西歲興水庫帷幕灌漿施工技術(shù)簡述

岳林祥

（忻府區(qū)云中河水利管理處，山西 忻州 034000）

1 工程概況

西歲興水庫位于忻州市忻府區(qū)三交鎮(zhèn)歲興村南1.5 km處，是海河流域子牙河水系滹沱河支流牧馬河干流上唯一的一座控制性工程。現(xiàn)狀水庫樞紐主要由大壩、泄洪閘、溢流堰及大壩與泄洪閘間連接段四部分組成。

水庫壩體左岸由于修建水庫施工時(shí)采用爆破方式進(jìn)行泄洪建筑物地基施工，岸坡受到振波的破壞，使基巖失去了穩(wěn)定性和完整性，形成了繞壩滲漏水流通道，致使水庫滲漏，對壩肩穩(wěn)定和閘基滲透穩(wěn)定產(chǎn)生了較大影響。下文以西歲興水庫帷幕灌漿施工為例，簡要說明水庫帷幕灌漿施工工藝及施工過程。

2 灌漿施工

2.1 灌漿設(shè)施布置

帷幕灌漿采用集中制漿站供漿，灌漿設(shè)備用W250型灌漿機(jī)，由直徑40 mm的輸漿管運(yùn)送至灌漿機(jī)組。

2.2 灌漿材料

灌漿水泥采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級不得低于32.5，水泥產(chǎn)品質(zhì)量須符合現(xiàn)行相關(guān)水利規(guī)范的要求。制配漿液用水從水庫下游蓄水池中直接抽取，水質(zhì)須符合混凝土拌制用水要求。為了改善水泥漿液性能，漿液中摻入黏土、粉煤灰等改性材料，質(zhì)量必須符合相關(guān)水利規(guī)范要求。

2.3 灌漿工藝性試驗(yàn)

工藝性試驗(yàn)在正式灌漿前進(jìn)行，是在現(xiàn)狀施工環(huán)境下，現(xiàn)有作業(yè)人員使用現(xiàn)場設(shè)備器材按照批準(zhǔn)的作業(yè)方式進(jìn)行的施工試驗(yàn)，本項(xiàng)目灌漿施工工藝試驗(yàn)包括漿液試驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)。

2.3.1 漿液試驗(yàn)

現(xiàn)場分別將擬采用的各種水灰比、各種材料比的漿液進(jìn)行試驗(yàn)，以得到最佳效果的制漿參數(shù)，包括漿液拌制時(shí)間、漿液的初凝和終凝時(shí)間、漿液流動(dòng)性、漿液的沉淀穩(wěn)定性、漿液結(jié)石抗?jié)B性等。

2.3.2 灌漿試驗(yàn)

在施工現(xiàn)場選擇具有代表性的試驗(yàn)段作為灌漿試驗(yàn)區(qū)，根據(jù)試驗(yàn)成果選定灌漿孔位布置方式、灌漿孔深度、灌漿壓力等工作參數(shù)。

2.4 帷幕灌漿方法

帷幕灌漿采用孔口封閉、孔底循環(huán)、由上而下的分段灌漿法。灌漿分段長度一般為5 m，最大不大于8 m，初始灌漿壓力控制在0.3～0.6 MPa，每加深一段壓力加大0.2～0.3 MPa，最大灌漿壓力不得大于3 MPa。土層和礫石層同基巖層界面處，基巖段長度2 m，其他段5 m。

2.5 灌漿施工

2.5.1 鉆孔定位

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在灌漿段對孔位進(jìn)行測量放樣和統(tǒng)一編號。

2.5.2 鉆孔施工

由于灌漿區(qū)處于陡坡段，為了安設(shè)鉆機(jī)，搭建寬為4 m的鉆機(jī)平臺，長度及高度根據(jù)現(xiàn)場情況確定，選用150型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。施工中按照分序逐漸加密的原則進(jìn)行，多排鉆孔，先鉆下游排，后鉆上游排；排中先鉆Ⅰ序孔，再鉆Ⅱ序孔。鉆孔作業(yè)在灌漿施工中屬于主導(dǎo)工序，每個(gè)孔都必須按要求嚴(yán)格控制，施工中應(yīng)從放置鉆機(jī)、鉆孔分序、鉆孔孔位、鉆孔深度、鉆孔斜度等方面進(jìn)行控制，避免發(fā)生鉆孔事故。

2.5.3 鉆孔取芯

灌注先導(dǎo)孔、檢查孔，應(yīng)按要求進(jìn)行巖芯留樣，按鉆取次序?qū)r芯統(tǒng)一編號，描述巖芯。

芯樣的最大長度不應(yīng)大于3 m，當(dāng)有芯樣發(fā)生卡鉆或被磨損時(shí)，立即取出。對于不小于1 m的鉆進(jìn)循環(huán)，巖芯樣不得少于80%，否則下次應(yīng)減少循環(huán)深度50%，以后依次減少50%，直到50 cm時(shí)為止。

在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)對其沖洗水、壓力、巖芯長度等因素進(jìn)行監(jiān)測，并做好記錄。

2.5.4 成孔保護(hù)

驗(yàn)收前，須對所有成孔設(shè)專人進(jìn)行保護(hù)。

2.5.5 鉆孔沖洗

當(dāng)一個(gè)單元段鉆孔完成時(shí)，應(yīng)對該段孔采用大流量水流進(jìn)行沖洗，其方法為由孔底向孔外沖洗。沖洗時(shí)采用80%的灌漿壓力，當(dāng)大于1 MPa時(shí)，采用1 MPa。沖洗時(shí)，回水澄清后持續(xù)10 min方可結(jié)束，不得小于最小時(shí)間要求，單孔不得少于30 min，串通孔不得少于2 h，孔內(nèi)沉積物厚度不得大于20 cm。鄰段灌漿結(jié)束不足24 h不可進(jìn)行裂隙沖洗。

灌漿孔沖洗后應(yīng)立即進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，因特殊原因中斷24 h以上，在灌漿前應(yīng)進(jìn)行重新洗孔。

2.5.6 壓水試驗(yàn)

裂隙沖洗后進(jìn)行灌漿壓水試驗(yàn)。對先導(dǎo)孔采用五點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其他各次序孔的各灌漿段進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)。采用簡易壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行。試驗(yàn)采用壓力為灌漿時(shí)的80%，當(dāng)大于1 MPa時(shí)，采用1 MPa；流量穩(wěn)定后保持壓水20 min，試驗(yàn)過程中，每間隔5 min對壓水流量作一次測量，以最終流量作為計(jì)算流量，其成果以透水率表示。

2.5.7 漿液制作

漿液拌制：所制漿液必須攪拌均勻，需測試漿液容重和黏稠度。攪制時(shí)，使用普通攪拌機(jī)不少于3 min，用高速攪拌機(jī)不少于30 s，漿液儲存時(shí)間應(yīng)不能超過4 h。

集中制漿：采用200 L漿液攪拌機(jī)制作水泥漿，水灰比0.5∶1，采用灌漿漿泵運(yùn)至各灌漿點(diǎn)，并在各灌漿點(diǎn)測定其漿液比重、稠度等指標(biāo)。漿液溫度控制在5～40℃，超出此范圍時(shí)應(yīng)作廢棄處理。

2.5.8 灌漿施工

灌漿嚴(yán)格按照分序逐漸加密的原則進(jìn)行，本區(qū)為雙排孔，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求先灌注下游排，后灌注上游排。排中先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔。漿液比、灌漿壓力等參數(shù)采用漿液工藝試驗(yàn)成果。灌漿孔采用由上而下分段灌漿法，每段5 m，特殊情況下可作調(diào)整，但不得大于10 m。采用孔口封閉、孔底循環(huán)灌漿法，灌漿管口距孔底不大于50 cm。

孔口無涌水的孔段灌漿結(jié)束可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)則應(yīng)在漿液凝結(jié)后結(jié)束灌漿。在規(guī)定壓力下，注入率小于1 L/min時(shí)，穩(wěn)壓持續(xù)60 min結(jié)束。

2.5.9 封孔

灌漿全部結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行封孔。封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”。

2.6 質(zhì)量檢查

灌漿質(zhì)量檢查采用水壓試驗(yàn)成果分析法，結(jié)合巖芯、鉆孔、灌漿記錄等進(jìn)行。灌漿檢查孔數(shù)為總灌孔數(shù)的10%，每個(gè)灌漿單元不少于1孔。灌漿檢查壓水試驗(yàn)應(yīng)在該灌漿單元結(jié)束14 d后進(jìn)行。

3 結(jié)語

西歲興水庫帷幕灌漿施工完成后，經(jīng)過對水庫壩體長期觀察，其滲流情況得到了改善，下游滲流積水明顯減少，表明帷幕灌漿可有效堵塞壩基內(nèi)的滲流通道，提高壩體抗?jié)B能力，達(dá)到穩(wěn)定壩體的目的。