固結(jié)灌漿在和川引水樞紐工程中的應(yīng)用

衛(wèi)學(xué)文

（山西水務(wù)投資集團(tuán)有限公司 太原 030006）

1 和川引水樞紐工程概況

山西省引沁入汾和川引水樞紐工程位于山西省臨汾市安澤縣和川鎮(zhèn)嶺南村東的沁河干流上，是一座以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的水利樞紐工程。和川引水樞紐工程壩頂全長(zhǎng)235 m，最大壩高27 m，大壩自左岸向右岸共分為11個(gè)壩段。為了增強(qiáng)壩基承載力，在整個(gè)壩基范圍內(nèi)進(jìn)行固結(jié)灌漿，帷幕軸線上游固結(jié)灌漿孔深入基巖10 m，下游固結(jié)灌漿孔深入基巖6 m。該工程固結(jié)灌漿于2008年6月6日開工，至2009年7月21日結(jié)束。

施工區(qū)域?yàn)?壩段至11壩段。

2 灌漿施工工藝和施工步驟

2.1 灌漿施工工藝

固結(jié)灌漿的施工工藝流程為：鉆孔定位→鉆孔→洗孔→裂隙沖洗→壓水試驗(yàn)→制漿→灌漿→封孔→檢查。

2.2 灌漿施工步驟

2.2.1 鉆孔定位

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所示，采用分序加密的原則呈梅花狀布孔布置，孔距與排距均為3 m。

2.2.2 鉆孔

固結(jié)灌漿采用了KSZ100型潛孔鉆鉆進(jìn)，孔徑90 mm，由7 m3電動(dòng)空壓機(jī)供風(fēng)，孔深深入基巖10 m或6 m，施工中試驗(yàn)孔嚴(yán)格按照分序加密的原則進(jìn)行了施工，即先鉆Ⅰ序孔，再鉆Ⅱ序孔。

鉆孔結(jié)束會(huì)同監(jiān)理對(duì)孔深進(jìn)行檢查驗(yàn)收，檢查合格并經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后，進(jìn)行下一道工序。

2.2.3 洗孔

固結(jié)灌漿鉆孔完成后，先進(jìn)行洗孔，再進(jìn)行裂隙沖洗。

洗孔時(shí)采用孔口封閉的方法利用尾管（尾管底端距孔底不大于50 cm）通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行，沖凈孔內(nèi)巖粉、雜質(zhì)，直至回水清凈時(shí)止。

裂隙沖洗在灌漿前進(jìn)行，沖洗水壓采用80%的灌漿壓力。當(dāng)灌漿孔段內(nèi)基巖縫隙吃水量很大，回水管無回水時(shí)，施工人員通過灌漿自動(dòng)記錄儀讀取灌漿泵的流量，如2壩段-7排-Ⅰ-S4號(hào)第2段；當(dāng)灌漿孔段內(nèi)基巖縫隙吃水量較大，回水管有回水，但無法將壓力達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，施工技術(shù)人員通過灌漿自動(dòng)記錄儀讀取該孔段盡可能達(dá)到最大壓力的壓力表讀數(shù)以及灌漿泵的流量，如2壩段-7排-Ⅰ-S2號(hào)第1段和第2段。

2.2.4 壓水

固結(jié)灌漿的壓水試驗(yàn)采用“單點(diǎn)法”結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。

2.2.5 制漿

（1）制漿材料

灌漿的漿液為純水泥漿液，其材料主要為水泥和水。

灌漿所用水泥采用了山西省臨汾偉業(yè)建材有限公司所生產(chǎn)的普通硅酸鹽堯牌水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5，通過檢測(cè)其質(zhì)量和各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合合同文件和國(guó)家現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的要求。

施工用水為沁河河水，其水質(zhì)符合拌制水工混凝土用水的要求。

（2）漿液攪拌

施工過程中使用普通雙桶立式200 L攪拌機(jī)分散制漿，制漿所用水泥直接搬運(yùn)至制漿平臺(tái)。灌漿泵安放在制漿平臺(tái)適當(dāng)位置，用灌漿泵將攪拌好的漿液通過高壓管路送至灌漿孔進(jìn)行灌注。

漿液的攪拌時(shí)間均大于3 min。漿液在使用前過篩，從開始制備至用完時(shí)間均不大于4 h。

2.2.6 灌漿

施工中灌漿孔嚴(yán)格按照分序加密的原則進(jìn)行灌漿，即先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔。

（1）灌漿方法：灌漿采用孔口封閉灌漿法進(jìn)行。基巖灌漿段長(zhǎng)度10 m，自上而下分段灌漿，第1段深入基巖4 m，第2段深入基巖6 m?；鶐r灌漿段長(zhǎng)度6 m，全孔一次灌注。

（2）灌漿方式：灌漿采用循環(huán)式灌漿。

（3）灌漿壓力：0.4 MPa。

（4）灌漿水灰比：灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級(jí)變換。施工中采用了水灰比為3、2、1、0.5四個(gè)比級(jí)。

（5）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min后，繼續(xù)灌注30 min結(jié)束灌漿。

2.2.7 封孔

（1）機(jī)械封孔：灌漿孔封孔采用“全孔灌漿封孔法”進(jìn)行。“全孔灌漿封孔法”當(dāng)灌漿孔第2段按規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束后，把余漿置換成0.5比級(jí)的水泥漿，在最大設(shè)計(jì)灌漿壓力下，循環(huán)灌注30 min即可結(jié)束，如：2壩段-7排-Ⅰ-S1號(hào)孔。

灌漿孔第2段以0.5比級(jí)的水泥漿灌漿結(jié)束后，該孔則不進(jìn)行機(jī)械封孔，如：2壩段-7排-Ⅰ-S2號(hào)孔。

（2）人工封孔：機(jī)械封孔完成，待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，灌漿孔上部空余部分孔深采用了1:1:1（水:水泥:砂）的水泥砂漿人工封填密實(shí)，并將孔口壓抹平整。

2.2.8 檢查

（1）本次灌漿質(zhì)量檢查在灌漿結(jié)束3 d后進(jìn)行，檢查孔采用單點(diǎn)法進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。

在監(jiān)理指示的地段進(jìn)行了檢查孔壓水試驗(yàn)，其成果均滿足設(shè)計(jì)灌漿后透水率不大于5 Lu的要求。

（2）檢查孔檢查結(jié)束后全孔進(jìn)行一次性灌漿。

（3）封孔同2.2.7節(jié)內(nèi)容。

3 特殊情況處理

2008年6月12日2壩段-7排-Ⅰ-S4號(hào)孔第2段開始灌漿作業(yè)，當(dāng)灌注在23：25時(shí)，2壩段-7排-Ⅰ-5號(hào)第1段孔口串漿，施工人員將該串漿孔孔口安裝上孔口栓塞后，兩孔同時(shí)并聯(lián)灌注。在設(shè)計(jì)灌漿壓力下灌注在23：40時(shí)，3壩段部分地段的基巖裂隙開始串漿，且流量較大，為了保證水泥漿液的不必要浪費(fèi)，灌漿采取低壓濃漿開始灌注，灌注20 min后3壩段基巖裂隙停止串漿，然后逐級(jí)升壓，按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束灌漿作業(yè)。

4 結(jié)論

通過此次固結(jié)灌漿成果可以看出，基巖固結(jié)灌漿檢查孔透水率最小為0.98 Lu、最大為1.74 Lu，滿足設(shè)計(jì)不大于5 Lu的要求，各次序孔的單位水泥注入量從大到小，Ⅰ序孔單位水泥注入量309.91 kg/m，Ⅱ序孔單位水泥注入量252.78 kg/m，Ⅲ序孔單位水泥注入量100.97 kg/m，說明此次設(shè)計(jì)圖紙所提供的灌漿壓力、孔距、排距、孔序以及固結(jié)灌漿所采用的施工工藝和技術(shù)參數(shù)足以保證該工程固結(jié)灌漿的施工質(zhì)量。