堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法

摘要

本发明公开了一种堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法，包括：形成堰塞体防渗墙的槽孔；通过横梁逐层下吊预埋管以将多层预埋管逐层下设在槽孔内；在下设每一层预埋管时，通过一个预埋管桁架同时定位该层预埋管中的多个预埋管，将预埋管桁架随着该层预埋管一起下设到槽孔内；其中，预埋管桁架包括：用于固定多个预埋管的主架和与主架固定连接的多个定位架；其中，所述定位架分别沿槽孔宽度方向延伸且与所述槽孔的两侧壁线接触，以防止随预埋管下设到槽孔内的预埋管桁架因碰到槽孔侧壁的探头石而无法继续下设。本发明的方法，可在堰塞体地层条件下，避开探头石，快速、顺利地下设预埋管且提高预埋管成活率，保证墙下帷幕灌浆质量。

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法。

背景技术

堰塞体为地震崩塌滑坡形成，由于堰塞湖整治迫在眉睫，因此堰塞体整治需秉承边研究、边设计、边治理的工作思路，需尽快开展堰塞体整治等除险防洪工程实施。堰塞体整治是对堰塞体、堰基及两岸岸坡进行防渗处理及部分坡面整治，堰塞体防渗处理采用防渗墙及帷幕灌浆相结合。

对于堰塞体来说，以往处理工程经验主要以拆除和疏导水流为主，但对于由特大型崩塌形成的方量巨大的堰塞体来说，拆除费用造价非常高，并且工程地址附近难以找到合适的场地堆存如此多的堆积体，因此，若能把堰塞体充分利用起来，直接利用堰塞体形成坝体，将会除害兴利，变废为宝。

现有技术中，在预埋管下设时，根据过去的复杂地层防渗墙施工经验，预埋管下设成活率非常低，通常采用墙上补打灌浆孔的方式解决，不仅浪费时间，提高工程造价，而且对混凝土防渗墙也是一种破坏。对于孤石含量大、粒径大且硬度高的堰塞体地质条件来说，防渗墙成槽时孔形控制难且探头石多，采用传统外框为矩形框架的预埋管定位架，下设时容易触碰孔壁或探头石，导致无法顺利下设预埋管，这些不利条件给防渗墙施工造成极大困难，对现有施工技术提出了极大挑战，纵观国内外均无施工先例。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法，可在堰塞体地层条件下，避开探头石，快速、顺利地下设预埋管且提高预埋管成活率，保证墙下帷幕灌浆质量。

为了实现本发明的上述目的，本发明的堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法包括：

以堰塞体防渗墙的轴线为基准，进行钻孔和清孔施工，以形成堰塞体防渗墙的槽孔；

形成槽孔后，通过横梁逐层下吊预埋管以将多层预埋管逐层下设在槽孔内；

在下设每一层预埋管时，先使该层预埋管下部同时下设在槽孔内，然后通过一个预埋管桁架同时定位该层预埋管中的多个预埋管，将预埋管桁架随着该层预埋管一起下设到槽孔内；

其中，所述预埋管桁架包括：其长度延伸方向与槽孔轴线方向平行且用于固定多个预埋管的主架和与主架固定连接的多个定位架；

其中，所述定位架分别沿槽孔宽度方向延伸且与所述槽孔的两侧壁线接触，以防止随预埋管下设到槽孔内的预埋管桁架因碰到槽孔侧壁的探头石而无法继续下设。

优选的，所述多个定位架沿所述主架的长度方向间隔设置。

优选的，所述定位架包括：与主架固定连接且朝所述槽孔一侧壁方向伸出于主架的第一定位架，具有与所述槽孔一侧壁线接触的第一连接梁；与主架固定连接且朝所述槽孔另一侧壁方向伸出于主架的第二定位架，具有与所述槽孔一侧壁线接触的第二连接梁。

优选的，所述第一连接梁和所述第二连接梁均为弧形梁。

其中，所述定位架包括：其一端与所述主架上端连接且沿槽孔宽度方向延伸的上悬伸梁；其一端与所述主架下端连接且沿槽孔宽度方向延伸的下悬伸梁；其两端分别连接上悬伸梁一端和下悬伸梁一端且与所述槽孔的一侧壁线接触的第一连接梁；其两端分别连接上悬伸梁另一端和下悬伸梁另一端且与所述槽孔的另一侧壁线接触的第二连接梁。

优选的，所述主架上开设用于套装多个预埋管的多个缺口，且多个缺口沿所述主架的长度方向间隔设置。

其中，在将多层预埋管逐层下设在槽孔内时，包括如下步骤：

当上层预埋管未位于钢筋笼所在区域时，通过套筒插接焊的方法将上下相邻的两层预埋管中对应预埋管固定连接在一起，以便浇注混凝土时，上下邻接的预埋管不会因连接处出现拐点而折断；

当上层预埋管位于钢筋笼所在区域时，通过长套筒插接的方法将上下相邻的两层预埋管中对应预埋管活动连接在一起，以便浇注混凝土时，上下相邻的预埋管可以轴向伸缩，使得下方各预埋管不会因钢筋笼的上浮而损坏。

其中，通过套筒插接焊的方法将上下相邻两个预埋管连接在一起，包括：

将套筒一端套装在下方预埋管顶部外，使套筒另一端伸出于下方预埋管外，并将下方预埋管顶部与套筒固定焊接在一起，以便套筒为将下设的邻接上方预埋管提供导向作用；

经由套筒导向，将下设的上方预埋管底部由套筒另一端插入到套筒内，然后将上方预埋管与套筒固定连接在一起。

其中，通过长套筒插接的方法将上下相邻两个预埋管连接在一起包括：

将套筒一端套装在下方预埋管顶部外，使套筒另一端伸出于下方预埋管外，并将下方预埋管顶部与套筒固定焊接在一起，以便套筒为将下设的邻接上方预埋管提供导向作用；

经由套筒导向，将下设的上方预埋管底部由套筒另一端插入到套筒内。

优选的，所述横梁包括：横梁主体；在横梁主体上沿其长度延伸方向间隔设置的多个吊耳；其中，吊耳的延伸方向与横梁主体的长度延伸方向垂直，且吊耳上开设有间距不同的多个吊孔。

其中，通过横梁下吊预埋管时，还包括如下步骤：通过快速卡接组件将预埋管快速悬挂于吊孔上。

优选的，所述快速卡接组件包括：环形卡扣，由两个半环形卡扣通过螺栓连接在一起；其两端与两个半环形卡扣的外侧分别可拆卸连接且穿过所述吊孔的钢丝绳；间隔设置在所述预埋管的套装有套筒一端外壁且沿预埋管径向朝外凸出的多个定位筋。

优选的，所述两个半环形卡扣扣合在一起后围成的环形的内径小于预埋管中心至定位筋外侧壁的内径。

优选的，所述半环形卡扣包括：其一端带有销孔且呈弧形的第一卡扣；其一端与第一卡扣的另一端通过螺栓连接的第二卡扣，其另一端与另一半环形卡扣的第二卡扣通过螺栓连接。

优选的，所述定位架还包括：其一端与所述主架连接，其另一端与所述连接梁连接的加强梁。

优选的，所述多个定位架与所述主架上的多个缺口的位置分别相对应。

优选的，在形成堰塞体防渗墙的槽孔之前，还包括对堰塞体地层进行预处理以形成均质地层的步骤。

与现有技术相比，本发明堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法具有如下有益效果：

1、本发明的方法，可在防渗墙最大深度超过130m、孤石含量多的堰塞体地质条件上进行预埋管的下设，在下设过程中，有效避免因槽孔侧壁突出的探头石而影响预埋管桁架及预埋管无法下设的情况，提高预埋管成活率，保证墙下帷幕灌浆质量。

2、本发明的方法，采用与槽孔侧壁接触摩擦轨迹成“线”的预埋管桁架进行预埋管的下设与定位，极大减小了预埋管桁架下设时与槽孔侧壁和探头石的触碰机率，提高下设效率。

3、本发明的方法，采用套筒导向连接的方法将上下相邻的预埋管连接在一起，既保证预埋管的铅直度，又避免了预埋管与钢筋笼发生干扰，极大提高预埋管成活率。

以下，结合各附图对本发明实施例进行描述。

附图说明

图1是本发明堰塞体防渗墙成槽施工的预处理方法中爆破孔与上、下游灌浆孔的位置示意图；

图2是本发明爆破孔钻进与爆破过程的示意图；

图3是本发明灌浆孔灌浆工艺流程图；

图4是本发明采用拔管法对灌浆孔灌浆的示意图；

图5是本发明花管的示意图；

图6是本发明灌浆时采用灌浆液的配比图；

图7是在轴向长度较小的槽孔内下设预埋管的示意图；

图8是本发明预埋管桁架的结构示意图；

图9是本发明预埋管桁架的局部透视图；

图10是本发明主架的主视图；

图11是本发明主架的透视图；

图12是本发明定位架的左侧图；

图13是本发明预埋管固定于预埋管桁架上的示意图；

图14是本发明套筒插接焊方法连接相邻两根预埋管的示意图；

图15是本发明横梁的结构示意图；

图16是横梁主体的截面视图；

图17是本发明卡扣处于闭合状态的结构示意图；

图18是本发明卡扣处于张开状态的结构示意图；

图19是在轴向长度较大的槽孔内下设预埋管的示意图。

具体实施方式

堰塞体整治工程防渗体系是堰塞湖整治工程水库的核心，防渗体系由堰塞体防渗墙、左岸古滑坡体帷幕灌浆和右岸基岩帷幕灌浆组成。对于防渗墙深度超过100m且最大深度甚至超过130m，墙体厚度超过1.0m，孤石含量超过50％，孤石最大粒径超过15米，架空现象严重，地层未经沉积和胶结的地质条件极其复杂的堰塞体来说，为确保防渗墙成槽施工成功，本发明在防渗墙成槽施工前对上述地层进行预处理，提前改善堰塞体地质条件，防止防渗墙成槽施工时出现漏浆以及遇到大孤石的情况，并在成槽后进行预埋管下设的过程中，有效避免因槽孔侧壁突出的探头石而影响预埋管桁架及预埋管无法下设的情况，提高预埋管成活率，保证墙下帷幕灌浆质量。

为使预埋管能够顺利下设，本发明提供如下的堰塞体防渗墙施工中灌浆用预埋管下设的方法，包括：

以堰塞体防渗墙的轴线为基准，进行钻孔和清孔施工，以形成堰塞体防渗墙的槽孔；

形成槽孔后，通过横梁逐层下吊预埋管以将多层预埋管逐层下设在槽孔内；

在下设每一层预埋管时，先使该层预埋管下部同时下设在槽孔内，然后通过一个预埋管桁架同时定位该层预埋管中的多个预埋管，将预埋管桁架随着该层预埋管一起下设到槽孔内；

其中，预埋管桁架包括：其长度延伸方向与槽孔轴线方向平行且用于固定多个预埋管的主架和与主架固定连接的多个定位架；

其中，定位架分别沿槽孔宽度方向延伸且与槽孔的两侧壁线接触，以防止随预埋管下设到槽孔内的预埋管桁架因碰到槽孔侧壁的探头石而无法继续下设。

具体的，本发明在以堰塞体防渗墙的轴线为基准进行钻孔和清孔施工，并形成堰塞体防渗墙的槽孔后，可在槽孔内进行预埋管的下设。由于槽孔深度很深(100米甚至更深)，而每个预埋管约为6米或12米，因此需将多个预埋管一一下设并连接在一起直至槽孔底部，即，以预埋管长度为一个层高，将预埋管逐层下设到槽孔内，本发明为节省下设时间，下设每层预埋管时，同时下设相互平行的多个预埋管。

在下设每一层预埋管时，先使该层的多个预埋管下部同时下设在槽孔内，使多个预埋管的上部外露于槽孔外，然后通过一个预埋管桁架同时定位该层预埋管中的多个预埋管上部或中上部，然后将预埋管桁架随着该层预埋管一起下设到槽孔内。

其中，本发明的预埋管桁架300采用如图7、图8所示的结构，其包括：其长度延伸方向与槽孔100轴线方向平行且用于固定多个预埋管400的主架31和与主架31固定连接的多个定位架32。定位架32分别沿槽孔宽度方向延伸且与槽孔的两侧壁线接触，以防止随预埋管下设到槽孔内的预埋管桁架因碰到槽孔侧壁的探头石而无法继续下设。

主架31采用桁架式结构，如图9-图11所示，其桁架主体310由沿槽孔深度方向延伸的多根立梁、沿槽孔轴向(即长度方向)延伸的多根横梁、沿槽孔宽度方向延伸的多根纵梁焊接而成，且为加强连接强度，还在桁架主体310上焊接有多根斜梁312。为方便将预埋管快速安置在主架31内以对预埋管定位，在桁架主体310的一侧开设用于套装多个预埋管的多个缺口311，多个缺口311沿桁架主体310的长度方向间隔设置。

而多个定位架32沿主架31的长度方向间隔设置，如图8所示，图中仅示出在主架31两侧安装的两个定位架32，实际应用时，可以根据槽孔轴向长度而在主架31上安装多个定位架32(如图19所示)。在将多个定位架32安装在主架31上时，多个定位架32与主架 31上的多个缺口311的位置分别相对应，以加强缺口311处的强度。

其中，定位架32可以采用如图12所示的第一种结构，包括：与主架31的桁架主体310 固定连接且朝槽孔一侧壁方向伸出于主架31的第一定位架，具有与槽孔一侧壁线接触的第一连接梁；与第一定位架固定连接且朝槽孔另一侧壁方向伸出于主架的第二定位架324，具有与槽孔一侧壁线接触的第二连接梁。制造时，第一定位架和第二定位架324可采用相同的结构，并通过对接后焊接的方式固定连接在一起。每个定位架包括沿槽孔宽度方向延伸的上悬伸梁321、沿槽孔宽度方向延伸的下悬伸梁323、两端分别连接上悬伸梁和下悬伸梁的连接梁322，各梁可由多根带肋钢筋通过焊接的方式固定连接在一起，也可以由一根带肋钢筋弯折而成。

或者，定位架32还可以采用如下的第二种结构，包括：其一端与主架上端连接且沿槽孔宽度方向延伸的上悬伸梁；其一端与主架下端连接且沿槽孔宽度方向延伸的下悬伸梁；其两端分别连接上悬伸梁一端和下悬伸梁一端且与槽孔的一侧壁线接触的第一连接梁；其两端分别连接上悬伸梁另一端和下悬伸梁另一端且与槽孔的另一侧壁线接触的第二连接梁。即，第二种结构的定位架不再由上述的两个定位架对拼焊接形成。

为了提高定位架32与主架31的连接强度，预埋管桁架还可以包括其一端与主架31(如缺口处或附近的竖梁等)连接、其另一端与定位架32的连接梁连接的加强梁33(如图9所示)。其中，为使预埋管桁架与槽孔两侧壁均形成线接触，预埋管桁架的各连接梁均为弧形梁(如图13所示)，即，从预埋管桁架横梁面可以看出，沿槽孔方向延伸的连接梁，其由上朝下呈朝外(即朝相对应的待接触槽孔的侧壁方向)凸出的弧形。

当将定位架32与主架31连接时，将定位架32与主架31偏心固定，即，定位架32的一部分(如靠近一个连接梁的位置处)与定位架32焊接在一起(如图13所示)，从而使定位架32的包括另一个连接梁的另一部分悬伸于主架31外。当然，定位架32与主架31的相对位置也可以根据具体情况确定。设计时，可根据槽孔宽度确定对应定位架的延伸长度，通常延伸长度与槽孔宽度相当。

本发明预埋管及预埋管桁架最大自重约7.8t，加上8t钢筋笼，近16t的重量，合理选择汽车起重机，考虑到起吊半径较大，本发明选用25T吊车使用。悬吊预埋管时，采用提前用工字钢加工好的横梁34，横梁34上部加工挂钩挂环342。

具体的，本发明的横梁34可以采用如图15、图16所示的结构，包括：横梁主体341；在横梁主体341上沿其长度延伸方向间隔设置的多个吊耳344；其中，吊耳344的延伸方向与横梁主体341的长度延伸方向垂直，且吊耳344上开设有间距不同的用于悬吊预埋管的多个吊孔。为方便吊车挂钩吊挂预埋管，吊耳344为多个，且形状可不同，在吊耳344上开设的吊孔形状也不同，如图15所示的圆形吊孔343、方形吊孔345，通过在横梁34下部设立不同的预埋管悬挂点，可以同时解决不同槽段预埋管间距不同的问题。设计时，横梁上可设置沿长度方向的标尺，以直接标识出预埋管间距和桁架吊点等标志，可使横梁起到量尺的作用，减少了每次量测的繁杂工作，并减少了每次测量间的误差，保证了吊装和下设精准度。

其中，通过横梁下吊预埋管时，需通过快速卡接组件将预埋管快速悬挂于横梁对应的吊孔上，快速卡接组件的数量与同时吊装的一层预埋管的数量对应。如图17、图18所示，快速卡接组件包括：环形卡扣35，由两个半环形卡扣通过螺栓连接在一起；其两端与两个半环形卡扣的外侧分别可拆卸连接且穿过吊孔的钢丝绳(图中未示出)；沿预埋管周向间隔设置在其外壁且沿预埋管径向朝外凸出的多个定位筋404(如图14所示)，定位筋为在预埋管顶部且位于套筒底部边缘下方的四周部分均匀焊接的3-4根长度为3cm、直径为Ф10的钢筋。

优选的，半环形卡扣包括：其一端带有销孔且呈弧形的第一卡扣351；其一端与第一卡扣351的另一端通过螺栓连接且呈弧形的第二卡扣352，其另一端与另一个半环形卡扣的第二卡扣通过螺栓354连接；设置在第二卡扣352外侧的挂耳353，用于固定钢丝绳。两个半环形卡扣扣合在一起后围成的环形的内径小于预埋管中心至定位筋404外侧壁的内径，从而当两个半环形卡扣扣合时，可以通过定位筋404悬吊预埋管。而两个半环形卡扣闭合后尺寸与预埋管外径吻合，本发明的环形卡扣不仅打开、闭合方便自如，提高下设速度，而且起吊安全性较高。卡扣连接操作便捷，可实现快速起吊。定位筋与环形卡扣配合，起到限位的作用。

进一步的，在将多层预埋管逐层下设在槽孔内时，相邻层之间位置对应的预埋管需要对接，因此，本发明的设备还包括用于为相邻两层预埋管中对接的两个预埋管插接导向的套筒，套筒的底端与对接的两个预埋管中的下预埋管外壁固定连接，套筒的顶端与对接的两个预埋管中的上预埋管外壁固定连接或活动连接。

其中，在将多层预埋管逐层下设在槽孔内时，包括如下步骤：

当上层预埋管未位于钢筋笼所在区域时，通过套筒插接焊的方法将上下相邻的两层预埋管中对应预埋管固定连接在一起，以便浇注混凝土时，上下邻接的预埋管不会因连接处出现拐点而折断；

当上层预埋管位于钢筋笼所在区域时，通过长套筒插接的方法将上下相邻的两层预埋管中对应预埋管活动连接在一起，以便浇注混凝土时，上下相邻的预埋管可以轴向伸缩，使得下方各预埋管不会因钢筋笼的上浮而损坏。

其中，通过套筒插接焊的方法将上下相邻两个预埋管连接在一起，包括：

将套筒一端套装在下方预埋管顶部外，使套筒另一端伸出于下方预埋管外，并将下方预埋管顶部与套筒固定焊接在一起，以便套筒为将下设的邻接上方预埋管提供导向作用；

经由套筒导向，将下设的上方预埋管底部由套筒另一端插入到套筒内，然后将上方预埋管与套筒固定连接在一起。

套筒插接焊方法中的套筒与上下相邻两个预埋管的连接结构可以如图14所示，包括：内径略大于预埋管外径的套筒403，分别从套筒403上下两端插入在套筒403内的上预埋管 401、下预埋管402，且上预埋管401、下预埋管402插入到套筒403内后，将套筒403上下两端分别通过焊接的方式与上预埋管401、下预埋管402的外壁固定连接在一起。

其中，通过长套筒插接的方法将上下相邻两个预埋管连接在一起包括：

将套筒一端套装在下方预埋管顶部外，使套筒另一端伸出于下方预埋管外，并将下方预埋管顶部与套筒固定焊接在一起，以便套筒为将下设的邻接上方预埋管提供导向作用；

经由套筒导向，将下设的上方预埋管底部由套筒另一端插入到套筒内。

采用长套筒插接方法将上下相邻两个预埋管连接在一起的结构与图14中结构基本相同，不同之处在于，此时套筒长度可以长于或等于套筒插接焊方法中的套筒长度，且上方预埋管插入到套筒内之后，不将套筒上端与上方预埋管固定焊接在一起。

在设计预埋管桁架位置时，必须考虑顶部钢筋笼、浇注导管200以及接头管500位置的影响，因此，根据槽孔情况布置预埋管数量，预埋管间距与防渗墙槽正孔位间距一致，若仅需要3根预埋管，则可将预埋管桁架的定位架设置到两边孔处(如图7所示)，定位架的支撑位置不仅能够保证浇注导管中心离接头管管壁满足预设距离(如1.0～1.5m)的规范要求，而且能成功的避开防渗墙探头石较多的小墙位置，保证下设的成功率。

而若槽孔内预埋管布置数量较多(如图19所示的5根)，各预埋管与槽孔正孔位间距保持一致，为了不影响浇注导管下设，定位架的支撑位置设置与中心两侧的孔位一致，保证下设的成功率，如图19所示。

预埋管桁架在组装之前，可通过预留出的缺口为预埋管定位，方便日后下设前进行组装。采用预埋管与预埋管桁架先分离、后组装的结构，可以腾出大量空间，保证足够场地存放。

传统的预埋管连接，先将两根预埋管对接后，四周采用三到四根短钢筋梆焊连接固定，采用这种连接方式，加工速度慢，受力不均匀，下设过程容易折断，密封性不好，浇注过程容易渗入水泥浆堵塞管路。而采用本发明预埋管连接采用套筒式连接，极大提高加工功效和加工质量。设计时，预埋管及套筒可采用如下参数：预埋管单根长度6m，外径114mm，套筒内径采用117mm，套筒长度30cm长，预埋管一端嵌入套筒内15cm，焊接后嵌入另外一端，対直后焊接牢固，连接成12长的单根，方便日后下设，提高整体下设速度。

预埋管采用Q235钢，且将预埋管与套筒焊接时，将预埋管与套管四周满焊，在这种情况下，2mm焊接厚度即可满足施工强度要求。

在预埋管和预埋管桁架批量加工好后，为了方便现场存放，预埋管与预埋管桁架暂时处于分离状态，节约场地空间。待预埋管下设前，再进行现场加工装配。装配时，采用与预埋管桁架相同截面的钢筋进行焊接，装配后，组成12m的预埋管及预埋管桁架整体下设，提高下设速度。

下设预埋管时，预埋管底管的长度可为12m(即用于下设到槽孔最底部的预埋管)，可采用两个预埋管桁架，其单根预埋管长度，应根据相应孔深进行加工。为了防止浇注时预埋管的管底窜入混凝土砂浆，下设前底管应提前封闭。可采用网眼为2mm的钢丝网封闭底管，防止砂浆窜入同时，又能使槽孔内膨润土浆液进入管内，避免下设时预埋管浮力过大，影响下设速度。钢丝网封闭底管时，预埋管底部提前焊接2-3根短钢筋，用钢丝网包裹底管后，用铁丝绑扎固定牢固。

一层预埋管底管下设后，采用工字钢穿过与一层底管分别焊接固定的预埋管桁架，将其固定在导墙上，防止底部预埋管掉至孔底，其固定后高于槽孔顶部一定距离(如约1.3m)，以方便预埋管焊接操作。松开吊装底管的快速卡接组件，并用快速卡接组件的环形卡扣扣住待与一层底管对接的上层预埋管中的对应一根预埋管顶部，用吊车起吊。起吊后跟槽孔内底管顶部的套筒对接后，调整下设垂直度，此时一般肉眼观察平行墙身方向和上下游方向两个方向竖直即可。调整垂直后，将上方预埋管与下方预埋管通过套筒焊接成整体，然后下设至孔口仅2m左右高度。此时，将预埋管桁架的多个缺口分别对准各预埋管并推入预埋管中，然后将预埋管桁架、预埋管焊接牢固，使其成为整体。最后，用工字钢固定在导墙上，管口预留一定高度方便焊接操作。以后继续采用相同方法进行预埋管的对接，并在遇到距槽孔口约20米处的用于安置钢筋笼位置处时，上下两层预埋管中对接的上预埋管与下预埋管通过套筒导向对接后，上预埋管不与套筒焊接在一起，从而可以轴向移动，但由于套筒轴向有一定长度，上预埋管即使随钢筋笼上浮也不会从套筒内脱出，有效确保下设完预埋管后的预埋管成活率。

采用预埋管与定位架分开下设的方式，其下设过程，每根预埋管独立，在与下部预埋管套筒对接时，其底部未受任何约束，水平方向和竖直方向均可以自由调整，加快对接速度。提高整体下设速度。预埋管通过自重与下部套筒对接，能保持竖直，其下设质量也能得到保证。

本发明通过对预埋管桁架的改进，预埋管下设深度及质量得到很大提升。预埋管桁架的定位架设置为竖向圆弧形布置，可有效避开探头石较多的小墙部位。同时定位架支撑部位为两个单点，相对于现有技术中的矩形式定位架，遇到探头石的概率大大降低，理论上仅为矩形结构的8.3％～16.7％。且通过实验验证，预埋管下设深度可完全达到设计要求，同时下设过程顺畅，未出现一例下设过程卡顿现象，下设成功率达到100％，这充分说明预埋管桁架设计合理。

预埋管桁架的内部空间很大，足以保证浇注导管的下设。且根据浇注导管实际下设情况，左右槽段下设过程顺利，也未出现卡顿阻碍导管下设情况发生。因此，预埋管桁架两单点支撑定位架足以满足定位要求。

通过实际工程验证，在预埋管下设完成后，对每个槽段预埋管下设质量进行检测，通过测斜仪器检测，发现所测预埋管中最大顶角仅0.3°，最大偏斜率不到0.2％，孔底偏差不大于20cm，因此下设质量得到保证。待浇注完成后，用地质钻机对预埋管进行扫孔，全部成功扫孔至底部，未发现不成孔现象，预埋管存活率达到100％。

本发明的预埋管下设方法，有如下优点：

首先，本发明预埋管桁架采用两点支撑方式，跟传统的矩形框架定位方式相比，材料消耗得到改善。以某136m孔深二期槽为例，本发明的预埋管桁架消耗钢材约2.1t，如果采用传统方式，需要钢材3.0t。可见，改良设计后的预埋管桁架比传统矩形定位架节约钢材约30％。

其次，本发明采用预埋管与预埋管桁架分离下设以及套筒式连接方式，其100m以上防渗墙下设时间统计平均值为2.5h～3.0h。相同深度的情况下，与传统的预埋管与桁架整体下设及钢筋梆焊连接方式，其统计时间约为4.0h～5.0小时，可见，本发明下设功效极大提高，间接节约施工成本。而“套筒插接焊”连接方式，即可为上层预埋管的下设导向，又降低在连接处出现拐点的可能；预埋管与顶部钢筋笼连接时，接头处采取“长套筒插接”法，这样处理在钢筋笼小幅上浮时，不会干扰或拉断预埋管，极大提高预埋管成活率。

另外，采用传统的矩形式预埋管桁架，其与孔壁的接触为矩形的边，其下设时对孔壁整个面的泥皮产生剐蹭，泥皮的减少不仅容易增加槽孔坍塌事故发生的概率，而且剐蹭下的泥皮，在孔底形成淤积，对二次清孔造成不利影响。本发明的预埋管桁架，其采用点支撑定位方式，在下设时对槽孔内孔壁接触的地方从孔口到孔底仅为两条直线，极大减小了桁架下设时与孔壁和探头石的触碰机率，不仅减少了对孔壁泥浆的剐蹭，减少塌孔几率，而且提高了二次清孔的效率。

本发明通过堰塞体防渗墙预埋管下设技术的研究，解决了堰塞体防渗墙大孤石地层中预埋管下设困难的技术难题，有利的保证了防渗墙工程的顺利进行，不仅下设质量得到显著提高，而且适用性、经济性都得到改善，为以后大孤石地层防渗墙施工提供了可借鉴成果。

进一步的，本发明的方法还包括在钻孔和清孔施工形成槽孔之前进行的如下预处理步骤，以形成均化地层：在堰塞体的防渗墙轴线上进行预爆处理，将体量大的孤石破碎成小块石；在完成预爆处理后，在堰塞体防渗墙轴线的上游和下游进行预灌浆处理，将堰塞体防渗墙轴线上游和下游的渗漏通道封堵住。

本发明的在堰塞体的防渗墙轴线上进行预爆处理包括：在堰塞体的防渗墙轴线上，间隔钻设一排爆破孔；爆破孔钻设完成后，对爆破孔内遇到的孤石进行爆破处理，以便孤石被破碎成块石；本发明的在堰塞体防渗墙轴线的上游和下游进行预灌浆处理包括：孤石被破碎成块石后，在堰塞体防渗墙轴线的上游和下游，分别间隔钻设深度大于70米的一排上游灌浆孔和一排下游灌浆孔；上游灌浆孔和下游灌浆孔钻设完成后，采用拔管灌浆法或花管灌浆法对深度超过70米的灌浆孔进行灌浆处理，将堰塞体防渗墙轴线上游和下游的渗漏通道封堵住，以便在地层完整、稳定的条件下进行堰塞体防渗墙的成槽施工。

具体的，本发明的预处理方法包括如下步骤：

S01、将孤石含量超过50％的地层改造成无孤石的均一地层

对于孤石含量超过50％且防渗墙深度超过100米的堰塞体，本发明采用爆破处理的方法对大量孤石进行破碎处理：首先，钻设用于安置炸药的爆破孔，然后，通过炸药破碎爆破孔内的孤石。

S11、钻设爆破孔

本发明在堰塞体防渗墙轴线上以等间距钻设一排爆破孔(如图1所示，图中带有YB标记的即为爆破孔)，相邻爆破孔之间的间距可为1.2-1.6m，本实施例优选为1.5m。

钻设时，根据现场施工地质情况，以及现场设备允许的情况下，钻设到最大深度，以尽可能的保证防渗墙的造孔质量及槽孔安全。

钻设爆破孔时，钻进方法主要采用风动潜孔钻跟管钻进的方法，也可采用地质钻机泥浆护壁回转钻进的方法，这两种方法的钻进原理均可参考现有技术方法，在此不对其详细描述。

其中，采用风动潜孔钻跟管钻进的方法时，所用的偏心跟管钻头应与所用套管相适应(如图2中a所示)，套管可以采用Φ114mm或Φ146mm的优质地质钢管。所用的空压机应与潜孔锤的工作风压相适应，一般应采用中、高风压的空压机(图中未示出)。

所有钻设的爆破孔均为垂直孔，钻机对准孔位后，应调正钻机桅杆或立轴，使钻杆和套管保持在铅垂直方向上。钻进过程中，应随时检查套管或钻杆的垂直度，发现问题及时更正。爆破孔应特别注意控制钻孔偏斜，尤其是上部20m的孔斜，爆破孔偏斜率要求不大于1％。

所有钻孔钻进时均应按照严格执行操作要求，避免孔内事故，确保钻孔成孔率，不得将套管、钻具等金属物遗弃在孔内。

钻设爆破孔时的工艺流程如下：对孔位→调正钻机→开孔→跟管钻进→压缩空气冲孔→加钻杆、跟管→中间测斜检查→下一循环→终孔→验孔。

在钻设爆破孔时，需要严格控制孔斜，否则在防渗墙外爆破起不到效果。为防止钻孔孔斜，保证钻孔的垂直度，本发明采取如下孔斜保证措施：

(1)地基坚实、平稳，基台牢固、周正，钻机安装周正、水平、稳固，立轴方向和倾角符合设计要求。

(2)在断层、裂隙发育、岩脉穿插的地层，钻孔容易发生弯曲，钻进时应调整钻速，不宜过快。

(3)根据钻孔情况，现场施工技术人员应及时跟进孔斜测量，了解钻孔轨迹；

(4)根据地层特点，合理确定钻进技术参数，选择钻进方法。

(5)为保证钻孔垂直度，开孔阶段选用偏心锤缓慢钻进，跟管钻进阶段，可使用STL-1GW型(防磁无线有储式数字陀螺测斜仪)高精度测斜仪进行孔斜测量控制，由专职人员进行测斜，由于此测斜仪精度高，故能准确掌握钻孔的实际轨迹，减少人为因素和仪器自身误差的影响。孔底偏斜率应不大于1％。跟管钻进时应严格控制20m以内孔斜，0～ 20m孔深范围内，每5m测一次，如发现钻孔偏斜超过规定时，应及时纠偏。

此外，在钻进过程应随时注意地层变化，遇卵石钻进时，应放慢钻进速度，反复钻进、修整孔壁，确保跟管顺利穿越卵石，避免卡管，导致套管断裂。同时对跟管丝扣应加强检查，损坏的要及时更换，重新加工，以避免孔内丝扣断裂，发生孔内事故。

由于钻孔设备属于大型设备，在设备使用中需加强维修保养，本发明要求每30天施工机组暂停施工，对设备进行强制检查保养，以使设备始终保持良好的状态，并建立健全大型设备的维修、保养记录，如有条件，可以对每台大型设备建立维修，保养电子台帐以便于以后施工时有针对性进行设备检查。

需要说明的是，由于爆破孔对孔斜要求极高，如果钻孔孔斜偏出防渗墙范围，预爆破将变得没有意义，而目前潜孔钻机施工到70m基本能保证钻孔不偏出防渗墙，而超过70m则很难保证孔斜不偏出防渗墙，因此爆破孔施工可以最深施工至70m左右，70m以下部分的孤石可以在后续防渗墙施工过程中进行孔内爆破处理。

S12、对爆破孔内的孤石进行破碎处理

其中，采用全液压钻机配置高频冲击器进行跟管钻进钻设爆破孔时，一次钻进到底，并且，在钻孔过程中，要密切观察出渣及钻进情况，根据潜孔钻钻进过程中钻进难度及孔内返风情况详细记录爆破孔内孤石个数、孤石所处位置和孤石尺寸，并在完成钻孔后将整孔孤石位置进行整理标注。然后，以整个爆破孔为基准，计算出每个孤石中心在该爆破孔内的深度，并标注与深度相对应的孤石尺寸。最后，对爆破孔内的各孤石进行破碎处理。

在爆破孔钻设完成并确定出相应孤石的位置与大小信息后、对孤石正式爆破施工前，本发明还需进行现场模拟全孔爆破试验，以确定爆破时药量控制参数。

试验时，本发明根据该地层内的直径大致相当且含量最多的孤石适当确定试验用孤石直径，并可根据实际情况确定试验的次数。

其中，本发明通过三次现场模拟全孔爆破试验，试验数据分别如下：

第一次试验：钻孔深度为3m，最大孤石直径为1.0m，总装药量为5.4Kg，平均装药量为1.8Kg/m；

第二次试验：钻孔深度为5m，最大孤石直径为2.0m，总装药量为12.5Kg，平均装药量为2.5Kg/m；

第三次试验：钻孔深度为10m，最大孤石直径为3.0m，总装药量为33Kg，平均装药量为3.3Kg/m。

在每次现场爆破结束后，立即进行开挖，直观检查爆破效果，发现前两次爆破后，孤石虽破碎成块石及部分粉末，但仍然存在大块块石，而第三次爆破后，孤石破碎成大小比较均一的块石(块石直径在5cm-50cm之间，且直径均一化较好，即直径差不多的块石多)，因此，结合具体地质情况及现场模拟试验结果，最终确定本发明可采用装药量控制在2～3kg/m之间，优选的，本实施例选用装药量为3kg/m。

通过上述试验方法确定出破碎含量较多孤石所需的装药量之后，将各炸药按照每四节 (共计1.2kg)用透明胶带捆扎(只捆扎固定一端)，然后，使用伸缩性较差的绑带如尼龙绳绑扎炸药，以绳索底部作为孔底第一个孤石中心绑扎炸药，根据第一个孤石尺寸将相应炸药绑扎位置向中心两端扩散。确定好绑扎位置后在捆扎好的炸药中安放雷管，将雷管线在尼龙绳上缠绕固定，并且用透明胶带将炸药二次固定。从以绑扎第一个孤石中心位置量取出同一爆破孔内上一个孤石中心位置并进行绑扎，依次类推，按照原来获取的各孤石位置、尺寸信息及相应炸药量，绑扎相应炸药，直到量取到爆破孔的孔口位置处，做好标注。

在完成整个爆破孔内所有炸药的绑扎后，通过悬吊线依次从提前安放的PVC管内下设炸药，并在标注的孔口位置对悬吊线进行孔口绑扎固定，下设完成后，将爆破孔的导爆线连接引出至引爆器，待安全警戒完毕后进行爆破施工。

需要说明的是，对于个别的最大粒径超过10米的孤石，需适当加大装药量，另外，可在进行防渗墙成槽时采用单独装药爆破的方法进行破碎。当然，若遇直径小于1米的孤石，也可适当减少装药量。

所有爆破孔内孤石的处理都可按上述方法进行，在此不再赘述。

本发明在防渗墙施工前，沿防渗墙槽孔轴线钻设一排爆破孔，并对爆破孔内的所有孤石进行爆破处理，使孤石被破碎成小块块石，从而将原来的孤石含量高的地层改善成孤石含量低甚至无孤石、只有均一的小块块石的地层，有效防止大孤石使后续防渗墙成槽造孔时孔斜超标、成槽效率低下情况的发生，保证防渗墙施工的进度与质量。

S02、将松散、有架空现象的地层改造成稳定、完整的地层

本发明采用爆破处理的方法对孤石进行破碎处理后，使地层不再存在大量孤石的情况，但由于原地层较松散，爆破处理后的地层将会更加松散，因此，为了提高松散地层的完整性、稳定性，本发明还采用了如图3所示的钻设灌浆孔并通过灌浆孔对松散地层灌浆的方法来平整地层。

S21、钻设灌浆孔

在孤石被破碎成均一块石后，在堰塞体防渗墙轴线的上游和下游，即在堰塞体防渗墙轴线的两侧，分别间隔钻设深度大于70米的一排上游灌浆孔(如图1中标记为YGS的各孔)和一排下游灌浆孔(如图1中标记为YGX的各孔)。灌浆孔距防渗墙轴线0.9m，上、下游灌浆孔之间的排距为1.8m、孔距为2.0m。其中，排距是指沿水流方向的间距，孔距是指与水流方向垂直方向的间距。

钻设时，根据现场施工地质情况，以及现场设备允许的情况下，钻设到最大深度(至少超过70米)，以尽可能的保证防渗墙的造孔质量及槽孔安全。而灌浆孔的钻设方法可以采用爆破孔的上述风动潜孔钻跟管钻进的方法，也可采用地质钻机泥浆护壁回转钻进的方法，在此不再赘述。

需要说明的是，在钻设灌浆孔的过程中，应使上游灌浆孔和下游灌浆孔呈三角形布置，即，如图1所示，从爆破孔与灌浆孔的孔位布置图来看，一个下游灌浆孔位于两个上游灌浆孔之间，一个上游灌浆孔位于两个下游灌浆孔之间。上游灌浆孔和下游灌浆孔呈三角形布置，在灌浆时，可以使灌浆液充分流入防渗墙两侧的松散地层内。

S22、向灌浆孔内灌浆

在上游灌浆孔和下游灌浆孔钻设完成后，采用拔管灌浆法对上、下游灌浆孔进行灌浆处理。

其中，采用拔管灌浆法对各灌浆孔进行灌浆处理的过程可如图4(a-e)所示，包括如下步骤；

在灌浆孔钻设至预设深度时(如图4中的a所示)，取出套管内偏心钻(如图4中的b所示)；

偏心钻取出后，提升套管，以形成其长度与套管提升深度相对应的灌浆段(如图4中的c所示，提升1米高度以作为灌浆段长)；

采用自流灌注的方法，向灌浆段灌注至少包括水泥粘土浆的灌浆液(如图4中的d所示)；

在灌浆段的底部达到结束标准后，提升套管(如图4中的e所示，提升1米高度以作为灌浆段长)，并按上述方式继续灌浆，直至整个灌浆孔灌注完毕。

或者，在上游灌浆孔和下游灌浆孔钻设完成后，还可采用花管灌浆法对对上、下游灌浆孔进行灌浆处理，其包括如下步骤：

在灌浆孔钻设至预设深度时，取出套管内偏心钻；

偏心钻取出后，在套管内下设带有出浆孔的花管；

花管下设完华后，将套管起出，采用水压塞向花管内灌注包括水泥粘土浆的灌浆液；

灌注灌浆液时，灌浆液通过花管的出浆孔流向灌浆孔及其附近的松散地层，实现对灌浆孔自下而上的逐段灌浆。

采用花管灌浆时，花管结构图如图5所示，采用PVC花管，花管直径为Φ89mm，花管外壁上每0.5m钻一圈出浆孔，每圈出浆孔包括3个出浆孔(即沿花管周向相隔120度)，出浆孔的孔径可为1.5cm，且出浆孔处采用胶带封闭。每节花管的长度可为3.0～6.0m，相邻花管之间进行连接，连接可采用现有技术连接方式，根据施工情况进行调整，但要确保下设花管时不会松脱。花管下设完毕后，将套管使用拔管机起出，PVC花管留在钻设出来的灌浆孔内，以采用水压塞自下而上逐段灌浆。

不论采用何种灌浆方法，在灌浆时，可采用多个灌浆孔同时灌浆的方法，也可采用单个灌浆孔灌浆的方法。

其中，本发明采用的至少包括水泥粘土浆的灌浆液，为水泥粘土浆，水固比为0.7:1、 0.4:1两级，必要时在水固比0.4:1级浆液中掺加5％或10％的水玻璃进行灌注，以加大浆液稠度、加快浆液凝结时间、控制浆液凝结时间、控制浆液扩散范围，使灌浆具有可控性，不仅可节约灌浆材料，且能够对渗漏通道进行有效封堵。

浆液制备采用ZJ-400型搅拌机，具体制浆按如下程序执行：制浆程序：先加水，后加水泥，搅拌后加泥浆，继续搅拌2min；水泥粘土浆在具备条件时可先膨化4～6小时后使用，不具备条件也可直接使用；水泥粘土浆制出后应过筛除去大颗粒后入泥浆池，池内安设花管，用泵输浆或用高压风搅动池内泥浆，使之不沉淀，呈均匀状态。

在灌浆时，要根据灌浆孔内灌浆液的灌注量及可灌性系数Q/P(Q为灌注流量，P为灌注压力)，随时调整灌浆液中水泥粘土浆的水固比：

当灌浆孔内灌浆液的灌注量小于200kg/m时，灌浆液采用水固比为0.7:1的水泥粘土浆，其包括：水泥、粘土、水，且水泥、粘土、水的重量份比为1：1：1.4；

当采用水固比0.7:1的水泥粘土浆灌浆且可灌性系数Q/P基本不变时，加大灌浆液的灌注量，使灌浆液的灌注量大于或等于200kg/m、小于300kg/m，且此时灌浆液采用水固比为 0.4:1的水泥粘土浆，其包括：水泥、粘土、水，且水泥、粘土、水的重量份比为1：1：0.8；

当采用水固比0.4:1的水泥粘土浆灌浆且可灌性系数Q/P基本不变时，加大灌浆液的灌注量，使灌浆液的灌注量大于或等于300kg/m、小于1000kg/m，且此时灌浆液采用在水固比为0.4:1的水泥粘土浆中掺加5％的水玻璃，水泥粘土浆包括：水泥、粘土、水，且水泥、粘土、水的重量份比为1：1：0.8，而水泥粘土浆与水玻璃的重量份比为1：0.05；

当采用水固比0.4:1的水泥粘土浆且掺加5％水玻璃的灌浆液进行灌浆且可灌性系数Q/P 基本不变时，加大灌浆液的灌注量，使灌浆液的灌注量大于或等于1000kg/m、小于2000kg/m，且此时灌浆液采用在水固比为0.4:1的水泥粘土浆中掺加10％的水玻璃，水泥粘土浆包括：水泥、粘土、水，且水泥、粘土、水的重量份比为1：1：0.8，而水泥粘土浆与水玻璃的重量份比为1：0.1；

当灌浆孔内灌浆液的灌注量大于或等于2000kg/m时，可结束本段灌浆；或者，当灌浆压力达到0.5Mpa以上、而灌浆注入率仍然较低时(小于10L/min)，可以结束本段灌浆。

此外，在灌注浆液时，还要根据灌浆孔内的吃浆量情况，随时调整灌浆压力，一般情况下，灌浆压力采用0.2～0.5Mpa，当吃浆量大时，采用小压力，当吃浆量小时，采用较高的压力。

需要说明的是，对于经过对地质资料及勘探孔分析，发现孤石含量更多、粒径更大，地层架空情况更严重的地层来说，必须按照上述结束标准进行灌浆，并且，对靠近基岩的各灌浆孔，要将上游一排灌浆孔中的相邻孔距加密，如由原来孔距2m加密至孔距为1m～1.5m，同时对灌注单耗进行调整，一般单耗为1500～2000Kg/m。

此外，在实际施工过程中，还可根据地层的实际情况对灌浆及结束标准等进行调整：

如对于靠近古滑坡体的灌浆孔来说，当孔内浆液灌注量小于200kg/m时，可采用水固比为0.7:1的水泥粘土浆灌浆，当灌注量大于或等于200kg/m时，可以采用更浓的浆液如水固比0.4:1的水泥粘土浆进行灌注，当灌注量大于或等于300kg/m，即可结束本段灌浆。

通过提前对防渗墙成槽施工前的地层进行灌浆处理，可将堰塞体防渗墙轴线上游和下游的渗漏通道进行封堵，从而在地层完整、稳定的条件下进行堰塞体防渗墙的成槽施工。

当然，在具体施工时，根据工作面的影响，上述灌浆过程和爆破过程还可以穿插施工。

一旦堰塞体防渗墙施工中出现严重漏浆、塌孔，有可能要对槽段进行回填处理，不但延误工期，经济损失也巨大，但采用本发明的方法，提前对成槽施工前的地层进行爆破处理(即预爆)，可将地层中大的孤石完全爆破，形成小的块石，而提前对地层进行灌浆处理(即预灌)，可将渗漏通道进行提前封堵，地层胶结性也得到很好改善，槽孔周边破损松散堆积体的稳定性得到极大提高，极大减少后续防渗墙成槽施工中漏浆、塌孔情况的发生，既缩短了工期，使防渗墙成槽施工的进度与质量得到确切保证，也节约了处理事故的直接经济成本，经济效益明显。

尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。