帷幕灌漿在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用策略

熊　波

(江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌　330025)

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帷幕灌漿在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用策略

熊波

(江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌330025)

【摘要】近幾年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源利用越來(lái)越緊張，使水庫(kù)的作用日益凸顯，隨之水庫(kù)建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大。然而，由于受到多種因素的影響，水庫(kù)發(fā)生滲漏等病害，若不加以及時(shí)處理，極易造成極大損害。帷幕灌漿是水庫(kù)除險(xiǎn)加固中常用的施工技術(shù)，其應(yīng)用對(duì)確保水庫(kù)質(zhì)量有重要作用。因此，本文對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的帷幕灌漿應(yīng)用技術(shù)作了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；帷幕灌漿；技術(shù)；應(yīng)用

近年來(lái)，隨著公眾對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固重視度的日益提高，人們更加重視水庫(kù)的防滲效果。如何提高水庫(kù)除險(xiǎn)加固質(zhì)量成為當(dāng)前建筑者研究的重要內(nèi)容。帷幕灌漿是水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲處理的重要手段之一，是一項(xiàng)實(shí)用性強(qiáng)、安全性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工程技術(shù)，對(duì)確保水庫(kù)的安全運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。下面以大余縣油羅口水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程為例，分析帷幕灌漿施工技術(shù)。

1大余縣油羅口水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程概況

油羅口水庫(kù)位于章江河上游大余縣浮江鄉(xiāng)杉樹(shù)下村，距大余縣城約10km，壩址控制集水面積557km2，是一座以防洪為主，兼顧供水、發(fā)電和灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程。油羅口水庫(kù)由主壩、副壩、溢洪道及引水隧洞等建筑物組成。油羅口水庫(kù)壩址以上流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出現(xiàn)季節(jié)與暴雨發(fā)生的季節(jié)一致，較大洪水多出現(xiàn)在6月。流域河流屬山區(qū)河流特征，河床坡降較陡，暴雨強(qiáng)度大，匯流快。油羅口水庫(kù)位于章江上游大余嶺山脈北麓的中低山丘區(qū)，為構(gòu)造侵蝕面貌，河床基巖裸露。

2水庫(kù)除險(xiǎn)加固中帷幕灌漿施工技術(shù)

一般情況下，使用帷幕灌漿技術(shù)前必須詳細(xì)勘探整個(gè)工程的地質(zhì)，全面了解施工地的水文地理信息。該水庫(kù)除險(xiǎn)加固中，主要使用的是自上而下、小口徑鉆入，孔口封閉、孔內(nèi)來(lái)回循環(huán)的高壓灌漿施工方案，如圖1所示。

圖1　帷幕灌漿施工簡(jiǎn)圖

2.1合理選擇施工材料

開(kāi)展灌漿施工時(shí)，其灌漿材料必須依據(jù)工程的設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行選擇，該工程使用P.O42.5硅酸鹽水泥摻Ⅱ級(jí)粉煤灰作為灌漿材料。對(duì)特大斷層破碎地帶等位置，需要在水泥漿內(nèi)加入混合料或外加劑，其材料摻入量根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，并把試驗(yàn)結(jié)果上報(bào)至監(jiān)理工程師批準(zhǔn)方可施工。

2.2施工流程

此次灌漿工作主要依據(jù)是甲方提出的壩基處理灌漿要求、灌漿合同，同時(shí)遵循《小型水電站施工技術(shù)規(guī)范》(SL 172—96)規(guī)定，壓水試驗(yàn)按《水電壓水試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》(SL 55—99)進(jìn)行。灌漿主要采用巖芯鉆探(采用 XY-100 型鉆機(jī)) 進(jìn)行成孔，成孔后使用頂壓式注塞壓力灌漿法灌漿。灌漿施工一般采用自下而上的方式展開(kāi)操作。帷幕孔主要由兩排組成，先對(duì)下游排孔進(jìn)行施工，后展開(kāi)上游施工，每一排帷幕孔主要分為三序施工，依次進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。如果設(shè)有加密孔，必須最后對(duì)加密孔展開(kāi)施工。同一排帷幕線兩個(gè)鄰近的先序孔到基巖以下15m后方可進(jìn)行后續(xù)孔施工。帷幕灌漿使用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法，采用鉆桿做射漿管，射漿管按照施工要求伸至灌漿底步，距離孔底距離不能大于50cm。孔口部位采用孔內(nèi)阻塞循環(huán)灌漿，灌漿尾管距離孔底不大于50cm。灌漿操作中對(duì)發(fā)生串口、冒漿、漏漿等問(wèn)題，制定合理的處理方案，必須上報(bào)監(jiān)理工程師審批方可施工。

2.3設(shè)置灌漿孔

水庫(kù)帷幕灌漿工程施工流程如圖2所示。根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求設(shè)置合理的灌漿孔，分序列展開(kāi)操作，每?jī)蓚€(gè)灌漿孔相隔3m。灌漿孔位置與所設(shè)計(jì)的位置最大偏差不得超過(guò)10cm。如果出現(xiàn)特殊情況必須調(diào)整孔位，要上報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可施工，并認(rèn)真記錄具體孔位。開(kāi)展鉆孔施工操作時(shí)，鉆孔要依據(jù)循環(huán)灌漿分序原則施工，相同次序孔可以在相同時(shí)間段展開(kāi)鉆孔施工。成孔作為帷幕灌漿施工的首道工序，也是尤為重要的環(huán)節(jié)。成孔質(zhì)量直接影響整體帷幕灌漿施工的質(zhì)量及施工效果。因此，想要又好又快地完成施工，設(shè)置鉆架和鉆機(jī)時(shí)，必須先對(duì)場(chǎng)地實(shí)施整平清理操作，并依據(jù)工程情況鋪設(shè)相應(yīng)的地板并搭設(shè)鉆孔平臺(tái)，安裝的鉆機(jī)要保持在穩(wěn)定、端正的狀態(tài)。鉆機(jī)安放完成后，必須對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，明確鉆機(jī)的動(dòng)力、供電等設(shè)備后方可正常施工。每次鉆孔時(shí)均要認(rèn)真檢查所用鉆桿、鉆具及其零部件，禁止運(yùn)用彎曲變形的鉆桿或鉆具。

圖2　帷幕工程施工流程

2.4合理控制孔向

限幅機(jī)構(gòu)主支撐架擬選取的材料為L(zhǎng)W-2改性聚酯亞胺，該材料的抗拉強(qiáng)度為145 MPa，屈服強(qiáng)度為89 MPa。由圖8可知，在該仿真負(fù)載下，主支撐架的最大位移量為0.47 μm，最大應(yīng)力為2.44 MPa，即在300 N橫向負(fù)載的作用下，限幅機(jī)構(gòu)主支撐架具有較大的靜力裕度，滿足強(qiáng)度和剛度要求。

每一個(gè)灌漿孔實(shí)施鉆進(jìn)操作時(shí)必須多次檢測(cè)孔斜，實(shí)際操作步驟如下：孔深大于30m每隔5m進(jìn)行一次測(cè)斜操作，小于30m每隔10m進(jìn)行一次測(cè)斜。實(shí)際施工時(shí)必須注意，合理控制上部20m范圍內(nèi)的孔斜，帷幕灌漿鉆孔孔底偏差允許范圍見(jiàn)下表。如果實(shí)施測(cè)斜操作發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜值大于設(shè)定最大允許規(guī)范值，及時(shí)采取針對(duì)性的糾偏措施。如果糾偏效果不佳必須重新開(kāi)孔，根據(jù)壓水試驗(yàn)、單位耗灰量等一般資料展開(kāi)分析，其結(jié)果如果影響灌漿質(zhì)量，實(shí)施有效的補(bǔ)救措施，必要情況下距原報(bào)廢孔位0.2m位置再次開(kāi)孔。

鉆孔孔底設(shè)定的最大允許偏差值表

2.5設(shè)置灌漿段長(zhǎng)度

灌漿操作采用分段施工模式，特殊情況下依據(jù)監(jiān)理工程師的指導(dǎo)適量縮短或增加灌漿段長(zhǎng)度。灌漿段長(zhǎng)誤差不超過(guò)30cm，灌漿施工時(shí)如果遇到斷層、巖溶等地質(zhì)，段長(zhǎng)不得大于3.0m。鉆孔穿越較為柔軟的破碎巖石發(fā)生塌孔或漏水時(shí)，先實(shí)施一段灌漿施工，待凝固24h后可以再次鉆進(jìn)。

2.6鉆孔、沖洗操作

鉆孔主要分為三序工程，Ⅰ序、Ⅱ序孔均為鋼管樁注漿孔，在開(kāi)展基坑開(kāi)挖操作時(shí)起到支護(hù)作用，Ⅲ序孔設(shè)置為旋噴注漿孔，具有固沙封水的效果。沿著井筒中心線方向設(shè)置三排帷幕注漿孔，孔距為3m，排距設(shè)置為2.8m。共設(shè)有42個(gè)注漿鉆孔，每個(gè)孔的深度約為13.5m，采用φ108鉆頭進(jìn)行施工，鉆入所設(shè)計(jì)的孔深，下部采用φ89×3.5mm鋼管至孔底，孔口焊接使用φ89法蘭盤(pán)。沿井筒中心線在其兩側(cè)設(shè)計(jì)Ⅱ序孔，在井筒外側(cè)設(shè)置加密鉆孔，與Ⅰ序孔間距約為1.5m，共有37個(gè)，孔深為18.5m。鉆進(jìn)操作與Ⅰ序孔相同，孔口也使用φ89法蘭盤(pán)焊接。旋噴鉆孔設(shè)置在注漿孔外側(cè)及其開(kāi)挖部位東西段，鉆孔間距設(shè)置為1.0m，終孔完成后立即旋噴注漿，共設(shè)有44個(gè)，孔深度設(shè)置為15m，采用φ127鉆頭鉆至要求孔深，鉆孔結(jié)構(gòu)如圖3所示，鉆孔使用壓力水脈動(dòng)沖洗。帷幕灌漿施工中必不可少的工序就是導(dǎo)孔，對(duì)開(kāi)展鉆孔操作后返水情況較好的孔段，需要實(shí)施簡(jiǎn)單的壓力處理，壓力時(shí)間掌控在20min，每隔5min讀一次表，共實(shí)施4次讀數(shù)。最大值與最小值差小于終值12%即可。

圖3　鉆孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.7密封孔底

水庫(kù)除險(xiǎn)加固完成灌漿操作后，必須采用置換或壓力灌漿等封堵法展開(kāi)孔洞密封操作。全孔灌漿完工后，采用配合比為5∶1的水泥漿來(lái)置換孔洞內(nèi)部漿液，同時(shí)采用相同配合比的水泥漿設(shè)置較大的灌漿壓力實(shí)現(xiàn)0.5h純壓。

2.8特殊情況處理

a.冒漿處理。在帷幕灌漿施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有漿液通過(guò)裂隙向上冒出，或沿著底板與基礎(chǔ)巖接觸地帶冒出的情況，擁有施工經(jīng)驗(yàn)的工作人員都知道此為冒漿情況。灌漿施工中發(fā)生冒漿后，工作人員應(yīng)及時(shí)實(shí)施鉛封、封堵等處理措施，并合理控制灌漿壓力，加大漿液濃度，設(shè)置恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)漿量，待冒漿停止后，壓力達(dá)到設(shè)定的壓力，再開(kāi)展正常灌漿操作。

b.串漿處理。若發(fā)現(xiàn)漿液從其他孔內(nèi)流出，經(jīng)深入分析可知，這是因巖石中裂隙互相串通引起的串漿。灌漿操作時(shí)，如果串漿孔是待灌孔，可以同時(shí)開(kāi)展灌漿操作。如果沒(méi)有條件一同進(jìn)行灌漿操作，可把串漿孔管孔進(jìn)行堵塞處理。待灌漿孔施工結(jié)束后，對(duì)串漿孔及時(shí)進(jìn)行掃孔、沖洗后方可繼續(xù)灌漿。同時(shí)，可以適當(dāng)加長(zhǎng)相鄰兩個(gè)序孔施工時(shí)間間隔，避免新灌入的泥漿把前期灌入裂隙內(nèi)的漿液結(jié)石沖開(kāi)。

c.灌漿中斷處理。因出現(xiàn)突發(fā)事件不得不停止灌漿施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員采用以下措施進(jìn)行處理：?使用高效的方法盡可能縮短灌漿中斷時(shí)間；?若灌漿中斷時(shí)間大于30min，采用恰當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)鉆孔進(jìn)行沖洗操作，如果沖洗并無(wú)效果，可以進(jìn)行掃孔后再次灌漿；?恢復(fù)正常灌漿操作后，采用中斷前所用的水灰比，如：灌漿注入率相似或有一定程度上的減少，可以按照正常灌漿方法展開(kāi)注入操作直至完成灌漿施工。

d.大耗漿孔處理。因該工程存在斷層或溶洞等地質(zhì)缺陷的情況，一旦出現(xiàn)大耗漿量情況且長(zhǎng)時(shí)期無(wú)法達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)監(jiān)理工程師一同研究并制定合理的處理對(duì)策，如：待凝固后實(shí)施復(fù)灌，如果復(fù)灌操作并未達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，可以使用孔內(nèi)電視錄像等方法進(jìn)行檢查。

3結(jié)語(yǔ)

帷幕灌漿憑借實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)帷幕灌漿，可以防止?jié)B漏、裂縫，加固壩基。本文對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中帷幕灌漿的應(yīng)用技術(shù)作了分析，旨在為今后的水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程提供參考借鑒。

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Application strategy of curtain grouting in reservoir risk

removal and consolidation

XIONG Bo

(JiangxiWaterConservancyandHydropowerConstructionCo.,Ltd.,Nanchang330025,China)

Abstract:Water resources utilization is more and more nervous along with continuous development of social economy in China in recent years. Role of reservoir is more and more prominent, and the construction scale is increasingly expanding. However, reservoir suffers from seepage and other diseases due to influence of various factors, and extremely large damage can be easily caused if the damages are not timely treated. Curtain grouting is commonly used construction technology in reservoir risk removal and consolidation. Its application is important for ensureing reservoir quality. Therefore, application technology of curtain grouting in reservoir risk removal and reinforcement is briefly analyzed in this paper.

Key words:reservoir; risk removal and consolidation; curtain grouting; technology; application

中圖分類號(hào)：TV223.4+3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8241(2015)11-0014-04