帷幕灌漿技術(shù)在水庫壩基防滲中的應(yīng)用

孫彥啟，劉 濤，董 飛

（山東水利工程總公司，山東 濟(jì)南 250014）

黃山水庫位于安徽省定遠(yuǎn)縣程橋鄉(xiāng)境內(nèi)鳳陽山南麓池河支流馬橋河源頭，是一座以灌溉為主，兼防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖與供水等綜合效益為一體的中型水庫。水庫控制流域面積18.8 km2，正常蓄水位105.5 m（廢黃高程系，下同），設(shè)計(jì)洪水位107.05 m，校核洪水位107.44 m，總庫容1 232萬m3。黃山水庫于1958年開工建設(shè)，1960 年停建，1961—1965 年復(fù)建，1971—1976年擴(kuò)建，并經(jīng)1989—1992年加固至現(xiàn)狀。由于工程是在特殊的歷史背景下興建，且興建時(shí)受財(cái)力、物力的限制，施工質(zhì)量差，工程存在壩基防滲措施不完善、滲流量較大等隱患，水庫一直帶病運(yùn)行。為此，2009年11月6日至2010年10月31日進(jìn)行了加固施工。

1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

主壩巖基采用帷幕灌漿工藝防滲，左側(cè)與壩肩灌漿帷幕連接，右側(cè)與溢洪道側(cè)墻連接；主壩兩岸壩肩灌漿軸線以直線延伸，左岸越過崗地與副壩防滲帷幕連接，右岸穿過正常溢洪道向山體延伸20 m，副壩左岸山體延伸20 m，施工軸線長度為1 260 m。

設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)基巖透水率為10 Lu，灌漿深度深入10 Lu線以下不小于3.0 m。施工中如遇相對不透水層埋藏較深或分布不規(guī)律時(shí)，帷幕灌漿按不小于1/2壩高來控制。

帷幕灌漿單排孔布置，分三序施工，孔距1.5 m，采用自上而下分段灌漿工藝。主要工程量為巖石造孔10 420 m，基巖灌漿10 420 m。

基巖帷幕灌漿工藝流程為鉆孔→壓力水沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔→效果檢查。

2 施工組織

2.1 主要設(shè)備選型

鉆孔設(shè)備選用XY-2B型地質(zhì)鉆機(jī)，制漿機(jī)選用立式雙層攪拌機(jī)。灌漿泵選用SGB6-10型三缸單作用柱塞式定量灌漿泵，最大壓力10 MPa，最大排量200 L/min。測斜儀采用KXP-2B輕便測斜儀，其精度為：方位角≤±0.2°，頂角≤0.5°，適用于孔深較小的孔。

2.2 設(shè)備布置

帷幕灌漿一般施工軸線較長，且施工過程中，必須先進(jìn)行I序孔的施工，待I序孔施工完成或I、II序孔高差達(dá)到15 m時(shí)才可進(jìn)行II序孔的施工。黃山水庫沿施工軸線采用分段施工的方法進(jìn)行，即每臺鉆機(jī)分配3個(gè)I序孔，可以保證所有鉆機(jī)基本同時(shí)移動，方便鉆機(jī)和制漿機(jī)的移位及施工安排。

2.3 供水系統(tǒng)

采用集中供水的方式。沿施工軸線鋪設(shè)管道，根據(jù)施工設(shè)備數(shù)量，可采用直徑108 mm或127 mm的普通鋼管進(jìn)行連接，間隔20 m留出水閥門，水源處配備一臺水泵供水即可滿足所有設(shè)備用水需要，鋪設(shè)長度可參考使用設(shè)備數(shù)量，分段施工，然后移位即可滿足要求。采用集中供水方式，鉆孔、洗孔過程中，可以利用管道自有壓力進(jìn)行，無需為每臺鉆孔設(shè)備提供水泵，可以大量節(jié)約設(shè)備使用和電力。

2.4 供漿系統(tǒng)

采用分散制漿方式。每相鄰2臺鉆機(jī)配備一臺立式雙層攪拌機(jī)，每2臺鉆機(jī)作為一個(gè)施工小組，盡量把灌漿時(shí)間錯(cuò)開，一臺鉆機(jī)灌漿時(shí)，另一臺鉆機(jī)可以進(jìn)行鉆進(jìn)工作，以節(jié)約設(shè)備投入并充分提高設(shè)備利用率，而且可根據(jù)鉆孔段壓水試驗(yàn)結(jié)果，按吃漿量的大小進(jìn)行拌制，以避免浪費(fèi)。實(shí)際施工過程中，如果銜接良好，上一灌漿段的棄漿可以加入新鮮漿液后進(jìn)行下一灌漿段的灌注，以節(jié)約材料用量。

2.5 人員組織

灌漿施工，24 h作業(yè)，采用2班，每班12 h。鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，人員使用較少，每臺鉆機(jī)固定技工和普工2人，另制漿機(jī)固定1人，灌漿時(shí)配合鉆機(jī)人員制漿，灌漿完畢進(jìn)行清洗制漿機(jī)、管路工作。

2.6 生產(chǎn)性試驗(yàn)

采用施工和試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行試驗(yàn)，即在施工軸線上，選擇5個(gè)孔作為生產(chǎn)試驗(yàn)段，試驗(yàn)段開始施工后，根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)度，開始其他段的帷幕灌漿施工。開始施工時(shí)，每隔24 m選擇I序孔作為先導(dǎo)孔，進(jìn)一步探明巖基帷幕灌漿底層情況。

帷幕灌漿第一段為接觸段，段長為2.0 m，以下各段分別為6.0 m。灌漿壓力分別為：接觸段灌漿壓力0.15 MPa、以下各段分別為 0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa。在現(xiàn)場試驗(yàn)過程中，根據(jù)鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)、單位注漿量等數(shù)據(jù)確定灌漿施工參數(shù)。

3 主要施工方法

施工過程中，嚴(yán)格按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62—1994）和生產(chǎn)性試驗(yàn)所確定的施工工藝、參數(shù)進(jìn)行施工。

帷幕灌漿孔進(jìn)行全孔測斜,鉆孔偏差基本符合規(guī)范要求。先導(dǎo)孔必須制作專用巖芯盒對巖芯進(jìn)行存放，并對巖芯用巖芯卡片進(jìn)行標(biāo)記，放于指定地點(diǎn)妥善保存。標(biāo)記內(nèi)容有時(shí)間、孔號、鉆孔深度、取芯長度、巖芯編號等。

沖洗工作分兩步進(jìn)行，即鉆孔沖洗和巖層裂隙沖洗，沖洗一直要進(jìn)行到回水變清，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不超過10～20 cm時(shí)結(jié)束。簡易壓水試驗(yàn)在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，壓力為灌漿壓力的80%，成果以透水率表示。

灌漿材料為32.5R普通硅酸鹽水泥,漿液變換按規(guī)范要求進(jìn)行。灌漿結(jié)束條件應(yīng)同時(shí)滿足兩個(gè)后方可結(jié)束，即在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L／min時(shí)，延續(xù)灌注時(shí)間不少于90 min和灌漿全過程中，在設(shè)計(jì)壓力下的灌漿時(shí)間不少于120 min。

封孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”。

4 工程質(zhì)量檢查

根據(jù)各分段情況，某一部位的灌漿結(jié)束達(dá)到質(zhì)量檢查條件后，進(jìn)行基巖取芯和壓水試驗(yàn)來檢查和評價(jià)帷幕灌漿質(zhì)量。檢查孔總數(shù)按灌漿孔數(shù)的10%及根據(jù)注灰量、地質(zhì)條件等異常情況合理布置。定遠(yuǎn)縣黃山水庫基巖帷幕灌漿工程共劃分43個(gè)單元工程，每個(gè)單元布置一個(gè)檢查孔，壓水試驗(yàn)段數(shù)為172段，最大值為9.57 Lu，均小于防滲標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)要求。