楊波
【摘要】文章主要針對(duì)帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)維修加固中的應(yīng)用、灌漿施工工序、施工方法做了一些簡(jiǎn)要的探討,可供類(lèi)似工程參考借鑒。
【關(guān)鍵詞】水庫(kù)維修;帷幕灌漿技術(shù)
一、引言
該水庫(kù)是一座中型水利樞紐工程。樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道、輸水洞建筑物等組成。攔河壩為礫質(zhì)土心墻土石壩。土壩段黏土心墻主要由含礫低液限黏土構(gòu)成,含有少量碎石,并局部見(jiàn)有石塊,局部含量較大,個(gè)別孔段有碎石集中成層的現(xiàn)象;一部分心墻料的粗粒含量>40%,不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);大部分心墻料的含水率接近塑限或最優(yōu)含水率,有一部分心墻料含水率大于塑限最大值;大部分心墻料干密度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度指標(biāo),大多數(shù)心墻料滲透系數(shù)指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)防滲料的質(zhì)量指標(biāo)。
二、工程簡(jiǎn)介
水庫(kù)維修加固工程對(duì)土壩防滲系統(tǒng)采取的處理方案為:土壩樁號(hào)0+088至溢洪道,壩體、壩基防滲采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲處理,防滲墻厚度為80cm,防滲墻頂高程為206.0m,防滲墻底高程進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層1m,下接帷幕灌漿,帷幕灌漿單排布置,孔距為1.5m,深度至巖石吸水率<5Lu。本工程帷幕灌漿施工內(nèi)容為樁號(hào)0+088.0~0+407.4范圍的墻下帷幕灌漿及溢洪道與山體處的灌漿。防滲帷幕沿防滲墻軸線(xiàn)方向單排布置,分三序施工,孔距為1.5m,深度至巖石吸水率<5Lu,與溢洪道連接處局部加密。在進(jìn)行溢洪道與山體處的灌漿施工前首先進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。
三、生產(chǎn)性試驗(yàn)
(一)漿液配比試驗(yàn)
進(jìn)行水泥凈漿、水泥漿摻加外加劑漿的各項(xiàng)性能的測(cè)試。純水泥漿進(jìn)行3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1(重量比)等5個(gè)比級(jí)試驗(yàn)。根據(jù)漿液配合比研究結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,提出適用于本工程帷幕灌漿的漿液配比。
(二)鉆灌方法試驗(yàn)
對(duì)自上而下和自下而上灌漿方法進(jìn)行施工,以驗(yàn)證該施工方法在本區(qū)的可行性,并確定各段灌漿壓力。
四、灌漿施工工序及方法
(一)灌漿施工程序
Ⅰ序孔鉆灌→Ⅱ序孔鉆灌→Ⅲ序孔鉆灌→質(zhì)量檢查
(二)鉆孔
(1)鉆孔方法:帷幕灌漿鉆孔采用清水沖洗、地質(zhì)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法施工。根據(jù)地層情況,選用金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆孔在斷層、破碎帶中的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)將根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。
(2)取芯方法:先導(dǎo)孔、質(zhì)量檢查孔均要求采取巖芯。在完整的巖石中,采用常規(guī)的投卡料方法卡取巖芯;在斷層、破碎帶的孔段,采用孔底反循環(huán)或雙管單動(dòng)鉆具采取巖芯。
(3)鉆孔直徑和深度:帷幕灌漿孔的開(kāi)孔直徑為Φ56mm,終孔孔徑≥Φ56mm。所用孔徑的大小,除能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,還為處理鉆孔事故保留一級(jí)孔徑。
(4)孔斜測(cè)量:垂直或頂角<5°的帷幕灌漿孔,其孔底偏差值不得大于規(guī)定值。本工程墻下帷幕灌漿孔深均<20m,其孔底偏差≤25cm
為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)孔斜的要求,確保工程質(zhì)量,采用KXP-1輕便測(cè)斜儀進(jìn)行孔斜測(cè)量。KXP-1型測(cè)斜儀的精度為:方位角≤±2°,頂角≤0.5°,其測(cè)量精度能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。測(cè)斜的段長(zhǎng)一般為5.0~10.0m,可以全孔一次進(jìn)行,也可根據(jù)施工情況一孔分多次測(cè)斜。
(三)鉆孔沖洗和壓水試驗(yàn)
為了提高灌漿效果,在鉆孔結(jié)束后采用大泵量水沖孔的方法沖洗孔內(nèi)巖粉及孔壁,直至回水澄清為止。之后,用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗。沖洗壓力為該段灌漿壓力的80%,壓力超過(guò)1.0MPa時(shí),采用1.0MPa,但最大不超過(guò)1.0MPa。裂隙沖洗至回水澄清后10min結(jié)束,且單孔總的時(shí)間不少于30min,串通孔不少于2h??變?nèi)殘存的沉積物厚度不超過(guò)20cm。當(dāng)鄰近的孔段正在灌漿或臨近灌漿孔結(jié)束不足24h時(shí),不得進(jìn)行裂隙沖洗。灌漿孔(段)裂隙沖洗后,該孔(段)立即連續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè),因故中斷時(shí)間間隔超過(guò)24h時(shí),在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。對(duì)需完成壓水試驗(yàn)的孔段,均進(jìn)行壓水試驗(yàn)。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80%,最大不超過(guò)1.0MPa。對(duì)帷幕灌漿,先導(dǎo)孔及檢查孔自上而下分段卡塞進(jìn)行單點(diǎn)法壓水試驗(yàn),其它灌漿孔灌前采用簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。
(四)水泥漿液制備
灌漿采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥,水泥標(biāo)號(hào)不低于32.5級(jí),細(xì)度滿(mǎn)足通過(guò)80?m方孔篩的篩余量≤5%。灌漿用水泥必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),不得使用受潮結(jié)塊的水泥。灌漿用水符合拌制水工混凝土用水的要求。
(五)灌漿
(1)灌漿方法
采用自上而下、分段卡塞、純壓式灌漿法。射漿管的直徑為Φ42~50mm,管口距孔底≤50cm。
(2)灌漿壓力
帷幕灌漿壓力擬分為兩段,以防滲墻底部為準(zhǔn),向下0~5m深度內(nèi)采用0.3MPa,>5m的深度內(nèi)采用1MPa。實(shí)際施工時(shí)灌漿壓力根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定。除第一段分段升壓外,灌漿壓力在較短時(shí)間內(nèi)升到設(shè)計(jì)規(guī)定值。如開(kāi)始時(shí)由于吸漿量過(guò)大等原因不能立即升到設(shè)計(jì)壓力,則保證在正常操作條件下盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。
(3)漿液濃度
漿液水灰比根據(jù)灌漿試驗(yàn)確定,灌漿漿液濃度遵循由稀到濃的原則逐級(jí)改變。實(shí)際施工時(shí)將按以下要求控制:
1)當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時(shí),或者注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí),不改變水灰比。
2)當(dāng)某一比級(jí)漿液的累計(jì)注入量已達(dá)300L以上,或灌注時(shí)間已達(dá)1h,但灌漿壓力和注入率變化不明顯時(shí),可換濃一級(jí)漿液灌注。
3)當(dāng)注入量>30L/min時(shí),可越級(jí)變濃。
4)當(dāng)采用最濃級(jí)漿液灌漿,而吸漿量仍很大、不見(jiàn)減小時(shí),可采用灌注膏狀漿液、限流、低壓、限量、間歇灌漿等方法處理。
5)由于漿液變濃造成灌漿壓力突增或吸漿量突減,立時(shí)查明原因、采取相應(yīng)措施處理。
6)灌漿過(guò)程中,定時(shí)測(cè)記漿液密度和水泥漿液的溫度。
(六)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
(1)帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法,在規(guī)定的壓力下,當(dāng)注入率≤0.4L/min,繼續(xù)灌注60min;或<1L/min時(shí),繼續(xù)灌注90min,灌漿可以結(jié)束。
(2)灌漿過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)回漿失水變濃,應(yīng)改稀一級(jí)新漿灌注,當(dāng)效果不明顯則繼續(xù)灌注90min,灌漿可以結(jié)束。
(3)當(dāng)長(zhǎng)期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理人共同研究處理措施。
(七)封孔
全孔灌漿結(jié)束后,采用置換和壓力灌漿法封孔。具體作法是:利用終孔段灌漿的射漿管注入比級(jí)為0.5:1的濃漿,將管路和孔內(nèi)的稀漿全部置換,直至孔口返出濃漿為止,而后提升射漿管,在提升過(guò)程中不斷向孔內(nèi)注入0.5:1濃漿。