青海省黃南州扎毛水庫(kù)工程大壩生產(chǎn)性帷幕灌漿試驗(yàn)及先導(dǎo)孔成果報(bào)告

張?zhí)旆? 景兆瑞 陳國(guó)棟

一、工程概況

扎毛水庫(kù)位于青海省黃南州扎毛鄉(xiāng)境內(nèi)的黃河一級(jí)支流隆務(wù)河上，是隆務(wù)河上游的龍頭水庫(kù)，壩址位于麥秀河與扎毛河交匯處下游約600米處。水庫(kù)擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，設(shè)計(jì)最大壩高74.0m，壩長(zhǎng)291.48m，壩頂寬7m，壩頂高程2834.0m，正常蓄水位2825.91m?；炷撩姘宥咽瘔卧O(shè)計(jì)上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.25。

扎毛水庫(kù)建設(shè)的主要任務(wù)是以城鄉(xiāng)供水和防洪為主，兼顧灌溉和發(fā)電。扎毛水庫(kù)在隆務(wù)河流域綜合規(guī)劃中作為重要樞紐工程進(jìn)行規(guī)劃，具有龍頭水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用，對(duì)徑流、供水進(jìn)行調(diào)節(jié)，使下游同仁縣城、隆務(wù)寺及河流沿線減少因洪水造成的損失，使下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高到50年一遇；解決下游人、畜用水問題及耕地的灌溉；對(duì)下梯級(jí)電站具有調(diào)節(jié)作用，提高梯級(jí)電站保證率，增加發(fā)電量。

二、灌漿試驗(yàn)區(qū)地層巖性

灌漿試驗(yàn)區(qū)出露巖層為三疊系中統(tǒng)（T2）灰綠色、灰-深灰色中厚層中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、石英長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖、板巖等，產(chǎn)狀：NW270°-276°？SW∠57°-68°。巖體裂隙較發(fā)育，部分裂隙有泥質(zhì)充填，大多為層狀結(jié)構(gòu)，砂巖屬硬質(zhì)巖類，較為完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)，強(qiáng)風(fēng)化層厚度3-5m，弱風(fēng)化層厚度5-6m左右。在壩區(qū)內(nèi)呈單斜巖層產(chǎn)出。

三、灌漿執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》 DL/T5148-2012（參照SL62-94）。

《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)范》SL25-92；

《關(guān)于青海省黃南州扎毛水庫(kù)工程灌漿設(shè)計(jì)說(shuō)明》 ；

《水利水電工程鉆探規(guī)程》SL291-2003 ；

《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63？—89 ；

我單位的施工作業(yè)指導(dǎo)文件。

四、灌漿試驗(yàn)的目的和任務(wù)

1、采用灌漿處理水庫(kù)滲漏在技術(shù)上的可能性、效果上的可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性及為達(dá)到防滲目的所具備的條件和采取的措施。

2、設(shè)計(jì)防滲帷幕標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤5Lu，通過(guò)先導(dǎo)孔施工，補(bǔ)充地勘深度，探明帷幕底界。灌漿試驗(yàn)則提出合理可行性的施工工藝及相應(yīng)的技術(shù)措施， 尋求在施工中應(yīng)采用的灌漿壓力、灌漿材料、漿液稠度、壓力與漿液變換等技術(shù)參數(shù)。

3、研究破碎帶、大裂隙及表層集中滲漏帶應(yīng)采取的一些特殊處理措施及鉆灌參數(shù)。

4、為取得有關(guān)灌漿孔合理布置的資料依據(jù)，以尋求用較少的灌漿孔數(shù)和灌漿材料來(lái)達(dá)到預(yù)期防滲效果。進(jìn)行孔深、孔距、排距、布置方式及最大灌漿壓力等參數(shù)試驗(yàn)。

五、施工工期：

帷幕灌漿試驗(yàn)于2013年5月1日開工，完工于2013年7月12日，歷時(shí)73天。

六、帷幕灌漿試驗(yàn)施工過(guò)程

（一）孔位布置

帷幕灌漿試驗(yàn)孔雙排布置，分三序施工，孔距2.0m，排距1.5m，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)各9孔，共計(jì)18個(gè)?？咨钌钊胂鄬?duì)隔水層（透水率q≤5lu）以下5m。每區(qū)各設(shè)1個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔，詳見大壩帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)平面布置圖。

（二）施工順序

帷幕試驗(yàn)灌漿分三個(gè)順序施工，按先I序孔后II序孔，再III序孔的施工順序，逐序加密的原則進(jìn)行施工。

（三）灌漿方法：

（1）試驗(yàn)一區(qū)：

采有自上而下分段循環(huán)式灌漿法，從上向下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至終孔，灌漿塞應(yīng)阻塞在該灌漿段段頂以上0.5m處，防止漏灌。

單孔施工工藝流程：

定孔位→安放（固定）鉆機(jī)→鉆進(jìn)第一段→洗孔（孔壁、裂隙沖洗）→壓水試驗(yàn)（單點(diǎn)法壓水）→灌漿→（不待凝）鉆進(jìn)第二段→洗孔（孔壁、裂隙沖洗）→壓水試驗(yàn)（五點(diǎn)法）→灌漿→鉆進(jìn)第三段灌漿（直至灌漿終孔）→封孔。

孔斜控制：

鉆機(jī)安裝必須平正穩(wěn)固，鉆機(jī)立軸和鉆孔的方向必須與設(shè)計(jì)孔向一致，鉆機(jī)機(jī)桿與地面保證垂直（用羅盤或水平尺），確保鉆孔孔斜達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)帷幕灌漿試驗(yàn)存在以下問題：

A、試驗(yàn)一區(qū)WS1-I-1、WS1-I-5、WS1-II-8三個(gè)孔第三段使用止?jié){塞在灌漿段以上50cm進(jìn)行壓水時(shí)，水繞過(guò)止?jié){塞從孔口冒水，無(wú)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)；

B、鉆孔時(shí)鉆機(jī)用方木墊平，在鉆進(jìn)過(guò)程中由于鉆機(jī)壓力大，振動(dòng)底部不平穩(wěn)，導(dǎo)致孔斜率偏差較大，用輕便測(cè)斜JQX-2測(cè)斜時(shí)，孔斜率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

帷幕灌漿試驗(yàn)一區(qū)測(cè)斜結(jié)果如下表

（2）試驗(yàn)二區(qū)

采用孔口封閉灌漿法，在鉆孔的孔口安裝孔口管，自上而下分段鉆孔和灌漿，各段灌漿時(shí)都在孔口管安裝孔口封閉器進(jìn)行灌漿，直至終孔。

孔口管鑲鑄：

灌漿第一段孔徑采用Φ91鉆機(jī)，第一段灌漿段完成后全段進(jìn)行孔口管鑲鑄?？卓诠懿捎弥睆溅?9mm、壁厚4.50mm的地質(zhì)鋼管，孔口管長(zhǎng)度入巖2.0m。鑲鑄孔口管后待凝72h后進(jìn)行第二段施工。

單孔施工工藝流程：

定孔位→安放（固定）鉆機(jī)→鉆進(jìn)第一段→洗孔（孔壁、裂隙沖洗）→壓水試驗(yàn)（單點(diǎn)法壓水）→灌漿→鑲鑄孔口管（待凝3天）→鉆進(jìn)第二段→洗孔（孔壁、裂隙沖洗）→壓水試驗(yàn)（五點(diǎn)法）→灌漿（不待凝）→鉆進(jìn)第三段灌漿（直至灌漿終孔）→封孔。

沿趾板面使用工字鋼鋪設(shè)輕軌，河床段在輕軌上直接固定鉆機(jī)和鉆架，岸坡段制作鉆灌臺(tái)車固定鉆機(jī)和鉆架，鉆灌臺(tái)車支架選定優(yōu)質(zhì)型鋼采用螺栓連接成型，臺(tái)面鋪設(shè)厚5cm的木板，鉆機(jī)校準(zhǔn)整平使用水平尺和羅盤儀，在開孔和鉆進(jìn)過(guò)程中反復(fù)校核，以保證鉆機(jī)的平整穩(wěn)固。

試驗(yàn)二區(qū)采用以上方法施工正常，用輕便測(cè)斜JQX-2測(cè)斜時(shí)，測(cè)斜率滿足設(shè)計(jì)要求。

帷幕灌漿試驗(yàn)測(cè)斜結(jié)果如下表

（四）洗孔及壓水試驗(yàn)

（1）帷幕灌漿孔（段）應(yīng)采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗應(yīng)沖至回水澄清后10min結(jié)束。沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時(shí)，采用1MPa?？變?nèi)殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20cm。灌漿前的壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行，第一段采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，其它段采用五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148-2001附錄A執(zhí)行。

（2）壓水試驗(yàn)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。在穩(wěn)定的壓力下。每3～5min測(cè)讀一次壓入流量。連續(xù)四次讀數(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(shí)。

（五）灌漿壓力、段長(zhǎng)

第一段0.2～0.3Mpa，第二段0.4～0.5Mpa Mpa，第三段0.6～0.8Mpa，第四段0.8 ～1.0Mpa，第五段1.0 ～1.2Mpa，每增加一段灌漿段，灌漿壓力提高0.2～0.3 Mpa。

第一段深入巖石2m，進(jìn)行接觸部位和基巖表層灌漿；第二段段長(zhǎng)3m，第三段及其以下各段段長(zhǎng)5m。

（六）抬動(dòng)觀測(cè)孔

每個(gè)試驗(yàn)區(qū)安裝一個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)設(shè)施，在壓水試驗(yàn)及灌漿過(guò)程中，均應(yīng)進(jìn)行抬動(dòng)變形觀測(cè)，作到人不離表，并作好記錄。抬動(dòng)觀測(cè)裝置結(jié)構(gòu)形式詳見圖（如上）。

抬動(dòng)孔布置：每個(gè)單元中間部位布設(shè)一個(gè)抬動(dòng)孔，抬動(dòng)孔比灌漿孔孔深深一米。在灌漿試驗(yàn)施工過(guò)程中抬動(dòng)觀測(cè)均無(wú)變化。

（七）漿液水灰比和變漿標(biāo)準(zhǔn)

（1）水灰比

帷幕灌漿漿液水灰比采用5、3、2、1、0.8、0.6 （或0.5）等六個(gè)比級(jí)。（見配漿表）

漿液水灰比的配制及控制

配 漿 表

（2）變漿標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變漿液濃度。

當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，漿液濃度應(yīng)改濃一級(jí)。

當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，隨時(shí)調(diào)整，采取相應(yīng)的措施處理。

灌漿過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)每隔一定時(shí)間測(cè)定漿液比重，灌漿結(jié)束時(shí)亦應(yīng)測(cè)定漿液比重，并作出記錄。

（八）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：

采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注60min，可結(jié)束灌漿。

帷幕灌漿采用孔口封閉灌漿法，灌漿應(yīng)同時(shí)滿足下述兩個(gè)條件后，方可結(jié)束：

（1）在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min時(shí)，延續(xù)灌注時(shí)間不少于90min。

（2）灌漿全過(guò)程中，在設(shè)計(jì)壓力下的灌漿時(shí)間不少于120min。

（九）灌漿孔封孔

帷幕灌漿孔封孔應(yīng)采用“全孔灌漿封孔法”。

七、完成工程量

兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)共有18個(gè)試驗(yàn)孔，2個(gè)抬動(dòng)孔，1個(gè)檢查孔，完成工程量如下表：

完成工程量表

八、壩基帷幕灌漿先導(dǎo)孔

（一）帷幕灌漿先導(dǎo)孔的目的

其目的是核對(duì)勘察結(jié)果，根據(jù)先導(dǎo)孔的結(jié)果，調(diào)整相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，比如孔距，壓力，灌漿深度。由于勘察階段勘察鉆孔數(shù)目相對(duì)較少，先導(dǎo)孔可以起到補(bǔ)充勘察和灌漿試驗(yàn)的作用。在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，先對(duì)先導(dǎo)孔進(jìn)行灌漿，進(jìn)行自上而下的壓水試驗(yàn)，確定透水率為5Lu的孔底底界實(shí)際高程，最后按此高程再進(jìn)行其他帷幕灌漿孔灌漿施工。

（二）孔位布置

先導(dǎo)孔間距根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T-5148-2012）布置，在帷幕的先灌排（下游排）中布置先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔在一序孔中選取，其間距為16m。壩基先導(dǎo)孔16孔，左壩肩5孔，右壩肩6孔，共計(jì)27孔。

壩基先導(dǎo)孔共完成11個(gè)孔，完成鉆孔總進(jìn)尺390.40米，其中非灌漿段9.60米，灌漿段380.80米，灌漿進(jìn)尺380.80米，壓水試驗(yàn)段單點(diǎn)法11段、五點(diǎn)法76段，共計(jì)87段。

（三）鉆孔孔深與設(shè)計(jì)孔深的對(duì)比

先導(dǎo)孔設(shè)計(jì)深度與實(shí)際深度對(duì)比表

先導(dǎo)孔鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，灌前壓水透水率仍大于5Lu，繼續(xù)鉆進(jìn)處理，確保先導(dǎo)孔有連續(xù)的兩段小于5Lu。

（四）孔內(nèi)涌水觀測(cè)

在先導(dǎo)孔施工時(shí)，通過(guò)對(duì)11個(gè)先導(dǎo)孔的開始孔內(nèi)涌水的位置及流量觀測(cè)如下：

九、帷幕灌漿試驗(yàn)效果檢查

帷幕灌漿孔全部結(jié)束后，待凝14d后打檢查孔，檢查孔布置原則，一般布置在地質(zhì)條件不良地段，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，布置在透水率大的灌漿孔附近。按照每單元至少布1個(gè)檢查孔，由監(jiān)理工程師及設(shè)代協(xié)商后，指定布置在WS2-Ⅲ-2 、WS2-Ⅱ-3、WS2-Ⅲ-6 、WS2-Ⅱ-7孔之間，孔號(hào)為S2-J-1。帷幕灌漿質(zhì)量主要通過(guò)檢查孔壓水試驗(yàn)透水率來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次帷幕灌漿試驗(yàn)質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率小于5Lu。

檢查孔透水率最大4.77Lu，最小1.60Lu，平均為透水率3.45Lu，為合格。

十、帷幕試驗(yàn)質(zhì)量分析

根據(jù)以上資料整理，結(jié)合工地實(shí)際情況，主要試驗(yàn)成果分析如下：

（一）灌前透水率分析

帷幕試驗(yàn)I序孔最大透水率12.25Lu，最小透水率1.83 Lu，平均透水率6.30 Lu；II序孔最大透水率10.09 Lu，最小透水率2.49 Lu，平均透水率5，91 Lu，III序孔最大透水率11.64 Lu，最小透水率1.52 Lu，平均透水率5.81 Lu，Ⅱ序比Ⅰ序遞減 6.2%，Ⅲ序比Ⅱ序遞減1.7%， 隨孔序的加密，透水率遞減較明顯，符合灌漿規(guī)律。

（二）巖芯分析：

通過(guò)檢查孔取出的巖芯，觀察漿脈充填、擴(kuò)散及膠結(jié)情況，進(jìn)而分析評(píng)價(jià)灌漿效果及帷幕質(zhì)量。（詳見檢查孔巖芯圖片）

WS2-J-1： 在距離孔口0.8米處見水泥漿脈充填，密實(shí)。

WS2-J-1： 在距離孔口12.8米處見見水泥漿脈充填，密實(shí)。

從巖芯漿脈充填情況來(lái)看，漿脈脈充填較密實(shí)。

十一、結(jié)論與建議

灌漿試驗(yàn)及部分先導(dǎo)孔灌漿已結(jié)束，根據(jù)資料分析，得出以下結(jié)論及建議：

1、通過(guò)對(duì)試驗(yàn)區(qū)檢查孔的壓水結(jié)果看，透水率最大為q=4.77Lu，透水率最小為q=1.60Lu，平均為q=3.45Lu，均小于防滲標(biāo)準(zhǔn)q≤5Lu，采用自上而下孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法、灌漿試驗(yàn)的壓力、水灰比、段長(zhǎng)、孔距、排距等參數(shù)對(duì)一步帷幕灌漿施工是可行的。建議采用帷幕灌漿試驗(yàn)參數(shù)。

2、帷幕灌漿孔深的確定

建議1、下一步帷幕灌漿采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，確保透水率小于5Lu以下5米，帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)采用五點(diǎn)法。

建議2、根據(jù)先導(dǎo)孔孔深由設(shè)計(jì)來(lái)確定下一步帷幕灌漿深度，不再作壓水試驗(yàn)，帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)采用五點(diǎn)法壓水。

3、其它按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范執(zhí)行。

十二、 結(jié)束語(yǔ)

黃南州扎毛水庫(kù)帷幕灌漿試驗(yàn)，在業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位的通力合作下，順利完成施工任務(wù)。在此表示衷心感謝！