油車水庫左岸防滲帷幕實(shí)驗(yàn)階段的質(zhì)量控制

王定柱

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概況

油車水庫工程擬建于江蘇省宜興市南部山區(qū)湖滏鎮(zhèn),主要任務(wù)是防洪和城鎮(zhèn)生活供水。壩址位于洑西澗中游,距離下游湖滏鎮(zhèn)和丁蜀鎮(zhèn)分別為4km和8km。水庫總庫容為3324萬m3,屬Ⅲ等中型水庫工程,正常蓄水位38.3m(鎮(zhèn)江吳淞高程系,下同),相應(yīng)庫容1945萬m3,汛限水位38.3m;設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,相應(yīng)庫水位42.42m,相應(yīng)庫容3075萬m3;校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇,相應(yīng)庫水位43.20m,相應(yīng)庫容 3324萬 m3;死水位 24.54m,死庫容100萬m3。油車水庫樞紐建筑物包括主壩、副壩、溢洪道、引水放空鋼管等。

水庫左岸防滲帷幕線處于強(qiáng)巖溶發(fā)育區(qū),地表發(fā)育眾多的呈近東西向排列的落水洞、土洞及溶蝕漏斗。該區(qū)位于寬廣的斜坡上,南北方向延伸范圍較廣。左岸防滲帷幕線全長2369m,分100個(gè)單元,每24m為一單元,設(shè)置一個(gè)先導(dǎo)孔。防滲帷幕沿軸線,以透水率q≤5Lu下限線為相對(duì)不透水層控制線。防滲帷幕設(shè)單排,孔距2.0m;遇斷層雙排,排距1.5m;遇大溶洞設(shè)置三排,排距1.5m。防滲帷幕底線在-23m～-31m高程。在先導(dǎo)孔施工過程中,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的溶洞特別發(fā)育,其中39號(hào)先導(dǎo)孔溶洞有27.3m以上。左岸帷幕線地質(zhì)復(fù)雜,溶洞裂隙多,存在串通現(xiàn)象,到目前為止,發(fā)現(xiàn)溶洞最大串通長度達(dá)140m左右。因此,防滲帷幕質(zhì)量控制的效果直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量。

2 帷幕灌漿試驗(yàn)階段的質(zhì)量控制

2.1 灌漿施灌前控制

2.1.1 在灌前和灌漿過程中不定期對(duì)每臺(tái)自動(dòng)記錄儀、高速攪拌機(jī)、灌漿泵、流量計(jì)、記錄儀壓力值與壓力表進(jìn)行檢查,并經(jīng)率定合格后才準(zhǔn)予使用;

2.1.2 利用鉆桿作射漿管時(shí),射漿管必須下到位 (距孔底≤50cm);

2.1.3 先導(dǎo)孔在做壓水實(shí)驗(yàn)之前,必須卡塞到位;

2.1.4 在孔口封閉器安裝前,要檢查密封圈。

2.2 灌漿施工過程控制

2.2.1 灌漿分三序施工,先施工Ⅰ序中的先導(dǎo)孔,然后依次施工Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序孔。鉆孔灌漿段第一段段長2.0m,第二段及以下各段段長均為6.0m。造孔均采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī),先導(dǎo)孔開孔孔徑為110mm,確保入巖 2m,下89mm孔口管?？卓诠苈窈弥蠊嘧⒌谝欢?如果能用水泥漿灌注正常結(jié)束就直接鉆第二段;如果不能正常結(jié)束就灌注膏狀漿,待凝24h以后掃孔復(fù)灌,直到能以水泥漿灌注正常結(jié)束才進(jìn)行下一段的鉆進(jìn)?；鶐r段鉆孔孔徑為76mm,帷幕灌漿孔與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于10cm,孔深不超過設(shè)計(jì)孔深的±0.5m。

2.2.2 每段孔在鉆孔結(jié)束時(shí),不提鉆進(jìn)行大流量水對(duì)孔壁沖洗,直至沖洗干凈為止。回清水時(shí)間不少于10min,總洗孔時(shí)間不少于30min。

2.2.3 每段孔在灌漿前必須進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)。先導(dǎo)孔采用單點(diǎn)法壓水實(shí)驗(yàn),其它各序孔采用簡易壓水試驗(yàn)。吸水量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):將壓力調(diào)到規(guī)定數(shù)值并保持穩(wěn)定后,每5min測(cè)讀一次壓水流量,當(dāng)流量大于5L/min時(shí),連續(xù)四次讀數(shù),其最大值和最小值之差小于最終值的10%;當(dāng)流量小于5L/min時(shí),連續(xù)四次讀數(shù),其最大值和最小值之差小于最終值的20%;或連續(xù)四次讀數(shù),流量均小于0.5L/min,則最終讀數(shù)即為計(jì)算流量。

2.2.4 灌漿壓力采用第一段0.3MPa,第二段0.5MPa,第三段1.0MPa,第四段及以下各段均采用3MPa。

2.2.5 水泥漿漿液水灰比為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1五個(gè)比級(jí),漿液比重分別為1.125、1.200、1.286、1.501、1.802。在穩(wěn)定設(shè)計(jì)壓水壓力情況下:①壓入流量Q終﹤30L/min,開灌水灰比采用5∶1;②壓入流量30L/min﹤Q終﹤50L/min,開灌水灰比采用3∶1;③壓入流量50L/min﹤Q終,開灌水灰比采用2∶1。當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時(shí),或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí),不改變水灰比;當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上,或灌漿時(shí)間已達(dá)30min,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí),改濃一級(jí)水灰比;當(dāng)注入率大于30L/min,根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。一次漿液使用時(shí)間 (從制漿至棄漿)不超過4h。

2.2.6 膏狀漿采用水:水泥:膨潤土=0.5∶1∶0.1、0.5∶1∶0.2、0.5∶1∶0.25、0.5∶1∶0.3四個(gè)比級(jí) (依次為第一、第二、第三、第四比級(jí)),過渡漿為水:水泥:膨潤土=0.5∶1∶0.05。在穩(wěn)定設(shè)計(jì)壓力情況下,當(dāng)變漿水灰比達(dá)到0.5∶1,漿液灌注單段耗灰量將要達(dá)到2t或灌漿時(shí)間達(dá)到 30min仍然不能灌漿結(jié)束,采用過度漿液灌注30min,灌注結(jié)束、待凝;如果仍然達(dá)不到預(yù)期效果,采用膏狀漿灌注。①若遇溶洞較小或充填物較多的溶洞,當(dāng)壓水壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),直接灌注膏狀漿。第一級(jí)膏狀漿灌注小于1000L或30min,升高到第二級(jí)灌注2000L或30min,變漿到第三級(jí)2000L～3000L或30min,然后灌漿到第四級(jí)。灌注水泥干料按2t/m控制。膏狀漿液的待凝時(shí)間按24h控制。當(dāng)膏狀漿灌注結(jié)束后,進(jìn)行簡易壓水實(shí)驗(yàn),符合水泥凈漿灌注標(biāo)準(zhǔn)時(shí),按水泥凈漿標(biāo)注灌注水泥凈漿,直到能以水泥凈漿灌注正常結(jié)束為止。若不能達(dá)到水泥凈漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn),則繼續(xù)灌注膏狀漿液;②若遇較大溶洞 (無充填物或充填物較少),使用粒徑小于40mm碎石回填。骨料分為4級(jí)控制:第一級(jí)2mm～5mm,第二級(jí)5mm～10mm,第三級(jí)10mm～20mm,第四級(jí)20mm～40mm;按次序投放,每級(jí)投入量根據(jù)溶洞大小按200kg～1000kg控制。然后灌注砂漿待凝16h。當(dāng)發(fā)現(xiàn)仍然有較大的空腔時(shí),使用高流態(tài)C20混凝土回填密實(shí),混凝土塌落度 180cm～220cm,骨料粒徑小于40mm,溶洞填滿后,待凝16h,然后按①操作。

2.2.7 嚴(yán)格控制造孔孔位、傾角及方位角,灌漿孔均進(jìn)行孔斜測(cè)量,孔底偏差不大于表1中的規(guī)定值。

表1 鉆孔孔底最大允許偏差單位:m

孔深大于60m時(shí),孔底最大允許偏差應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況并考慮帷幕的排數(shù)具體確定,一般不宜大于孔距。

2.2.8 帷幕孔全孔鉆孔結(jié)束并經(jīng)單孔驗(yàn)收合格之后進(jìn)行封孔,采用 “全孔灌漿封孔法”封孔。即將注漿管下入孔底,用灌漿泵將0.5∶1濃水泥漿液注入孔底,將孔內(nèi)積水或稀漿置換出孔外,待孔口返出0.5∶1濃漿之后提出注漿管,采用孔口封閉器進(jìn)行純壓式灌漿封孔,屏漿60min即結(jié)束。

2.3 灌漿后工程質(zhì)量檢查

檢查孔壓水試驗(yàn)在灌漿結(jié)束14d后進(jìn)行。帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量為灌漿孔數(shù)的10%,每個(gè)單元工程內(nèi)至少布置有一個(gè)質(zhì)量檢查孔。帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)采取五點(diǎn)法,帷幕灌漿先導(dǎo)孔自上而下分段進(jìn)行五點(diǎn)法壓水試驗(yàn),試驗(yàn)壓力采用 0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa、0.6MPa及0.3MPa。

2.4 特殊情況處理

2.4.1 漏、冒漿的處理。灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí),視具體情況采用嵌縫、表面封堵、灌注濃漿、降低壓力、限流、限量和間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

2.4.2 串漿孔段的處理。(1)灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí),被串孔正在鉆進(jìn),串漿量不大,可繼續(xù)鉆進(jìn),否則停止鉆進(jìn)。封閉串漿孔,待灌漿結(jié)束后,串漿孔再行掃孔、沖洗,而后繼續(xù)鉆進(jìn)施工;(2)如與待灌孔串漿,串漿量不大時(shí),可于灌漿的同時(shí)在被串孔內(nèi)通入水流,使水泥漿不致在孔內(nèi)沉淀而堵塞鉆孔內(nèi)的巖石裂隙。串漿量較大時(shí),如條件具備可同時(shí)灌漿,如不具備同時(shí)灌漿的條件,則封閉被串孔,待灌漿孔灌注結(jié)束后,立即打開被串孔掃孔沖洗后盡快灌漿;(3)若兩個(gè)孔同時(shí)灌漿,且兩孔段使用的灌漿壓力又不相同而出現(xiàn)串漿時(shí),若無法灌注結(jié)束,則封閉較低灌漿壓力的淺孔,待深孔灌漿結(jié)束后再灌淺孔。

2.4.3 灌漿中斷的處理。灌漿過程中若因故中斷,可采用如下措施處理:(1)盡早恢復(fù)灌漿,否則立即沖洗鉆孔,再恢復(fù)灌漿,如沖洗無效則掃孔重灌;(2)恢復(fù)灌漿時(shí)使用中斷前漿液灌注,如注入率與中斷前相近,則逐漸加濃漿液直至灌漿結(jié)束;(3)如中斷時(shí)間較長,恢復(fù)灌漿時(shí),如注入率較中斷前減少較多且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿,采取補(bǔ)救措施進(jìn)行處理。

3 灌漿試驗(yàn)成果分析

帷幕灌漿分序統(tǒng)計(jì)分析。從試驗(yàn)段 (53～56單元)灌漿的復(fù)灌次數(shù)來看,膏狀漿按2t/m控制,一般二到四段復(fù)灌次數(shù)比較多,Ⅰ序孔平均要復(fù)灌6到7次,Ⅱ序孔要復(fù)灌5到6次,Ⅲ序孔相對(duì)比較少。第四段以下一般還是比較容易灌注。復(fù)灌的次數(shù)隨著灌漿次序的增進(jìn)而減少,說明單位注入量逐漸降低,反映了Ⅰ序孔的灌漿對(duì)Ⅱ序孔有一定的影響,Ⅱ序孔的灌漿對(duì)Ⅲ序孔有一定的影響,符合灌漿的一般規(guī)律,灌漿試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期效果。從灌漿的復(fù)灌情況可以看出:(1)單位注入量的遞減速率與灌漿次序有著密切的關(guān)系;(2)單位灌漿材料的用量,序與序之間有著明顯的變化;(3)地質(zhì)條件不同,灌漿材料用量的遞減速率也有所差別。一般來說,溶蝕發(fā)育,地質(zhì)條件差,其排、序的遞減速率就越大,灌漿效果也就越明顯。

4 結(jié)語與建議

油車水庫壩體為粘土心墻壩,左岸防滲帷幕溶巖發(fā)育,溶洞數(shù)量眾多,在已經(jīng)鉆出來的孔中,最大的溶洞高達(dá)27.3m以上,溶洞在第二到第四段比較集中,施工難度大,處理困難。雖然在前期帷幕施工中走了許多的彎路,但是通過思考、分析、總結(jié)和試驗(yàn),已摸索出了一條適合左岸防滲帷幕的處理方法,為左岸防滲帷幕的順利施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。