新建左所水庫工程壩基及壩肩帷幕灌漿施工技術(shù)

□蔣利坤 □李其芳（云南省澂江縣水利局）

左所新建水庫位于南盤江支流撫仙湖徑流區(qū)沙哈河上，總庫容48.3萬m3，設(shè)計壩高40.2m，為粘土心墻壩，水庫控制徑流面積2.55km2，是一座具有灌溉、防洪，兼顧農(nóng)村人畜飲水和漁業(yè)養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫。

1.壩址區(qū)水文地質(zhì)條件

1.1 地層巖性：壩址出露地層為二疊系上統(tǒng)玄武巖組（P2β）、侏羅系下統(tǒng)馮家河組（J1f）泥巖、細(xì)砂巖及第四系沖洪積層。

1.2 水文地質(zhì)條件：右岸為泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖及玄武巖，河床及左岸為玄武巖，其水文地質(zhì)條件存在差異，兩肩及壩基河床透水性及相對隔水層埋深情況如下：

1.2.1 左肩：勘探孔ZK1孔深45.3m，壓水試驗9段，單位透水率q為22.68～7.21lu，屬中等～弱透水層，相對隔水層頂板埋深為基巖面下15～20m。

1.2.2 河床壩基：勘探孔ZK2孔深30.45m，壓水試驗6段，單位透水率q為19.22～7.59lu，屬中等～弱透水層，相對隔水層頂板埋深為基巖面下10～15m。

1.2.3 右肩：勘探孔ZK3孔深50.2m，壓水試驗10段，單位透水率q為21.76～8.20lu，屬中等～弱透水層，相對隔水層頂板埋深為基巖面下30～40m。

2.帷幕灌漿工程施工

根據(jù)灌漿設(shè)計要求，帷幕灌漿前由施工單位在左、右壩肩分別進行了灌漿試驗，進一步確定了選定工藝對應(yīng)下的灌漿孔距、灌漿方法、灌漿單注量和灌漿壓力等主要技術(shù)參數(shù)及控制指標(biāo)。

2.1 鉆孔

灌漿孔測量定位后,鉆孔采用100型或150型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機，直徑91mm金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭。設(shè)計孔深17.5～48.9m，按單排2m孔距沿壩軸線布孔,分3個序次逐漸加密灌漿。鉆孔具體要求如下:

2.1.1 所有灌漿孔按照技施圖認(rèn)真統(tǒng)一編號，精確測量放線并報監(jiān)理復(fù)核，復(fù)核認(rèn)可后方可開鉆。開孔位置與技施圖偏差≥2cm，最后終孔深度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。若需要增加孔深，必須取得監(jiān)理及設(shè)計人員的同意。

2.1.2 施工中高度重視機械操作及用電安全，鉆機安裝要平正牢固，立軸鉛直。開孔鉆進采用較長粗徑鉆具，并適當(dāng)控制鉆進速度及壓力。井口管埋設(shè)好后，選用較小口徑鉆具繼續(xù)鉆孔。若孔壁坍塌，應(yīng)考慮跟管鉆進。

2.1.3 鉆孔過程中應(yīng)進行孔斜測量，每個灌段(即5m左右)測斜一次。各孔必須保證鉛直，孔斜率≤1%。測斜結(jié)束，將測斜值記錄匯總，如發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求，確認(rèn)對帷幕灌漿質(zhì)量有影響，應(yīng)及時糾正或采取補救措施。

2.1.4 對設(shè)計和監(jiān)理工程師要求的取芯鉆孔，應(yīng)對巖層、巖性以及孔內(nèi)各種情況進行詳細(xì)記錄，統(tǒng)一編號,填牌裝箱,采用數(shù)碼攝像，進行巖芯描述并繪制鉆孔柱狀圖。

2.1.5 如鉆孔出現(xiàn)塌孔或掉塊難以鉆進時，應(yīng)先采取措施進行處理，再繼續(xù)鉆進。如發(fā)現(xiàn)集中漏水，應(yīng)立即停鉆，查明漏水部位、漏水量及原因，處理后再進行鉆進。

2.1.6 鉆孔結(jié)束等待灌漿或灌漿結(jié)束等待鉆進時，孔口應(yīng)堵蓋，妥善加于保護，防止雜物掉入而影響下一道工序的實施和灌漿質(zhì)量。

2.2 洗孔

2.2.1 灌漿孔在灌漿前應(yīng)進行鉆孔沖洗，孔底沉積厚度不得超過20cm。洗孔宜采用清潔的壓力水進行裂隙沖洗，直至回水清凈為止。沖洗壓力為灌漿壓力的80%，該值若>1MPa時，采用1MPa。

2.2.2 帷幕灌漿孔(段)因故中斷時間間隔超過24h的應(yīng)在灌漿前重新進行沖洗。

2.3 制漿材料及漿液攪拌

該工程帷幕灌漿主要為基礎(chǔ)處理，灌入漿液為純水泥漿,采用32.5普通硅酸鹽水泥，用150L灰漿攪拌機制漿。水泥必須有合格卡，每個批次水泥必須附生產(chǎn)廠家質(zhì)量檢驗報告。施工用水泥必須嚴(yán)格按照水泥配制表認(rèn)真投放，稱量誤差<3%。受濕變質(zhì)硬化的水泥一律不得使用。施工用水采用經(jīng)過水質(zhì)分析檢測合格的水庫上游來水，制漿用水量嚴(yán)格按攪漿桶容積準(zhǔn)確兌放。水泥漿液必須攪拌均勻，拌漿時用150L電動普通攪拌機，攪拌時間不少于3min，漿液在使用前過篩，從開始制備至用完時間<4h。

2.4 灌前壓水試驗

施工中按自上而下分段卡塞進行壓水試驗。所有Ⅰ序灌漿孔按簡易壓水(單點法)進行，檢查孔采用五點法進行壓水試驗。Ⅰ序灌漿孔壓水試驗的壓力值，按灌漿壓力的0.6倍使用，但最大壓力不能超過設(shè)計水頭的1.5倍。壓水試驗前，必須先測量孔內(nèi)安定水位，檢查止水效果，效果良好時，才能進行壓水試驗。壓水設(shè)備、壓力表、流量表(水表)的安裝及規(guī)格、質(zhì)量必須符合規(guī)范要求，具體按《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》(SL31-2003)執(zhí)行。壓水試驗穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：壓力調(diào)到規(guī)定數(shù)值，持續(xù)觀察，待壓力波動幅度很小，基本保持穩(wěn)定后，開始讀數(shù)，每5min測讀一次壓入流量，當(dāng)壓入流量讀數(shù)符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時，壓水即可結(jié)束，并以最有代表性流量讀數(shù)作為計算值。壓水試驗完成后，應(yīng)及時做好資料整理工作，ω值計算采用公式ω＝Q/S.L，并換算為Lu值，與設(shè)計進行對比。

2.5 灌漿工藝選定

灌漿方法：基巖部分采用自上而下孔內(nèi)循環(huán)式分段灌注，射漿管口距孔底≤50cm，灌段長5～6m。

灌漿壓力:采用循環(huán)式純壓灌漿，壓力表安裝在孔口進漿管路上。灌漿壓力采用公式P1=P0+MD計算，式中P1為灌漿壓力；P0為巖石表面所允許的壓力；M為灌漿段頂板在巖石中每加深1m所允許增加的壓力值；D為灌漿段頂部上覆地層的厚度。因表層基巖節(jié)理、裂隙發(fā)育較破碎，M取0.15～0.2m，P0=1.0。

漿液配制:灌漿漿液的濃度按照由稀到濃，逐級調(diào)整的嚴(yán)責(zé)進行。水灰比按 5∶1，3∶1，2∶1,1∶1,0.8∶1，0.6∶1,0.5∶1七個級逐級調(diào)濃使用,起始水灰比5∶1。

漿液調(diào)級:當(dāng)灌漿壓力保持不變，吃漿量持續(xù)減少，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比級別；當(dāng)某一比級漿液的注入漿量超過300L以上或灌漿時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或變化不明顯時，應(yīng)改濃一級；當(dāng)耗漿量>30L/min時，檢查證明沒有漏漿、冒漿情況時，應(yīng)立即越級變換濃漿灌注；灌漿過程中，灌漿壓力突然升高或降低，變化較大；或吃漿量突然增加很多，應(yīng)高度重視，及時匯報值班技術(shù)人員進行仔細(xì)分析查明原因，并采取相應(yīng)的調(diào)整措施。灌漿過程中如回漿變濃，宜換用相同水灰比新漿進行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，即可停止灌注。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率≤1L/min時，繼續(xù)灌注90min；當(dāng)注入率≤0.4L/min時，繼續(xù)灌注60min，可結(jié)束灌漿。

封孔:單孔灌漿結(jié)束后，必須及時做好封孔工作。封孔前由監(jiān)理工程師、施工單位、建設(shè)單位技術(shù)員共同及時進行單孔驗收。驗收合格采用全孔段壓力灌漿封孔，漿液配比與灌漿漿液相同，即灌什么漿用什么漿封孔，直至孔口不再下沉為止，每孔限3d封好。

2.6 灌漿過程中特殊情況處理

2.6.1 冒漿、漏漿、串漿處理：灌漿過程中，應(yīng)加強巡查，發(fā)現(xiàn)岸坡或井口冒漿、漏漿現(xiàn)象，可立即停灌，及時分析找準(zhǔn)原因后采取嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等具體方法處理。相鄰兩孔發(fā)生串漿時，如被串孔具備灌漿條件,可采用串通的兩個孔同時灌漿，即同時兩臺泵分別灌兩個孔。另一種方法是先將被串孔用木塞塞住,繼續(xù)灌漿，待串漿孔灌漿結(jié)束，再對被串孔重新掃孔、洗孔、灌漿和鉆進。

2.7 灌漿質(zhì)量控制

首先是灌漿前質(zhì)量控制，灌漿前對孔位、孔深、孔斜率、孔內(nèi)止水等各道工序進行檢查驗收，堅持執(zhí)行質(zhì)量一票否決制，上一道工序未經(jīng)檢驗合格，不得進行下道工序的施工。其次是灌漿過程中質(zhì)量控制，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求和施工技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格控制灌漿壓力、水灰比、變漿標(biāo)準(zhǔn)等，并嚴(yán)把灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)關(guān)，使灌漿主要技術(shù)參數(shù)均滿足設(shè)計和規(guī)范要求。灌漿全過程質(zhì)量控制先在施工單位內(nèi)部實行3檢制，3檢結(jié)束報監(jiān)理工程師最后檢查驗收、質(zhì)量評定。為保證中間產(chǎn)品及成品質(zhì)量，監(jiān)理單位質(zhì)檢員必須堅守工作崗位，實時掌控施工進度，嚴(yán)格控制各個施工環(huán)節(jié)，做到多跑、多看、多問，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。施工中應(yīng)認(rèn)真做好原始記錄，資料檔案匯總整理及時歸檔。因灌漿系地下隱蔽工程，其質(zhì)量效果判斷主要手段之一是依靠各種記錄統(tǒng)計資料，沒有完整、客觀、詳細(xì)的施工原始記錄資料就無法對灌漿質(zhì)量進行科學(xué)合理的評定。最后是灌漿結(jié)束質(zhì)量檢驗，所有灌漿生產(chǎn)孔結(jié)束14d后，按單元工程劃分布設(shè)檢查孔獲取資料對灌漿質(zhì)量進行評定。

3.帷幕灌漿工程質(zhì)量評定及效果分析

3.1 灌漿工程質(zhì)量評定

左所水庫工程帷幕灌漿總計118個單孔,每10孔為一個單元，共12個單元，布設(shè)12個檢查孔。壓水實驗合格率為100%，其中優(yōu)良單元8個，優(yōu)良率72.7%，竣工驗收時被評定為優(yōu)良分部工程。

3.2 灌漿效果分析

根據(jù)灌漿鉆探班報表、灌漿記錄、簽證等原始資料及成果資料分析可以看出，本工程嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及要求正常施工，施工中沒有出現(xiàn)異常情況。從灌漿孔最后結(jié)束的漿液配合比看，多數(shù)孔段均以稀漿結(jié)束，表明該工程壩基巖石中細(xì)小裂隙較多，巖體可灌性較好，工程設(shè)計選定的方案、施工工藝合理可行。工程竣工投入蓄水運行后，對大壩下游滲流用三角堰流觀測，滲漏量甚微，防滲達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)帷幕灌漿效果明顯，工程質(zhì)量良好，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。