水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中基巖帷幕灌漿通用技術(shù)要點(diǎn)

申乾坤

(貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽(yáng)550000)

水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中基巖帷幕灌漿通用技術(shù)要點(diǎn)

申乾坤

(貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽(yáng)550000)

病險(xiǎn)水庫(kù)處理的重點(diǎn)及宗旨是解決樞紐建筑物的漏(滲)水問題，因此病險(xiǎn)水庫(kù)施工的重點(diǎn)是壩體防滲灌漿工程、壩體整治工程;因上游壩面施工易受洪水影響，不定因素相對(duì)較多，而且在灌漿過程中可能出現(xiàn)一些意想不到的問題，故病險(xiǎn)水庫(kù)施工的難點(diǎn)是上游壩面整治及灌漿的施工工藝。文章闡述了龍里縣搽耳巖水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中基巖帷幕灌漿技術(shù)要點(diǎn)。

水庫(kù);除險(xiǎn)加固;帷幕;灌漿;基巖

1 工程概況

龍里縣搽耳巖水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程位于龍里縣擺省鄉(xiāng)新龍村，距離龍里縣成78 km，距離貴陽(yáng)68.5 km。

有高坡至擺省鄉(xiāng)的公路經(jīng)過庫(kù)尾，距離擺省鄉(xiāng)政府約1 km，庫(kù)尾距離壩址有0.8 km的小路可到達(dá)，對(duì)外交通較為便利。

本次工程內(nèi)容有如下7項(xiàng):

1)大壩整治工程;

2)灌漿工程;

3)溢洪道整治工程;

4)房屋工程;

5)交通工程;

6)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程;

7)其他工程及臨時(shí)工程等。

2 基巖帷幕灌漿施工程序

帷幕灌漿施工采用Ⅲ序次施工，遵循逐漸加密的原則。

施工序次為:先Ⅰ序、Ⅱ序、再Ⅲ序，最后進(jìn)行檢查孔施工。

在Ⅰ序孔施工中，選定帷幕灌漿一序孔作先導(dǎo)孔，在先導(dǎo)孔施工中，應(yīng)詳細(xì)、認(rèn)真地搜集壩體和壩基地質(zhì)情況、壩體滲透性、巖層透水率、耗灰量和灌漿壓力等第一手資料，為指導(dǎo)后續(xù)灌漿施工提供依據(jù)。

施工中，選總孔數(shù)的10%進(jìn)行先導(dǎo)孔施工，先導(dǎo)孔用I序孔代替，每個(gè)單元至少布設(shè)1孔，利用先導(dǎo)孔的施工，進(jìn)行地層地質(zhì)情況、巖石透水率情況、耗灰量、灌漿壓力試驗(yàn)等第一手資料搜集，為指導(dǎo)后續(xù)灌漿施工提供切實(shí)可行的依據(jù)。

3 基巖帷幕灌漿施工方法

3.1 鉆孔

鉆孔的孔位、孔徑、孔深、孔斜、鉆孔順序等嚴(yán)格按施工圖紙要求進(jìn)行并在監(jiān)理工程師的指示和批準(zhǔn)下進(jìn)行施工。

開孔前嚴(yán)格按施工圖紙進(jìn)行測(cè)量放樣，確定孔位，安裝固定鉆機(jī)。

安裝鉆機(jī)時(shí)，班組人員先加固校正水平，使立軸方向與孔向一致，經(jīng)質(zhì)檢員和監(jiān)理工程師檢查合格并批準(zhǔn)后方能開孔鉆進(jìn)［1］。

壩體施工采用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，開孔孔徑為Φ110 mm，保護(hù)好孔口，采用Φ110 mm鉆進(jìn)至基巖面并進(jìn)入基巖20～40 cm。

壩體灌漿結(jié)束后立即下入Φ 110 mm巖芯管護(hù)壁，然后變徑采用Φ 91 mm硬質(zhì)合金清水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。

鉆孔時(shí)，應(yīng)確?？妆谄街?，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求對(duì)孔內(nèi)各種情況如涌水、漏水、斷層、洞穴、破碎、換層、掉塊、掉鉆等進(jìn)行詳細(xì)記錄，作為分析孔內(nèi)情況的依據(jù)。

鉆孔的終孔深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。每段結(jié)束后，孔內(nèi)殘留巖心和沉淀巖粉≤20 cm。

鉆孔結(jié)束待灌或灌漿結(jié)束待鉆進(jìn)時(shí)，孔口均應(yīng)堵蓋，妥善保護(hù)。

鉆孔施工中的廢水、廢漿采用溝、管合理引排，避免造成環(huán)境污染。

3.2 孔斜控制

本工程單孔鉆進(jìn)深度一般在10～25 m左右，終孔孔距偏差的大小是保證帷幕灌漿質(zhì)量的重要技術(shù)參數(shù)。

根據(jù)招標(biāo)文件和《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》SL62—94要求，孔底最大允許偏差值不得大于確定的數(shù)值，詳見表1。

表1 帷幕孔孔底允許偏差值

孔底偏差一般≤孔深的2.5%。為控制鉆孔的偏斜率，擬采用以下措施:

1)采用地錨加固鉆機(jī)，使鉆機(jī)在鉆進(jìn)施工中不會(huì)位移。

2)埋設(shè)孔口管并深入壩體或完整基巖1 m。

3)采用Φ50 mm以上鉆桿，降低鉆桿在受力過程中的變形。

4)根據(jù)施工場(chǎng)地盡可能采用較長(zhǎng)的巖心管進(jìn)行鉆進(jìn)，確保鉆進(jìn)過程中導(dǎo)向準(zhǔn)確。

5)每鉆進(jìn)5.0～10.0 m左右即時(shí)進(jìn)行孔斜測(cè)量，并即時(shí)糾偏，保證鉆孔孔斜符合設(shè)計(jì)要求。鉆孔測(cè)斜采用KXP—1測(cè)斜儀，該儀器精度較高(方位角≤±2°，頂角≤0.5°)，輕便靈活。

6)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)壓力和立軸轉(zhuǎn)速，若遇軟弱、破碎巖層的情況，建議采用低壓力、低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)［2］。

帷幕灌漿孔均進(jìn)行全孔測(cè)斜。

采取如上措施后，如施工過程中，仍然發(fā)現(xiàn)有鉆孔偏斜超過規(guī)定時(shí)，及時(shí)采取經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的其它補(bǔ)救措施。

糾偏無效時(shí)作廢孔處理，并按監(jiān)理工程師同意或指定的位置重新鉆孔。鉆孔偏斜事示意圖見圖1。

3.3 洗孔

壩體為干法造孔，不作洗孔處理。而只在灌漿結(jié)束下入護(hù)壁巖芯管后，利用高壓水將管內(nèi)泥漿沖洗干凈，以利于基巖鉆進(jìn)。

基巖鉆孔達(dá)到壓水或灌漿分段深度提鉆取芯后，隨即將鉆具下至孔底，采用清水加壓沖洗，沖洗壓力采用相應(yīng)孔段灌漿壓力的80%。若該值＞1 MPa時(shí)，采用1 MPa，直至回水變清，且孔內(nèi)沉積厚度＜20 cm時(shí)為止。

當(dāng)遇巖溶、斷層、大裂隙等地質(zhì)情況復(fù)雜地段時(shí)，帷幕灌漿孔(段)是否需要進(jìn)行裂隙沖洗，以及如何沖洗，均應(yīng)征求監(jiān)理工程師意見，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或由設(shè)計(jì)確定。

圖1 鉆孔偏斜示意圖

3.4 灌漿

3.4.1 灌漿段長(zhǎng)

灌漿段長(zhǎng)一般為5 m，壩體灌漿段長(zhǎng)≤10 m，壩體與基礎(chǔ)接觸段在巖石中的長(zhǎng)度≤2 m。

若在鉆孔過程中遇洞穴、漏水或塌孔掉塊難以鉆進(jìn)等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。

當(dāng)采用自上而下分段灌漿方法時(shí)，與已灌段重疊部分≥50 cm，以防漏灌。

3.4.2 灌漿方式

采用循環(huán)式與純壓式相結(jié)合的灌漿方式。

一般情況下采用循環(huán)式灌漿為主，若遇溶洞、斷層、裂隙、漏水吸漿量大的特殊地段，采用純壓式灌漿。

遇有涌水情況，采用“雙液灌漿”法灌漿。灌漿施工時(shí)，射漿管安裝距孔底≤50 cm，以確保漿液在孔段內(nèi)正常流動(dòng)。

3.4.3 灌漿壓力

設(shè)計(jì)灌漿壓力暫定為0.3 MPa，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)論證后，在施工過程中調(diào)整確定。

3.4.4 灌液比級(jí)及變換原則

水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、8∶1、6∶1等 6 個(gè)比級(jí)水灰比。開灌時(shí)的水灰比為5∶1。灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。

3.4.5 待凝

壩體與基巖的接觸段，遇斷層、破碎帶等地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)灌漿后應(yīng)待凝，具體的待凝時(shí)間應(yīng)根據(jù)具體情況與監(jiān)理工程師協(xié)商確定。

3.4.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

采用自下而上分段灌漿時(shí)，在規(guī)定壓力下:

1)當(dāng)注入率≤0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min可以結(jié)束。

2)當(dāng)注入率≤1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min可以結(jié)束。

采用自上而下分段灌漿時(shí)，在規(guī)定壓力下:

1)當(dāng)注入率≤0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min即可結(jié)束。

2)當(dāng)注入率≤1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90 min可以結(jié)束。

3.4.7 封孔

當(dāng)采用自上而下分段灌漿時(shí)，封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”，當(dāng)采用自下而上分段灌漿時(shí)，采用“壓力灌漿封孔法”，并結(jié)合人工封孔。

4 鉆灌過程中特殊情況的處理

4.1 鉆孔垮塌等處理

按常規(guī)施工工藝進(jìn)行鉆孔，遇到塌孔、掉塊、卡鉆、埋鉆事故、成孔困難等情況時(shí)，采用跟管鉆進(jìn)工藝。

若破碎帶＞5 m時(shí)，即時(shí)停鉆，并自上而下灌漿;若破碎帶＜5 m時(shí)，鉆進(jìn)至下層完整巖體50 cm后，進(jìn)行自上而下灌漿［3］。

4.2 在滲透性強(qiáng)的巖層中灌漿施工

常采用以下4種措施:

1)降低灌注壓力。

用低壓甚至用自流式灌漿，待裂隙中逐漸充滿漿液，降低流動(dòng)性后，再逐漸升高壓力，按正常的施工要求進(jìn)行灌漿。

2)限制進(jìn)漿量。

用濃漿灌注，注待進(jìn)漿量明顯減少后，將壓力升高，使進(jìn)漿量又達(dá)原來進(jìn)漿量時(shí)，再次升高壓力，增大進(jìn)漿量，反復(fù)進(jìn)行灌注，達(dá)最后灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)止。

3)增大漿液濃度。

使用摻加砂料的漿液，降低漿液的流動(dòng)性，同時(shí)適當(dāng)?shù)亟档蛪毫?，限制其流?dòng)范圍，不使流失過遠(yuǎn)，待單位吸漿量降到一定程度，再灌不摻砂料的水泥漿，并逐漸升高壓力，灌至符合結(jié)束條件時(shí)為止。

4)間歇灌漿。

每連續(xù)灌注一定時(shí)間，暫停灌漿，待凝一定時(shí)間再灌。此法只有在比較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，巖層一直大量吸漿且基本不增大壓力的情況下適用。

上述幾種方法可單獨(dú)或綜合使用，視具體情況而定。

4.3 地表冒漿與串漿的處理

4.3.1 地表冒漿

在灌漿過程中，往往發(fā)生在灌漿孔段與地表有垂直向的連通裂隙、灌漿壓力較大而灌漿段位置距地表又接近時(shí)，處理方法為:

1)一般先是在冒漿處用碎麻、棉花、水泥袋紙或速凝水泥封堵。

2)如果冒漿孔成片，則可考慮在其上加蓋板壓住。

3)若無效，則降壓、改變漿液濃度，增加水泥含量，加入適量粗料和促凝劑以及間歇灌漿等辦法處理。

4.3.2 串漿

處理方法:

1)若預(yù)計(jì)到可能會(huì)串漿，則加大第I次序孔的間距，并適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)相鄰2個(gè)次序孔灌漿的間隔時(shí)間，采用自上而下分段灌漿方法;

2)串漿孔和灌漿孔同時(shí)灌漿。

5 結(jié)語(yǔ)

帷幕灌漿防滲技術(shù)使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取一個(gè)合理的灌漿壓力、控制參數(shù)，采用合理的灌漿工藝，才能達(dá)到處理的目的。該項(xiàng)技術(shù)適用性好，既適用于基巖壩基，又適用于砂礫石壩基及砂土壩基的處理應(yīng)用。

［1］楊忠書.經(jīng)驗(yàn)談帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用［J］.經(jīng)營(yíng)管理者，2009(16):56-57.

［2］李德欣，陳冬君.壩基帷幕灌漿施工中應(yīng)注意的問題［J］.黑龍江水利科技，2004，32(04):34-35.

［3］楊中文，鄭新偉.某大壩除險(xiǎn)加固工程基礎(chǔ)帷幕灌漿的施工［J］.浙江水利科技，2003(06):89-90.

TV697.3

B

1007-7596(2014)05-0105-03

2013-12-16

申乾坤(1976-)，男，貴州遵義人，工程師，從事水利工程施工管理、監(jiān)理工作。