水庫防滲灌漿工程質(zhì)量檢測的要點探討

勞正紹

(廣西潤能水電設(shè)計研究有限公司，廣西 南寧 530007)

1 概 述

我國“十一五”期間對大量的大中型病險水庫進行除險加固，“十二五”期間在鞏固大中型病險水庫除險加固成果的基礎(chǔ)上，將加快小型病險水庫除險加固建設(shè)，確?！笆濉蹦┩瓿扇啃⌒退畮斐U加固任務(wù)，而壩體防滲灌漿加固是病險水庫加固建設(shè)任務(wù)中重要的實施內(nèi)容，壩體防滲灌漿常用水泥高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿等，以提高壩體、壩基防滲能力，而高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿質(zhì)量檢測以檢查孔鉆孔注水和鉆孔壓水試驗為主，因此檢查孔鉆孔注水和壓水試驗為病險水庫防滲加固工程質(zhì)量檢查、驗收提供重要的科學(xué)依據(jù)。

高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿工程投入使用驗收前應(yīng)進行施工過程質(zhì)量檢測，工程竣工驗收前應(yīng)進行竣工驗收前抽樣檢測。

2 檢測方法及檢測依據(jù)

(1)高噴灌漿質(zhì)量檢測以檢查孔鉆孔注水試驗為主，檢測依據(jù)為DL/T 5200—2004 《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》和SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗規(guī)程》。

(2)充填灌漿質(zhì)量檢測以檢查孔鉆孔注水試驗為主，檢測依據(jù)為SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗規(guī)程》。

(3)帷幕灌漿質(zhì)量檢測以檢查孔鉆孔壓水試驗為主，結(jié)合對施工記錄、成果資料和檢驗測試資料的分析，進行綜合評定。檢測依據(jù)為SL 62—94 《水工建筑物水利灌漿施工技術(shù)規(guī)范》和SL 31—2003 《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》。

3 檢查孔抽檢部位及抽檢數(shù)量的確定原則

3.1 高壓噴射灌漿、充填灌漿抽檢部位的確定原則

(1)地層復(fù)雜的部位。

(2)漏漿嚴(yán)重的部位。

(3)可能存在質(zhì)量缺陷的部位或發(fā)生過質(zhì)量事故的部位。

(4)存在質(zhì)量爭議的部位。

(5)主管部門或建設(shè)各方對工程質(zhì)量提出懷疑或目觀存在明顯不合格的部位。

3.2 壩基帷幕灌漿檢查孔抽檢部位的確定原則

(1)帷幕中心線上。

(2)巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位。

(3)注入量大的孔段附近。

(4)鉆孔偏斜過大、灌漿情況不正常以及經(jīng)分析資料認(rèn)為對帷幕灌漿質(zhì)量有影響的部位。

(5)存在質(zhì)量爭議的部位。

(6)主管部門或建設(shè)各方對工程質(zhì)量提出懷疑部位。

3.3 檢查孔抽檢的數(shù)量

高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿施工過程質(zhì)量檢測的檢查孔數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%左右，一個壩段或一個單元工程內(nèi)至少布置一個檢查孔。竣工驗收前抽樣檢測的檢查孔數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的3%，且每個單位工程不少于3 個孔。

4 鉆孔注水試驗

4.1 檢查孔鉆孔注水試驗段鉆孔

(1)高噴灌漿檢查孔鉆孔應(yīng)無水鉆進并采取巖芯，對芯樣加以描述并計算獲得率及對芯樣進行編碼拍照，每試段抽取一組芯樣送回試驗室進行凝結(jié)體抗壓強度試驗。檢測孔布置在灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢測孔垂直鉆進，深度鉆至距灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進行注水。

(2)充填灌漿檢查孔不能使用泥漿鉆進，如有取巖芯要求時應(yīng)無水鉆進，如不需要取巖芯時可采用無水或清水少水鉆進，防止試段巖土層被擾動，孔底沉淀物的厚度不應(yīng)大于10cm。檢測孔布置在灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢測孔垂直鉆進，深度鉆至距灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進行注水。

(3)試段長度不宜大于5m，同一試段不宜跨越透水性相差懸殊的兩種巖土層。

(4)鉆孔施工中，應(yīng)用測斜儀進行孔斜率測量，孔深小于30m 時鉆孔偏斜率不大于1%，孔深大于30m 小于50m 時鉆孔偏斜率不大于1.6%。

(5)對孔壁穩(wěn)定性較差的試段，要求及時下護壁花管以避免塌孔。

4.2 確定地下水位

確定地下水位的目的是確定注水試驗水頭的計算零點。

4.2.1 確定地下水位范圍

地下水位應(yīng)在庫前水位與下游壩坡測壓管水位之間，利用庫前水位和下游壩坡測壓管水位來合理確定地下水位范圍，以利于合理安排試驗段段數(shù)及段長。

4.2.2 觀測地下水位

在庫前水位與下游壩坡測壓管水位之間的試段，應(yīng)進行地下水位觀測。水位觀測間隔5min，當(dāng)連續(xù)兩次觀測數(shù)據(jù)變幅小于10cm 時，水位觀測即可結(jié)束，用最后一次觀測值作為地下水位計算值。

4.3 注水試驗

壩體高噴灌漿和充填灌漿注水試驗常用常水頭注水試驗，注水試驗的設(shè)備有機械秒表、量筒、水位測量儀等;注水試驗前先測量記錄好孔深、地下水位、孔斜率等數(shù)據(jù)。

試段隔離后，應(yīng)向套管內(nèi)注入清水，使套管中水位高出地下水位一定高度(或到孔口)，并保持固定不變，用流量計或量桶量測注入流量。進行注水試驗時，開始每隔5min 量測一次，連續(xù)量測5 次，以后每隔20min 量測一次，并至少連續(xù)量測6 次。當(dāng)連續(xù)2 次量測的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%時，該段試驗即可結(jié)束，取最后一次注入流量作為計算值。當(dāng)試段漏水量大于供水能力時，通過記錄注入的最大流量來計算參考滲透系數(shù)，以利于對試段滲透性的參考性評價，但應(yīng)在備注中注明該滲透系數(shù)是在供水能力不能滿足漏水量時的參考值。

4.4 滲透系數(shù)的計算及試驗資料的整理

4.4.1 滲透系數(shù)的計算

注水試驗滲透系數(shù)K 值計算按SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗規(guī)程》的5.3.2、5.3.3 條執(zhí)行，當(dāng)試段位于地下水位以下時采用下式計算:

式中 K——滲透系數(shù)，cm/s;

Q——注入流量，L /min;

H——試驗水頭，cm，等于試驗水位與地下水位之差，當(dāng)尚未發(fā)現(xiàn)地下水位時，地下水位值為0;

A——為形狀系數(shù)，cm，按SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗規(guī)程》附錄表B選用。

當(dāng)試段位于地下水位以上時采用下式計算:

式中 l——試段長度，cm，要求50 ＜H/r ＜200、H≤l;

r—鉆孔半徑，cm。

4.4.2 試驗資料的整理

根據(jù)檢查孔試驗成果，結(jié)合施工資料進行綜合評定。

5 鉆孔壓水試驗

帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結(jié)合施工資料和試驗成果綜合評定。帷幕灌漿檢查孔應(yīng)自上而下分段壓水試驗，采用五點法或單點法，壓水試驗應(yīng)在該部位灌漿14 天后進行。

5.1 鉆孔

鉆機常用回轉(zhuǎn)式鉆機，鉆頭用金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭，鉆孔孔徑宜為59 ～150mm，通常為75mm、91mm、110mm，試驗鉆孔的孔徑對壓水試驗成果有影響，但一般很微小，可以忽略不計，不能使用泥漿等護壁材料鉆進。為了防止由于鉆孔相距過近，壓水試驗時產(chǎn)生水流串通而影響試驗成果的真實性，檢查孔間距布置盡可能大于10m。含斷層破碎帶、裂隙密集帶、溶蝕帶與透水帶的孔段，應(yīng)根據(jù)具體情況確定試段長度，同一試段不應(yīng)跨越透水性懸殊的兩種巖層。

檢查孔布置在帷幕灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢查孔沿垂直鉆進，深度鉆至距帷幕灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進行鉆孔和壓水試驗，每段約5m。

檢查孔鉆孔施工中，應(yīng)用測斜儀進行孔斜率測量，孔深小于20m 時鉆孔偏斜率不大于1.25%，孔深大于20m 小于30m 時鉆孔偏斜率不大于1.6%，孔深大于30m 小于40m 時鉆孔偏斜率不大于2%。

帷幕灌漿檢查孔應(yīng)采取巖芯，計算獲得率，并加以描述及對芯樣進行編碼拍照。

5.2 洗孔

洗孔應(yīng)采用壓水法，洗孔管應(yīng)下到孔底，至孔口回水清潔，肉眼觀察無巖粉時方可結(jié)束。當(dāng)孔口無回水時，洗孔時間不得少于15min。沖洗壓力可為灌漿壓為的80%，該值若大于1MPa 時，采用1MPa。

5.3 栓塞安設(shè)

土壩壩基帷幕灌漿壓水試驗栓塞應(yīng)安設(shè)在壩基巖石較完整的部位，定位應(yīng)準(zhǔn)確?；炷翂螇位∧还酀{壓水試驗栓塞應(yīng)安設(shè)在混凝土與基巖接觸線上約2m 處，其目的是有效地檢測混凝土與基巖接觸段的透水率。

5.4 壓水試驗壓力值的選用

(1)呂榮試驗是世界各國普遍采用的常規(guī)性壓水試驗方法，采用這種試驗，有利于國際間的技術(shù)合作交流。帷幕灌漿施工過程質(zhì)量檢測及竣工驗收前抽樣檢測常用單點法壓水試驗，壓水試驗除執(zhí)行SL 31—2003 《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》外，還執(zhí)行SL 62—94 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》;單點法壓水試驗的壓水試驗壓力值選用SL 62—94 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》表A1，檢查孔各孔段壓水試驗選用的壓力應(yīng)不大于設(shè)計壓力的80%，同時應(yīng)保證水庫在正常蓄水位時的水柱壓力作用下壩基透水率能滿足工程設(shè)計要求。

(2)當(dāng)壩高小于70m 時，S (試段內(nèi)的實際壓水壓力) =H0或1.5H0［H0為正常蓄水位與帷幕所在部位基巖面之差(m)，1m≈0.01MPa］。

S = S1+ S2+ Sf

式中 S1——壓力表指示壓力，MPa;

S2——水柱壓力，S2= (試驗水頭-壓力起算零線) ×0.01MPa

Sf——壓力損失，主要為工作管路損失。

(3)確定壓力起算零線

1)地下水位在試段以上時，壓力起算零線為地下水位線(以地下水位線為參照)。

2)地下水位在試段以下時，壓力起算零線為通過試段中點的水平線。

3)地下水位在試段以內(nèi)時，壓力起算零線為地下水位以上試段中點的水平線。

5.5 流量觀測

壓水試驗的設(shè)備有壓力表、機械秒表、水表、水位測量儀等;壓水試驗前先測量記錄好孔深、地下水位、孔斜率等數(shù)據(jù)。

在穩(wěn)定的壓力下，每3 ～5min 測讀一次壓入流量。連續(xù)4 次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min 時，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值(取最后一次讀數(shù)作為計算值)。反之試驗繼續(xù)，直至符合上述要求時方可結(jié)束試驗。

5.6 帷幕灌漿壓水試驗透水率的計算

(1)試驗結(jié)果透水率的計算:

式中 q——透水率，Lu;

Q——壓入流量，L/min;

p——作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa;

l—試段長度，m。

5.7 試驗成果的評定

帷幕灌漿質(zhì)量壓水試驗檢查，壩體混凝土與基巖接觸段及其下一段的合格率應(yīng)為100% (對檢驗帷幕灌漿的質(zhì)量是否滿足水庫正常運行的要求有著重要意義)，再以下各段的合格率應(yīng)在90%以上，不合格段的透水率不超過設(shè)計規(guī)定值的100%，且不集中，灌漿可認(rèn)為合格;反之為不合格。

6 結(jié) 語

通過對防滲灌漿加固工程的檢查孔的質(zhì)量檢測，根據(jù)試驗成果，結(jié)合施工資料對防滲灌漿加固工程進行質(zhì)量評定，是判定水庫能否安全正常運行的重要科學(xué)依據(jù)。

［1］ SL 345—2007 水利水電工程注水試驗規(guī)程［S］.北京:中國水利水電出版社，2007.

［2］ DL/T 5200—2004 水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國電力出版社，2004.

［3］ SL 62—94 水工建筑物水利灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:水利電力出版社，1994.

［4］ SL 31—2003 水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程［S］.北京:中國水利水電出版社，2003.