遼寧省白石水庫(kù)工程固結(jié)灌漿施工技術(shù)

李寶石

(遼寧省白石水庫(kù)管理局，遼寧朝陽(yáng)122000)

0 引言

白石水庫(kù)是遼寧省“九五”期間水資源開(kāi)發(fā)建設(shè)的重點(diǎn)工程，大壩是一座碾壓混凝土重力壩，為一級(jí)建筑物，整個(gè)壩址坐落于中生界火成巖之上，基礎(chǔ)處理的成功與否，關(guān)系到水庫(kù)建設(shè)的成敗和大壩的安危。固結(jié)灌漿工程是整個(gè)工程中極其重要的分部分項(xiàng)工程。固結(jié)灌漿于1996年10月27日開(kāi)始進(jìn)行，隨混凝土升程陸續(xù)完成，于1999年10月31日全部完工。

1 工程地質(zhì)條件及特征

1.1 壩基地層巖性

壩址為侏羅系地層，壩基和兩岸壩肩均為侏羅系蘭旗組玄武質(zhì)安山巖，厚度不均，28～50 m，變化較大，其下為礫巖、頁(yè)巖夾煤線。玄武質(zhì)安山巖呈灰綠～灰黑色，全晶斑狀結(jié)構(gòu)，致密的塊狀構(gòu)造，原巖噴發(fā)經(jīng)冷凝形成原生節(jié)理，稱緩傾角結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀:NE ＜10°～15°，即傾向上游，走向與壩軸線成 20°夾角。

壩址處兩岸山坡較陡，坡殘積層厚度0～2 m，河谷覆蓋層厚4～5 m。強(qiáng)風(fēng)化巖厚度在河床部位為0～4 m，右岸9～10 m，左岸約4 m。弱風(fēng)化巖厚度在河床部位大部分為1～9 m，局部約10 m，個(gè)別處約20 m，右岸3～7 m，左岸3～4 m。卸荷裂縫可達(dá)到微風(fēng)化帶的頂部，由于微風(fēng)化巖完整性較好，強(qiáng)度高，節(jié)理裂隙不發(fā)育，基本無(wú)卸荷變形問(wèn)題。

1.2 壩基地質(zhì)構(gòu)造

壩址兩岸地面所見(jiàn)斷層都是與河流平行的北西向斷層。根據(jù)施工地質(zhì)編錄建基面上共測(cè)得12條斷層，傾角65°～89°，為壓性或壓扭性，組成物質(zhì)多以角礫巖為主，局部有少量夾泥。除1條北東向外，11條都是走向320°左右與河流平行的斷層，12條斷層中只有4條寬度在4.5 m以上，F(xiàn)9、F17最寬分別達(dá)到14 m、15.5 m，其它都在1.0～2.5 m，大多數(shù)斷層膠結(jié)都很好，少數(shù)較為破碎。

除斷層外，在建基面上還編錄有174條節(jié)理，節(jié)理走向北西向略多于北東向，節(jié)理的傾角也大都為高角度，多呈壓性或壓扭性，微張—閉合，少充填物或無(wú)充填物，充填物一般為方解石和石英細(xì)脈，少數(shù)夾泥[1]。

以上這些不同產(chǎn)狀的斷裂構(gòu)造說(shuō)明巖體的完整性受到破壞，是需要加以補(bǔ)強(qiáng)的，所以對(duì)壩基巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿是必要的。

1.3 壩基滲漏與滲透穩(wěn)定

根據(jù)大量的壓水試驗(yàn)成果，壩基強(qiáng)風(fēng)化巖透水率q=25.52～32.70 Lu，屬中等透水性;弱風(fēng)化巖透水率q=1.72～3.98 Lu，屬弱透水性;微風(fēng)化巖透水率q=1.06～1.10 Lu，屬弱透水性;新鮮巖透水率q＜1 Lu，屬微透水性。斷層部位的透水性沒(méi)有規(guī)律，一般透水性較小，屬微弱透水。兩壩肩外側(cè)山體無(wú)較大斷層通過(guò)，巖體及小的結(jié)構(gòu)面透水性較差，一般無(wú)繞壩滲漏問(wèn)題[2]。

壓水試驗(yàn)表明，影響透水性的因素與玄武質(zhì)安山巖的構(gòu)造特征有直接關(guān)系，主要是沿巖體的節(jié)理裂隙透水，透水性雖不大，但由于本工程屬水源短缺地區(qū)，為盡量減少水庫(kù)滲漏量，結(jié)合壩高、水文工程地質(zhì)條件及規(guī)范要求，需設(shè)置帷幕防滲與排水孔減壓。防滲深度以防弱風(fēng)化巖體為主，同時(shí)以不打透安山巖為原則。

2 施工技術(shù)

施工技術(shù)包括固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)、施工概況和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及效果分析3部分。

2.1 固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)

團(tuán)結(jié)灌漿設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)和施工孔設(shè)計(jì)2部分。

2.1.1 試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)

固結(jié)灌漿試驗(yàn)任務(wù)共分為兩組，即21壩段護(hù)坦非斷層帶區(qū)一組;23壩段護(hù)坦斷層帶區(qū)一組。每組試驗(yàn)均布置7個(gè)灌漿孔，三排孔，孔間均呈等腰三角型分布，排距1.5 m，排與排間孔間距2.12 m。分兩序孔及檢查孔施工，孔深為混凝土蓋板下10 m，灌漿之前分別做壓水試驗(yàn)。孔徑除檢查孔為Φ75 mm外，其它均為Φ56 mm。

2.1.2 施工孔設(shè)計(jì)

固結(jié)灌漿是以一個(gè)壩段為一個(gè)單元工程，設(shè)計(jì)為上游寬8 m，下游寬10 m，上下各灌四排，排距2.6 m，孔距3.0 m，上下游邊排1.5 m，孔深 5～10 m，斷層帶一律10 m。

分Ⅰ、Ⅱ兩序，梅花狀布置，孔徑均為Φ56 mm，且增加邊排Ⅲ序孔，Ⅲ序孔為傾向壩外15°的斜孔，其它孔均為垂直孔[3]。

固結(jié)灌漿工藝要求為小孔徑成孔，孔內(nèi)循環(huán)灌漿，自上而下分段灌漿，施工順序遵照圍、擠、壓逐漸加密的原則進(jìn)行施工，即先周邊孔，特別是上、下游邊排孔，后中間孔;先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，再Ⅲ序孔。灌漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)，灌漿壓力第一組第一段為0.3 MPa，第二段為0.5 MPa;第二組第一段為0.5 MPa，第二段為0.8 MPa。灌漿濃度水灰比分為4個(gè)等級(jí)，即5∶1、3∶1、1∶1、0.5∶1。

2.2 施工概況

固結(jié)灌漿于1996年10月27日開(kāi)始進(jìn)行，隨混凝土升程陸續(xù)完成，于1999年10月31日全部完成。工程量見(jiàn)下表1。

2.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及效果分析

固結(jié)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)孔段的注入率≤0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min后結(jié)束。灌漿結(jié)束后采用0.5∶1的漿液再灌注30 min，最后用0.5∶1的漿液將孔內(nèi)注滿，水泥沉淀后，孔口空余部分用水泥∶砂∶水=1∶1∶1的水泥砂漿逐層搗實(shí)封填密實(shí)。

壩基固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查有3方面:

1)施工過(guò)程中的工藝檢查。

2)是灌漿后布置檢查孔作壓水檢查。

3)是灌漿前后巖體的彈性波速及動(dòng)彈模量測(cè)試對(duì)比[4]。

經(jīng)檢查32個(gè)壩段固結(jié)灌漿檢查孔89個(gè)，壓水147段次，100% ＜3 Lu的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

灌漿后巖體的彈性波速平均提高了11%，動(dòng)彈模量平均提高了24.1%，說(shuō)明灌漿收到明顯效果。

對(duì)已完成的全部壩段的固結(jié)灌漿情況分析統(tǒng)計(jì):Ⅰ序孔平均單位注入量為3.8 kg/m;Ⅱ序孔為1.5 kg/m;Ⅲ序孔為1.3 kg/m。雖然絕對(duì)值較小，但隨次序遞減規(guī)律明顯，說(shuō)明各序灌漿均起到一定的作用，設(shè)計(jì)布孔合理，施工工藝過(guò)程控制正常，質(zhì)量穩(wěn)定[5－6]。

經(jīng)嚴(yán)格評(píng)定32個(gè)單元工程2 042個(gè)鉆孔，合格率100%，優(yōu)良品率95.9%，整個(gè)分部工程評(píng)為優(yōu)良。

目前，水庫(kù)大壩已正常運(yùn)行十年多，十年多的歷程表明，壩基固結(jié)灌漿對(duì)壩基巖體起到了加固作用，提高了壩基巖體的承載能力和抗滑穩(wěn)定性，降低了壩基的透水性。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)蓄水后的幾年考驗(yàn)及觀測(cè)數(shù)據(jù)分析表明白石水庫(kù)基礎(chǔ)加固灌漿是成功的。灌漿采用自動(dòng)記錄儀記錄，可隨時(shí)掌握灌漿效果的各種數(shù)據(jù)，快速而準(zhǔn)確，對(duì)保證工程質(zhì)量起到了重要作用。采用科學(xué)有效的管理手段，推廣使用先進(jìn)設(shè)備和方法，是保證工程質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保證。

表1 固結(jié)灌漿工程完成工作量統(tǒng)計(jì)表

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