 滿足這一要求而進行的簡化和粗略的壓水試驗。簡易壓水壓力采用灌漿壓力的80%并不大于1MPa壓水時間20min，每5min測讀一次壓入流量，取最后的流量值計算透水率。簡易壓水由于其精確度要求不高，所以通常假設(shè)地下水位與孔口齊平。壓水壓力也不采用全壓力，而采用表壓力。即按壓力表（或記錄儀）指示的壓力記讀，忽略孔內(nèi)水 柱壓力和管路損失的影響。當對裂隙沖洗沒有專門要求時，簡易壓水可與裂隙沖洗結(jié)合進行。3.6用壓水試驗成果計算滲透系數(shù)透水率q和滲透系數(shù)K之間不是簡單的對應(yīng)關(guān)系，各種條件下通過q計算k的公式也很多。水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程SL-1992推薦：當試段位于地下水位以下，透水率在10Lu以下，P-Q曲線為A型（層流型）時，可用 2-5-3式求算滲透系數(shù)K=In （2-5-3）2 n HLr式中 K 地層滲透系數(shù)，m/d ;Q 壓水流量，m3/d;H 試驗壓力，以水頭表示，m;L 試驗段長度，m;r 鉆孔半徑，m。也可以用圖2-5-1中的曲線查