水庫除險加固工程中高壓擺噴灌漿的施工技術(shù)

張帶娣

(福建省汀江水電工程有限公司，福建三明 366000)

水庫經(jīng)過幾十年的持續(xù)運(yùn)行之后，會逐漸暴露出各種各樣的隱患，任其發(fā)展，很可能會造成嚴(yán)重后果。此外，隨著水庫設(shè)施的不斷老化，也會導(dǎo)致水庫無法正常運(yùn)行，因此要采取有效措施對其進(jìn)行除險加固。本文主要對除險加固中的高壓擺噴灌漿施工技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

永定縣寨下水庫位于韓江支流金豐溪上游，在該縣古竹鄉(xiāng)境內(nèi)，東南距永定縣城50km，距古竹鄉(xiāng)政府5.0km。壩址以上集水面積5.5km2，河道長4.55km，河道坡降66.2‰。原設(shè)計(jì)水庫總庫容188.5萬m3。該工程于1973年10月動工，1976年8月底三大建筑物基本完成，1977年開始蓄水發(fā)揮效益，是一座以灌溉為主的小 (1)型蓄水工程。除險加固中，壩體高壓擺噴灌漿鉆空孔2316m，高壓擺噴灌漿2026m;壩基高壓擺噴灌漿鉆空孔572m，高壓擺噴灌漿572m。高噴灌漿前應(yīng)布設(shè)觀測點(diǎn)并開始觀測記錄，高噴灌漿施工中的觀測頻率可適當(dāng)降低。表1所列為高壓擺噴灌漿施工設(shè)備。

表1 高壓擺噴灌漿施工主要設(shè)備

2 高壓擺噴灌漿施工設(shè)計(jì)

(1)施工軸線的設(shè)計(jì)。高壓擺噴灌漿施工軸線布設(shè)在水庫大壩的壩軸線上。

(2)布孔設(shè)計(jì)。壩體高壓擺噴灌漿施工沿著壩軸線進(jìn)行布單排孔，灌漿范圍確定為壩體全斷面灌漿，范圍長度達(dá)到了111.0m，其中，河床大于25.0m以下孔距設(shè)計(jì)為1.0m，兩岸小于25.0m以上孔距設(shè)計(jì)為1.5m。三管高壓擺噴從壩基面至正常蓄水位，灌注材料規(guī)定為水泥漿，灌漿分為兩次序施灌，河床一序孔距設(shè)計(jì)為2.0m，二序孔距設(shè)計(jì)為1.0m，兩岸一序孔距設(shè)計(jì)為3.0m，二序孔距設(shè)計(jì)為1.5m，第一序灌漿結(jié)束后才可以相繼灌第二序孔。此外要求壩基三管高壓擺噴灌漿與壩體三管高壓擺噴灌漿同軸同孔。

(3)鉆孔設(shè)計(jì)。壩體高壓擺噴灌漿孔深為壩頂至壩底面，鉆孔深度在5.0～38.5m之間;壩基三管高壓擺噴灌漿鉆孔深以壩基面至強(qiáng)風(fēng)化下限為界線。

(4)幕墻厚度。在該水庫除險加固工程中，將擺噴墻設(shè)計(jì)為折板式結(jié)構(gòu)，要求折角為25°、擺角為30°，搭接長度不得小于20cm，防滲墻厚度要在15～30cm以上。平均厚度確定為20cm。

(5)漿液的選擇。使用42.5R普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，純水泥漿，漿液密度要求不得小于1.5g/cm3，水灰比控制在1.0左右。使用減水劑，摻量為水泥量的1%。該水庫除險加固工程墻體凝結(jié)后為水泥黏土砂漿體，28天后有較高的強(qiáng)度、較小的滲透系數(shù)和較大的破壞坡降。

灌漿孔布置如圖1所示。

圖1 灌漿孔布置示意圖

3 高壓擺噴灌漿施工工藝

(1)工藝流程如圖2所示。

圖2 高壓擺噴灌漿施工工藝流程

(2)施工工藝參數(shù)。在該水庫除險加固工程施工中，高壓擺噴灌漿施工工藝參數(shù)見表2。

表2 施工工藝參數(shù)

4 高壓擺噴灌漿施工技術(shù)

4.1 施工前的準(zhǔn)備

(1)進(jìn)行高噴灌漿放線布孔。

(2)根據(jù)施工軸線上工作面的高程測量值，確定各高噴孔的起噴以及終噴的高度。

(3)灌漿過程中所采用的水泥，需要在檢驗(yàn)合格之后才可以使用。

4.2 鉆孔

(1)在已布設(shè)的孔位上合理選孔，要求孔位的偏差控制在5cm以內(nèi)，孔斜率要控制在1%以內(nèi)。

(2)鉆孔主要采用濕鉆，將鉆孔直徑確定為90mm。

(3)鉆孔過程中要求實(shí)際孔深應(yīng)該比設(shè)計(jì)孔深超出0.5m左右。

4.3 高壓擺噴施工

將高噴機(jī)移動到已經(jīng)鉆好的孔口位置處，先進(jìn)行噴管試噴以檢查噴射射流是否正常，然后下管至設(shè)計(jì)深度開始噴射提升，直至終噴高程后停止噴射。

為了確保先期形成的板墻與后期形成的板墻能夠有效連接，采用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再對Ⅱ序孔進(jìn)行施工;在將高噴機(jī)放置到指定位置之后，先在地面進(jìn)行試擺和試噴，確定好噴射的方向，在各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再繼續(xù)下噴射管至孔底位置，先按照規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，在漿液返出孔口、情況恢復(fù)正常之后才可以開始提升噴射;要求噴射界線確定為下至強(qiáng)風(fēng)化黏土巖1.0m以下;在砂卵石層中容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象致使高噴管下不到預(yù)定深度，這時，將高噴機(jī)移開，通過鉆機(jī)進(jìn)行掃孔，同時利用濃黏土漿或直接倒入黏土進(jìn)行護(hù)壁，然后才能進(jìn)行高噴操作;在實(shí)際噴射過程中，如果出現(xiàn)故障而必須停噴，則需要在故障排除后，將噴管下至停噴前深度0.2m以下重新進(jìn)行噴射，確保板墻能夠保持良好的連接;部分砂礫卵石層孔段出現(xiàn)漏漿而不再冒漿時，需要停止提升，并加大水泥漿液的濃度，直至孔口有冒漿之后才可以重新提升。當(dāng)發(fā)生鄰孔串漿問題時 (該問題通常都會發(fā)生在Ⅰ序孔)，需要將串漿孔徹底堵死，灌漿孔依照正常施噴要求繼續(xù)進(jìn)行;在單孔噴灌施工結(jié)束后，需要采用配合比為0.7∶1的純水泥漿進(jìn)行回填補(bǔ)灌，并反復(fù)進(jìn)行，直至漿面不再下沉為止;在噴灌過程中，隨時監(jiān)測進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，水、氣、漿的壓力和流量，擺噴角度，提升速度等施工參數(shù)，并做好詳細(xì)的記錄工作。

4.4 封孔

對于已經(jīng)噴灌、回灌完成的灌漿孔，幾天后使用稠黏土漿充填孔口直至填滿為止。

5 高壓擺噴灌漿施工質(zhì)量控制

(1)要求將鉆孔孔斜率嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)。

(2)鉆孔深度一定要超過設(shè)計(jì)深度0.5m左右。

(3)噴射管下到設(shè)計(jì)深度即可。

(4)灌漿過程中所采用的水泥需要經(jīng)檢驗(yàn)合格后才可以使用。

(5)要求將漿液比重嚴(yán)格控制在1.5～1.7之間，并且每間隔2h對其進(jìn)行一次檢測，一旦漿液存放時間超過8h，不得在施工中繼續(xù)使用。

(6)在此次高壓擺噴灌漿施工中，嚴(yán)格按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》 (SL 62—94)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，施工人員認(rèn)真組織施工，并對現(xiàn)場操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)交底，一旦出現(xiàn)特殊情況要與工程師進(jìn)行協(xié)商解決，并及時提出有效的處理方案。做好現(xiàn)場各種原始資料的記錄工作，各部位在完成灌漿之后要根據(jù)施工情況，合理布置檢查孔進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)不合格部位要予以加密處理。

(7)其他方面的質(zhì)量控制。高壓水、壓縮氣、水泥漿、噴管提速等都要根據(jù)設(shè)計(jì)施工工藝參數(shù)隨時進(jìn)行檢驗(yàn)，一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象應(yīng)該立即停噴，經(jīng)過檢查處理后才能繼續(xù)進(jìn)行噴灌。重新開噴時應(yīng)從停噴高度以下0.5m位置處開始。

6 結(jié)語

病險水庫的各種隱患可能造成嚴(yán)重后果，為確保人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，及時進(jìn)行水庫除險加固十分必要。在水庫除險加固工程施工中采取高壓擺噴灌漿施工技術(shù)，通過先進(jìn)的施工工藝、合理控制施工質(zhì)量，能在較小的代價下取得較大的施工效果。

［1］甘肅省甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院．甘肅省臨澤縣山洪災(zāi)害防治非工程措施建設(shè)實(shí)施方案［R］．2011．

［2］李和香．關(guān)于病險水庫除險加固新技術(shù)的研究［J］．黑龍江水利科技，2010(2)．

［3］趙宏偉，王德成．七一水庫除險加固必要性分析［J］．黑龍江水利科技，2010(2)．