象山水庫除險加固“兩墻”之間砂礫石充填灌漿試驗

2012-04-13 09:59:02關鑫，王成

黑龍江水利科技 2012年4期

關鑫，王成

(1.五常市水務局營城子灌溉站，黑龍江五常150228;2.黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300)

1 工程情況概述

象山水庫除險加固槽板式塑性混凝土防滲墻與原瀝青混凝土心墻之間是約80 cm厚的砂礫石過渡層，為提高過渡層砂礫石的密實性和均勻性，以保證壩體有力的支撐防滲墻，減少墻體水平變形，增加防滲體的安全儲備能力，在“兩墻”之間砂礫石進行充填灌漿。

充填灌漿設計為單排，軸線樁號0+003.2m，孔距3 m，分兩序孔施工，單號為Ⅰ序孔，起始樁號0+141.50m，終止孔位樁號0+402.50m，共 87孔，即 G1～G87，灌漿高程從277.00 m起至基礎混凝土蓋板止。灌注水泥、膨潤土混合漿液，膨潤土摻量為水泥的20%，灌漿壓力當漿液自重壓力＞0.3Mpa時，采用漿液自重壓力灌漿;當淺層灌漿壓力＜0.3Mpa時，應采用0.3Mpa，設計工程量為3 300 m。

2 試驗部分

“兩墻”之間砂礫石充填灌漿比較復雜，除原瀝青混凝土心墻在水庫運行后產(chǎn)生水平變位后給上游砂礫石過渡層帶來空間，降低其密實度外，尚有造墻期間沖擊鉆機的振動、坍塌、固壁泥漿的滲透、地下水位的因素等，都使該部位砂礫石的組成、密實度等有所變化，所以在開展全面施工之前，先進行充填灌漿試驗。

2.1 試驗成果

1)孔斜偏差值。鉆孔孔斜偏差值要求嚴格嚴禁鉆孔對兩墻有所損壞，孔底最大偏差不得超過15 cm，河床段孔深達48 m，則控制孔斜率為3‰。目前大壩基礎帷幕灌漿，規(guī)范要求孔深50 m允許偏差2%，相差甚遠，因此要求施工時應采取特殊措施，以保證孔斜率控制在3‰以內。施工鉆孔采用SM165型沖擊回轉式潛孔鉆機，跟進套管ф146 mm高猛地質管，鉆桿直徑ф76 mm，鉆機重約2 t，經(jīng)過試驗段總結出一套控制孔斜辦法:鉆前先穩(wěn)固鉆機，確保立軸垂直，鉆機孔深20 m內控制鉆機壓力、轉速、進尺速度等參數(shù)，把該段作為繼續(xù)向下鉆進的導向段，嚴格控制孔斜，確保最終孔底偏差≤15 cm。試驗段取最大孔深48 m，經(jīng)過上述施工過程控制孔斜得到了保證，鉆孔沒有對兩墻造成破壞，鉆孔孔斜值≤15 cm是能夠得到保證的。

2)孔距。孔距采用3 m，經(jīng)試驗注灰量Ⅰ序孔與Ⅱ序孔比值為1∶0.448，Ⅱ序孔吸漿量明顯減少，說明孔距是合適的。在最終完成87孔中平均注灰量，Ⅰ序孔與Ⅱ序孔比值為1∶0.430，與試驗值相近。

3)灌漿壓力。試驗區(qū)灌漿壓力采用0.3～0.4Mpa，灌漿結束后，4個Ⅰ序孔平均單位注灰量625.9 kg/m，2個Ⅱ序孔平均單位注灰量207.7 kg/m，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減66.8%，灌漿效果是明顯的，說明在此壓力下灌漿是適宜的。另外，塑性混凝土防滲墻抗壓強度不高，平均僅為5.2 Mpa，高壓灌漿可能會破壞墻體。

4)灌漿配合比。灌漿配合比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1，開灌比一律采用2∶1。從試驗區(qū)Ⅱ序孔灌漿資料統(tǒng)計分析看，2∶1結束占70%，因此2∶1稀漿灌注是必要的;Ⅰ序孔濃漿(0.5:1)結束段占73.3%，說明在Ⅰ序孔中大部分孔段需在0.5∶1的濃漿結束，所以采用上述4個比級的漿液灌注是合適的。

5)漿液變換。試驗時采用基巖帷幕灌漿標準，即某級漿液注入量已達300 L以上，改濃一級，或當注入率＞30 L/min時越級變漿的變漿方法。由于砂礫石屬注漿量大，一般單位注灰量達300～500 kg/m，甚至更高，遠大于基巖灌漿的注入量，所以用上述標準發(fā)現(xiàn)變漿頻率過快，不適應于砂礫石地基灌漿標準。試驗發(fā)現(xiàn)在漿液越級變濃后大部分孔段出現(xiàn)了較短時間內停止吸漿現(xiàn)象，如G5孔的第10－13段，G7孔的第1—12段，因此越級變漿是不適宜的，應改為逐級變濃。經(jīng)實踐后漿液變換標準改為當同一濃度的漿液已灌入總量600 L以上，而注入率均無變化，或改變不顯著時，則加濃一級，按此標準逐級變濃，或當注入率＞50 L/min時，可加濃一級，不允許越級變漿。

6)結束標準。試驗段證實當孔段不吸漿后，再延長30 min，實際也基本不吸漿。另外當吸漿量＜1 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，當氣溫低時，灌漿管路經(jīng)常出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，灌漿被迫中斷;當氣溫高時，又會發(fā)生由于漿液在管內滯留時間過長而使射漿管被鑄住，難以上提。經(jīng)實踐后改為在規(guī)定灌漿壓力下，直至砂礫石層不再吸漿后，再延長5 min仍不吸漿時，可結束灌漿，事實證明，在后來灌漿中效果較好。

3 充填灌漿的質量評定

本工程共布設87個充填灌漿孔，分5個單元，最大孔深48 m，鉆灌工作量3425.77 m，灌注水泥量1245.9 t。其中，Ⅰ、Ⅱ序孔單位注灰量分別為507.7kg/m和218.5kg/m，則注灰量Ⅰ序孔:Ⅱ序孔=1∶0.430，單位耗灰量較大，表明堆石體中空隙率較高，注灰量隨灌漿次序增進而顯著降低。進行了5個壓水試驗孔、41段的壓水試驗檢查，如下表所示，所有壓水試驗結果均滿足設計提出的10 Lu透水率標準，灌漿效果明顯。

表1 充填灌漿壓水試驗成果表

4 結語

砂礫石材料的摩擦角比較小，碾壓夯實減小其空隙率，增大其密實度比較困難，采用充填灌漿的方法填充空隙膠結骨料增大砂礫石的密實度，是一種較好的辦法。雖然增加了工程投資，但能夠保證工程質量。象山水庫除險加固后蓄水位最高達到281.75 m，接近正常蓄水位282.00 m，但防滲體最大水平位移僅有8.2 cm，遠小于設計允許值，“兩墻”間充填灌漿起到很大作用。