富地營子水庫堆石壩帷幕灌漿施工

李長順，郭婧嬡

（1.中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林省 長春 130021；2.吉林省水務(wù)投資集團(tuán)有限公司中部引水分公司，吉林 長春 130021）

富地營子水庫位于黑河市愛輝區(qū)上游河段。壩址距西溝水庫庫尾約9.0 km，設(shè)計(jì)庫容965×105m3，最大壩高28.5 m，設(shè)計(jì)正常蓄水位382.0 m。攔河壩為一瀝青混凝土心墻堆石壩。其坐落于強(qiáng)風(fēng)化塊狀花崗巖和輝石橄欖巖及輝石安山巖上。

大壩基巖節(jié)理發(fā)育，并有多條斷層破碎帶通過，其中最大的斷層破碎帶F2走向N50°～W60°，傾向N，傾角約65°；帶寬14 m左右，帶內(nèi)組成物主要為斷層水泥夾碎塊組成，風(fēng)化較深，透水性較強(qiáng)。

1 灌漿帷幕的主要設(shè)計(jì)施工技術(shù)要求

1.1 帷幕灌漿形式及孔距

主帷幕采用單排、直線懸掛式布置，基本孔距為2.0 m，在斷層破碎帶處主帷幕中心線上游側(cè)增加一排加強(qiáng)帷幕，同時(shí)在主帷幕中心線的下游側(cè)增設(shè)一排固結(jié)灌漿孔，孔距亦為2.0 m。設(shè)計(jì)要求在斷層破碎帶部位宜先進(jìn)行加強(qiáng)帷幕灌漿和固結(jié)灌漿，然后再進(jìn)行主帷幕灌漿。

1.2 帷幕灌漿孔深度

河床和右岸壩頭部位主帷幕及加強(qiáng)帷幕灌漿孔深度，一般為基巖面以下10 m右岸引水發(fā)電埋管部位附近，巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化較深，其灌漿孔深度至基巖面以下15 m；河床左岸壩基帷幕灌漿孔深度一般為基巖面以下6.0 m。

1.3 灌漿次序及灌漿方法

帷幕灌漿施工順序采取分序鉆灌逐漸加密的原則，主帷幕灌漿的施工采取三序鉆灌，其Ⅰ，Ⅱ序孔孔距均為8 m，Ⅲ序孔孔距為4 m。加強(qiáng)帷幕灌漿和固結(jié)灌漿孔施工則分兩序鉆灌，其Ⅰ，Ⅱ序孔孔距均為4 m。

帷幕灌漿采用孔中封閉，自上而下分段循環(huán)灌漿的方法施工。在地質(zhì)條件較好的壩段，亦可采用自下而上分段灌漿的方法。

1.4 帷幕灌漿段長度與灌漿壓力

灌漿段長度和灌漿壓力在不同的序別與段次有所區(qū)別，見表1。

2 帷幕灌漿施工

2.1 鉆孔、孔壁沖洗及簡易壓水試驗(yàn)

鉆孔采用 DK—300型油壓鉆機(jī)，φ59～φ75

表1 灌漿段長度與壓力在不同序別與段次中的區(qū)別

mm金剛石鉆頭造孔，鉆孔保持鉛直。其孔位偏差值，主觀性帷幕孔不超過10 cm，加強(qiáng)帷幕孔及固結(jié)孔不超過15 cm。鉆孔的終孔應(yīng)附合設(shè)計(jì)要求，孔內(nèi)殘留巖芯和沉淀物不得超過20 cm。

成孔后用導(dǎo)管以壓力水流從孔底向孔外沖洗的方法沖洗孔壁，待回水清凈，并延續(xù)10 min為止。沖洗壓力采用同段灌漿壓力的70%～80%，但不得超過1.0 MPa。沖孔后用單點(diǎn)法，以0.3 MPa的壓力進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)。

2.2 灌 漿

1）灌漿材料。由業(yè)主統(tǒng)一采購供應(yīng)的普通硅酸鹽525號水泥，進(jìn)廠時(shí)已由業(yè)主經(jīng)檢驗(yàn)合格后使用。

2）制漿方法。因帷幕灌漿采用分段、分序的施工特點(diǎn)，戰(zhàn)線較長，故采用分散制漿方法，由各灌漿機(jī)組配備一套400 L的制漿設(shè)備，制漿時(shí)各機(jī)組自行制漿。

3）灌漿方法。焊管為射漿管下至孔底0.5 m處，此法可使各段重復(fù)灌漿，對提高灌漿質(zhì)量有利。

4）灌漿壓力的控制。灌漿開始后，在保證有回漿的前提下，盡快升至設(shè)計(jì)灌漿壓力。其整個(gè)過程均在設(shè)計(jì)壓力下完成，灌漿過程均有專人看守壓力表和掌握制漿。

5）制漿濃度的選擇與變換。按SL62—94《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》,本工程灌漿濃度為 6 個(gè)比級，即水灰比分別為 5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1。變換漿液濃度的原則是，各段的初始灌漿濃度均為5∶1。當(dāng)灌漿壓力保持不變而灌入量均勻減少時(shí)，或灌入量不變而灌漿壓力均勻升高時(shí)不得改變漿液濃度；當(dāng)某一級漿液灌入量累計(jì)達(dá)400 L，但灌漿壓力和灌入量均無改變或改變不顯著時(shí)，則應(yīng)提高一個(gè)級別灌漿濃度；當(dāng)出現(xiàn)灌漿中斷或提高一個(gè)級別濃度后灌漿壓力突減，則注意降低一個(gè)級別漿液濃度。

6）灌漿結(jié)束及封孔。灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)：一是灌漿段灌入量小于或等于一個(gè)0.01 L/（min·m·m），且在設(shè)計(jì)壓力下持續(xù)60 min；二是灌漿過程中，如回漿變濃，降低一個(gè)級別灌注，回漿濃度仍變濃，再降低一個(gè)級別灌注，回漿濃度仍變濃.滿足其中之一即可結(jié)束灌漿。封孔采用純壓式，即以壓力為1.0～1.2 MPa灌入水灰比為0.5∶1的濃漿封堵，屏漿后120 min結(jié)束。

7）灌漿中事故的處理。灌漿發(fā)生串漿時(shí)，一般多采用封堵或降低灌漿壓力的方法處理；機(jī)械故障使灌漿中斷，其時(shí)間超過30 min，則重新掃孔，沖孔后再灌漿。

3 帷幕灌漿質(zhì)量與效果評價(jià)

3.1 檢查帷幕灌漿質(zhì)量與效果評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)SL62—94和《富地營子水庫瀝青混凝土心墻堆石壩與溢洪道基礎(chǔ)帷幕灌漿施工技術(shù)要求》的規(guī)定，經(jīng)帷幕灌漿后，壩基帷幕檢查孔巖石在壓力為0.4 MPa作用下，當(dāng)壓水試驗(yàn)透水率q≤0.1 L/（min·m·m），即為合格；另外也可以從序次單位耗灰量隨序次增加而遞減的規(guī)律來衡量。

3.2 灌漿前后壩基巖石透水率的比較

壩基巖石灌漿前，據(jù)Ⅰ序孔的200多段壓水試驗(yàn)成果表明，瀝青混凝土心墻堆石壩基礎(chǔ)強(qiáng)風(fēng)化巖石的透水率普遍偏大，大于0.1 L/（min·m·m）者達(dá)90多段。其中主要沿強(qiáng)風(fēng)化巖頂部與心墻基礎(chǔ)混凝土蓋板結(jié)合部位分布，即沿接觸帶滲漏，其透水率多為 0.15～0.2L/（min·m·m），最大可達(dá)2.16 L/（min·m·m）。其余壩基強(qiáng)風(fēng)化巖透水率一般為 0.05～0.15 L/（min·m·m），最大可達(dá) 0.32 L/（min·m·m）。河床地段透水率一般為 0.06～0.2 L/（min·m·m），最大可達(dá) 0.39 L/（min·m·m）。右岸透水率一般為 0.1～0.25 L/（min·m·m），最大可達(dá) 1 L/（min·m·m）。

經(jīng)帷幕灌漿后，據(jù)近70個(gè)檢查孔170多段壓水試驗(yàn)結(jié)果，其透水率大于0.1 L/（min·m·m）者僅占10%左右，且經(jīng)補(bǔ)充灌漿后，其透水率均已合格。

表2 主帷幕灌漿各區(qū)段單位水泥注入量Ⅰ、Ⅲ序?qū)Ρ冉y(tǒng)計(jì)表

3.3 各序次灌漿孔單位耗灰量及耗灰比

對各區(qū)段單位耗灰量按序次統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明巖石完整性較差的地段，如右岸壩頭引水發(fā)電埋管附近和斷層破碎帶部位，各序次孔的單位耗灰量及耗灰比下降比較明顯；巖石比較完整的地段，如左岸和河床部分地段，各序次孔的單位耗灰量及耗灰比下降不明顯，這完全符合正常規(guī)律，見表1。

4 結(jié)語

1）壩基主帷幕沿線及加強(qiáng)帷幕地段檢查孔鉆探和壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，除個(gè)別部位的巖石透水率偏大，但經(jīng)補(bǔ)充灌漿后，其透水率亦均小于或等于0.1 L/（min·m·m），完全滿足了設(shè)計(jì)對壩基巖體灌漿質(zhì)量的要求。

2）各區(qū)段單位耗灰量按序次統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，通過對瀝青混凝土心墻堆石壩基巖灌漿施工后，其大壩帷幕已經(jīng)形成，本工程灌漿質(zhì)量良好，帷幕防滲效果顯著。

3）在壩基構(gòu)造破碎帶發(fā)育地段增設(shè)加強(qiáng)帷幕各固結(jié)灌漿并優(yōu)先施工后是很有必要的，它減少了其滲透性，對后序主帷幕灌漿施工質(zhì)量起到了較好的保證作用；在主帷幕灌漿施工中按設(shè)計(jì)又采用了3個(gè)序次的分序施工方法，從另一方面為壩基最終形成良好的防滲帷幕奠定基礎(chǔ)。