淺談固結灌漿與帷幕灌漿在壩基處理中的應用

何見春

摘 要：本文結合某水電站建設實例，淺談了在壩基處理中固結灌漿與帷幕灌漿的施工布置和施工方法，并介紹了固結灌漿與帷幕灌漿的施工質量檢驗方法，對同類工程施工有一定借鑒意義。

關鍵詞：固結灌漿 帷幕灌漿 壩基處理

中圖分類號：TV543 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（b）-0082-02

固結灌漿是為改善節(jié)理裂隙發(fā)育或有破碎帶的巖石的物理力學性能而進行的灌漿工程，其主要作用是提高巖石的整體性與均質性，提高巖石的抗壓強度與彈性模量，減少巖石的變形與不均勻沉陷。帷幕灌漿是在閘壩的巖石或砂礫石地基中采用灌漿建造防滲帷幕，以阻止或減少地基中地下水的滲透，保證水工建筑物的安全運行。

1 工程概況

某水電站樞紐由攔河大壩、進水口、引水隧洞、壓力管道及地面廠房等建筑物組成。攔河大壩為碾壓砼重力壩，壩頂高程433.50 m，壩頂軸線長172.00 m，最大壩高72.50 m（不含齒槽深度8.000 m），壩身設置5個溢流表孔，溢流堰頂高程413.00 m，孔口凈寬12.00 m。壩址區(qū)河道呈“U”型河彎地形，枯水期河水面高程378.00 m，河水面寬 40～60 m，水深7～8 m。河谷斷面呈“V”形河谷，壩址兩岸地形陡峭。壩基及兩岸壩肩主要層狀砂巖，其間夾泥巖、泥質粉砂巖。壩基發(fā)育數(shù)條與層面平行的層內擠壓帶，發(fā)育于大壩主要持力層中，對大壩抗滑穩(wěn)定起控制作用。

2 壩基處理中的固結灌漿與帷幕灌漿施工

2.1 灌漿工程量

本工程涉及隧洞及大壩相關灌漿工程，工程量包括壩基礎固結灌漿6400 m，洞內帷幕灌漿3050 m，洞外帷幕灌漿15770 m。

2.2 施工布置

灌漿工程根據(jù)施工特點進行施工布置。利用壩基開挖及隧洞開挖的供風系統(tǒng)供風，安設3臺水泵供水，從工地變壓開關站接線至各機組安設配電盤供電。施工廢水、廢漿通過排水溝引至集水坑沉淀后再通過排污泵抽排至施工區(qū)外，巖芯及施工廢碴采用人工清理集中后，裝自卸汽車運至指定棄碴場。全部灌漿所用水泥漿液采用設置集中制漿站，配以管道輸送，輸漿管最大距離不超過200 m。制漿站布置20 m2的水泥庫、1臺200 L普通砂漿攪拌機和1臺200 L高速砂漿攪拌機；在制漿站安設φ100 mm輸漿干管至灌漿工作面，干管上接φ25 mm短管，以便將漿液輸送到各灌漿機組。

大壩灌漿施工，先固結灌漿，后帷幕灌漿。固結灌漿在形成了兩米左右的砼壓重體后開始施工，先鉆灌周邊孔，再中間孔。帷幕灌漿在該段砼澆筑或固結灌漿完成后再進行鉆孔灌漿施工。帷幕灌漿和固結灌漿均按分序加密的原則進行。帷幕灌漿孔分三序加密，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序施工。固結灌漿按二次序孔加密進行。固結灌漿和帷幕灌漿應在基礎砼層強度達到50%以上時進行，帷幕灌漿孔應先進行壩體砼與基巖接觸段的灌漿，再進行以下段次的灌漿。

2.3 施工方法

（1）鉆孔：全部鉆孔采用機鉆，使用輕型回轉鉆機，金剛石或硬質合金鉆進工藝。淺孔而不需采取巖芯的鉆孔，可以采用沖擊回轉鉆機進行鉆進。

（2）灌漿：帷幕灌漿采用自下而上或自上而下的灌漿方法。灌漿接觸段長2 m，其余段長5 m，特殊情況下可適當增減，但不得大于10 m。固結灌漿孔的基巖段長小于6 m時，采用全孔一次灌漿法，大于6 m時，按監(jiān)理人指示或采用帷幕灌漿的相同方法。帷幕灌漿采用孔內循環(huán)的分級升壓灌漿方式，灌漿塞應塞在已灌段段底以上0.5 m處，以防漏漿。固結灌漿采用孔內循環(huán)或純壓方式。

自上而下分段灌漿的工藝流程為：第一段鉆孔→鉆孔與裂隙沖洗→簡易壓水試驗→第一段灌漿→第二段鉆孔→……全孔灌漿結束→封孔。

自下而上分段灌漿的工藝流程為：鉆孔至終孔→自上而下分段鉆孔與裂隙沖洗、簡易壓水試驗→自下而上分段灌漿→封孔。

（3）沖洗：灌漿孔在灌漿前必須進行孔壁沖洗和裂隙沖洗，直至回水澄清，并持續(xù)10 min結束，沖洗方法采用壓水沖洗或風水聯(lián)合沖洗。裂隙沖洗應沖至回水澄清后10 min結束，單孔不少于30 min，串通孔不少于2 h。灌漿孔（段）裂隙沖洗后，該孔（段）應立即連續(xù)進行灌漿作業(yè)。在風水聯(lián)合沖洗時，將具有一定壓力的風、水兩管同時下入或將上部分別與風水管相接的單管下入到孔底，孔口敞開，通過閥門控制，輪換向孔內送水、風，使孔內及裂隙充填物順著風水混合體攜帶出來，直至回水澄清并持續(xù)10min結束。

（4）壓水試驗：灌漿孔壓水試驗應在裂隙沖洗結束后進行，采用“簡易壓水”、“單點法”及“五點法”進行壓水試驗。壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時，采用1MPa；壓水20 min，每5 min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。五點法和單點法壓水試驗按SL62-94附錄A執(zhí)行。

1）對帷幕灌漿，先導孔應自上而下分段卡塞進行壓水試驗，并按施工圖紙要求采用五點法或單點法。其它各次序孔的各灌漿段，可進行簡易壓水試驗。檢查孔應采用五點法壓水試驗。

2）固結灌漿孔灌漿前，按帷幕灌漿要求，作簡易壓水試驗，以計算該鉆孔耗漿情況和便于成果資料分析?；鶐r固結灌漿的檢查孔數(shù)量應不少于總孔數(shù)的5%。

3）壓水試驗前，應同時觀測孔內的穩(wěn)定水位，有漏水的孔還應測漏水量。

4）壓水試驗成果計算公式。

①單點法試驗成果計算與表示方法。

q=Q/PL

式中：q為透水率Lu；

Q為壓入流量L/min；

P為作用于試段內的全壓MPa；

L為試段長度m。

②五點法試驗成果計算與表示方法。

壓水試驗的成果用透水率和P～Q曲線的類型表示。以壓水試驗三級壓力中的最大壓力值P及相應的壓入流量Q代入公式q=Q/PL，求出透水率Lu。根據(jù)五個階段的壓水試驗資料繪制P～Q曲線，確定出P～Q曲線類型。

（5）灌漿材料及設備。

①灌漿材料。

灌漿用水泥為普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，水泥標號為425#，壩體接觸灌漿的水泥標號為525#，水泥質量符合規(guī)定的質量標準。灌漿用水溫度不得高于40℃。水泥漿液中摻砂、粉煤灰等摻合料時，摻砂粒徑應大于2 mm，細度模數(shù)小于2，粉煤灰為Ⅲ級粉煤灰，摻入量應通過試驗確定并經監(jiān)理人認定。水泥漿液中摻入速凝劑選用氯化鈣或紅星1#，摻量通過試驗確定。

②鉆孔灌漿設備。

鉆孔設備采用輕型回轉鉆機XY-2PC型。為了加快固結灌漿進度，淺孔而不取芯的鉆孔可以采用沖擊回轉鉆機XU150型。灌漿設備采用35/100、100/100型灌漿機，每臺灌漿機配套有200L高速、普通攪拌機。

3 固結灌漿與帷幕灌漿質量檢查

每個區(qū)段或每一單元帷幕灌漿、固結灌漿基本完成后，按規(guī)定布置檢查孔、鉆取巖芯，作壓水試驗，檢查灌漿效果。

3.1 檢查孔布置原則

（1）檢查孔數(shù)量，帷幕孔不少于總孔數(shù)的10%，固結孔不少于總孔數(shù)的5%；每一個區(qū)段，每一個灌漿單元至少應布置一個檢查孔。

（2）檢查孔宜布置在帷幕中心線上，地質條件復雜的部位，注入量大的孔段附近，可能存在質量缺陷部位，鉆孔偏斜過大的部位。具體位置由現(xiàn)場監(jiān)理人指定。

3.2 檢查孔巖樣編錄

（1）檢查孔要求采取巖樣，并進行巖芯編錄、巖芯素描、拍照保存。

（2）芯樣的最大長度應限制在3 m以內。對于1 0m的鉆進循環(huán)，若芯樣獲得率小于80%，則下一次應減少循環(huán)深度50%，以后依次減少50%，直至500 cm為止。

3.3 檢查孔壓水試驗

（1）區(qū)段固結灌漿結束7 d后，打檢查孔作壓水試驗，采用單點壓水試驗方法進行。

（2）區(qū)段帷幕灌漿結束14 d后，打檢查孔作壓水試驗，采用五點法壓水試驗方法進行。

（3）帷幕灌漿壓水試驗合格標準：壩體砼與基巖接觸段及其下一段的合格率為100%；再以下各段的合格率為90%以上；不合格段的透水率值不超過設計規(guī)定值的100%，且不集中，則灌漿質量可認為合格。

（4）固結灌漿壓水試驗合格標準：孔段合格率在80%以上；不合格孔段的透水率值不超過設計規(guī)定值的50%，且不集中，灌漿質量可認為合格。

（5）檢查孔壓水試驗合格后，按技術要求進行灌漿和封孔。

3.4 抬動變形觀測

灌漿過程要重視抬動問題，不能因砼板抬動，造成裂縫，給砼帶來危害，因此對灌漿過程要進行抬動變形觀測控制。抬動變形觀測孔的鉆設于基礎灌漿前完成，抬動變形觀測點的布置及灌漿壓力控制準則，待進場后根據(jù)現(xiàn)場情況制定，并報監(jiān)理人批準實施。在進行裂隙沖洗、壓水試驗和灌漿施工過程中均應進行抬動監(jiān)測，觀測成果報送監(jiān)理人，抬動變形值超過設計值時立即停止施工，并報請監(jiān)理人共同研究處理措施。

4 結語

固結灌漿與帷幕灌漿是水工建筑物地基處理最主要，也是最常見的手段。掌握和充分理解固結灌漿和帷幕灌漿的工藝原理、施工步驟和質量檢查方法，才能避免出現(xiàn)質量事故。相信在理解原理、掌握方法的基礎上，固結灌漿與帷幕灌漿將更好地應用于壩基處理中。

參考文獻

[1]沙紅球，韓羽，陳言遠.臺山核電新松水庫壩基固結灌漿試驗[J].人民珠江，2011（S1）.

[2]盧振偉.淺析水利工程中的防滲處理灌漿施工技術[J].廣東科技，2009（8）.

[3]王麗.基礎灌漿技術在壩基處理中的應用[J].科技傳播，2010（2）.