帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)維修中的應(yīng)用研究

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。