水泥高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)在魏樓水庫(kù)工程中的應(yīng)用

□ 姚 軍（駐馬店市楊莊滯洪區(qū)管理處）

1 工程概況

1.1 工程位置和主要技術(shù)指標(biāo)

魏樓水庫(kù)位于駐馬店市遂平縣嵖岈山鄉(xiāng)魏樓村，奎旺河支流南石羊河上游，控制流域面積8.20km2，總庫(kù)容440萬(wàn)m3。是一座始建于50年代初的小型水庫(kù),由于年久失修,改建前幾乎喪失了水庫(kù)的基本功能。2010年起,國(guó)家為改變遂平西部山區(qū)的抗旱、防洪、調(diào)節(jié)水位的綜合功能，重新投資數(shù)百萬(wàn)人民幣，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)容加固。魏樓水庫(kù)水庫(kù)除險(xiǎn)加固后是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合供水、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用為一體的小（1）型水庫(kù)。防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核，水庫(kù)興利水位142.75m，相應(yīng)庫(kù)容280萬(wàn)m3，死水位為129.30m，死庫(kù)容10萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位145.38m，相應(yīng)庫(kù)容386萬(wàn)m3，校核洪水位146.18m，相應(yīng)庫(kù)容423萬(wàn)m3，工程規(guī)模屬?。?）型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。該水庫(kù)運(yùn)行50多年來(lái)，工程效益得到充分發(fā)揮，在防汛除澇、發(fā)電、供水、養(yǎng)殖、灌溉、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用。

1.2 工程布置

水庫(kù)工程包括大壩、溢洪道、輸水洞等。大壩東西向，均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)460m；溢洪道位于河槽左岸山坡處，緊靠大壩，由引水渠段及控制段、陡坡段及消能段組成，進(jìn)口底部高程142.75m，底寬22.00m；輸水洞位于0+255m樁號(hào)處，鋼筋混凝土箱涵，設(shè)有進(jìn)口控制閘，閘門(mén)為平面鋼閘門(mén)。

1.3 工程建設(shè)內(nèi)容

一是大壩維修加固工程:大壩上游壩坡放緩工程、大壩高壓擺噴灌漿防滲處理工程、壩頂泥結(jié)碎石路面、防浪墻工程、上游壩坡修復(fù)工程、白蟻防治、下游貼坡排水工程、下游排水溝及踏步、戧臺(tái)道路、下游草皮護(hù)坡工程等。二是輸水洞工程:拆除重建輸水洞進(jìn)出口及閘室，結(jié)合大壩上游放緩加固、下游戧臺(tái)。三是溢洪道工程:溢洪道渠底硬化、整修護(hù)砌兩岸邊坡、增設(shè)下游消能設(shè)施、溢洪道道路等。四是其他工程:包括管理房屋基相關(guān)設(shè)施、防汛道路、觀測(cè)設(shè)施及金屬結(jié)構(gòu)及設(shè)備安裝。

1.4 完成的主要工程量

該工程已按設(shè)計(jì)及合同內(nèi)容全部完成，完成的主要工程量為:鉆機(jī)鉆灌漿孔:5251m；高壓擺噴灌漿:2119m；石方開(kāi)挖3471m3、土方開(kāi)挖 33011m3；土方回填 61270m3；漿砌石 2369m3；反濾料4233m3；干砌石5064m3?；炷?757m3。白蟻治理2500m2；混凝土路面4263m2；房屋建筑 152.76m2；泥結(jié)碎石防汛路1200m2；閘門(mén)及啟閉機(jī)安裝2臺(tái)套。

1.5 工程投資及主要目標(biāo)完成情況

工程核定合同金額為760多萬(wàn)元整人民幣。工程于2011年3月22日開(kāi)工，2011年12月21日完工，質(zhì)量等級(jí)全部合格，施工過(guò)程無(wú)發(fā)生任何事故。

2 大壩高壓擺噴灌漿防滲處理

2.1 設(shè)計(jì)基本要求

為解決大壩滲漏問(wèn)題，按設(shè)計(jì)要求在主河槽段大壩樁號(hào)0+058～0+255m之間壩基及砂卵石層采取高壓擺噴設(shè)計(jì)方案，壩頂高程146.50m，灌漿孔上端高程為126.30m，下端至壩基線以下2m，其中在輸水洞洞身左右個(gè)5m范圍內(nèi)灌漿深度為壩頂至壩基線以下2m。根據(jù)魏樓水庫(kù)情況，在大壩沿壩頂中心線方向布一排防滲灌漿剖面，孔間距1.30m，單排布孔。采用3序孔施工。先施工1序孔，再施工2序孔，最后施工3序孔，相鄰兩孔施工時(shí)間相隔≥3d，選用3重管高壓擺噴灌漿方法，防滲墻體以折線相接，折線與軸線夾角1200，擺角300，3序相間灌漿。防滲墻體有效厚度在緊靠噴射管兩側(cè)的混凝土寬約0.10～0.30m，造孔的孔斜率要求<0.80%。灌漿材料為水泥漿，水泥強(qiáng)度等級(jí)為PO42.5水泥，漿液水灰比1:1.10為宜，比重1.60g/cm3。

2.2 施工工藝及主要施工設(shè)備

高壓擺噴灌漿施工工序?yàn)?布孔、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設(shè)備有:鉆機(jī)、高噴臺(tái)車(chē)、制漿機(jī)、高壓水泵、空壓機(jī)、灌漿泵。

2.2.1 布孔

按設(shè)計(jì)要求的鉆孔位置布置在壩頂軸中心線方向，孔距1.30m。

2.2.2 鉆機(jī)鉆孔

鉆孔用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，采用130mm合金鉆具，泥漿護(hù)壁的方法進(jìn)行施工。鉆機(jī)就位后，校平并穩(wěn)固鉆機(jī)，保證鉆孔施工中，鉆機(jī)不移動(dòng)，不傾斜，并對(duì)準(zhǔn)孔位，保證實(shí)際孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差≤50mm，鉆孔過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆機(jī)的水平度，以保證鉆孔的垂直度在0.80%以內(nèi)。鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)孔深后應(yīng)超鉆20cm，并沖洗鉆孔，以保證高噴施工中高噴管下到設(shè)計(jì)位置。完成后鉆機(jī)向前移動(dòng)3.90m進(jìn)行下一孔施工。當(dāng)1序孔施工完成時(shí)返回，進(jìn)行2序孔施工任務(wù)，3序孔最后進(jìn)行施工。

2.2.3 漿液配制

高噴灌漿采用純水泥漿，本次設(shè)計(jì)水泥為PO42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，灌漿用水符合飲用水要求。水泥漿液采用高速攪拌機(jī)制漿時(shí)間≥2min，且用篩網(wǎng)過(guò)濾并在比重檢測(cè)合格后才能送入孔內(nèi)，水灰比比重誤差≤±0.10；漿液自制備到用完時(shí)間應(yīng)<4h。

2.2.4 高噴灌漿

一是下高噴管前，應(yīng)進(jìn)行地面試噴，以檢查機(jī)械及管路的運(yùn)行情況，下入或拆卸高噴管時(shí)，應(yīng)采取措施防止噴嘴堵塞；二是當(dāng)高噴管下至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度，并按規(guī)定的施工工藝參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口，情況正常后方可開(kāi)始提升噴射。高噴灌漿宜全孔自下而上連續(xù)作業(yè)，需中途拆卸噴射管時(shí)，搭接段應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴長(zhǎng)度≥0.20m。

2.3 施工出現(xiàn)的問(wèn)題及采取的措施

按照試驗(yàn)段效果采取最優(yōu)參數(shù)，由于壩頂寬度限制在施工中為了減少設(shè)備來(lái)回移動(dòng)次數(shù)，以30m為一段先進(jìn)行1序孔施工布孔-鉆機(jī)鉆孔-漿液配制-高壓噴射灌漿，施工正常。2序施工鉆孔正常，高壓灌漿開(kāi)始出現(xiàn)串孔、漏漿、冒漿現(xiàn)象，隨著2序高壓灌漿的向前推進(jìn)在壩頂沿布孔軸線方向出現(xiàn)一道縱向裂縫最寬處有5cm，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)停下來(lái)分析原因，在壩頂裂縫最嚴(yán)重處人工向下開(kāi)挖3m，發(fā)現(xiàn)裂縫是沿壩軸線縱向貫通的，且水泥漿整個(gè)充滿。監(jiān)理人員把發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)報(bào)告建設(shè)單位，與設(shè)計(jì)部門(mén)溝通。在監(jiān)理單位組織下建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位各位專家共同協(xié)商解決防滲灌漿過(guò)程中問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證綜合分析達(dá)成一致意見(jiàn)，并形成會(huì)議紀(jì)要，內(nèi)容如下:一是由于本水庫(kù)大壩初期建設(shè)時(shí)間交久且已經(jīng)加固多次，具體情況等慢慢觀察；二是施工單位施工段長(zhǎng)度加大，延長(zhǎng)水泥漿固結(jié)時(shí)間；三是改變施工工藝并對(duì)參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整，比如灌漿壓力適當(dāng)調(diào)小，延長(zhǎng)施工壩段長(zhǎng)度等措施。

通過(guò)把施工段長(zhǎng)度30m延長(zhǎng)至80m，灌漿壓力由0.80MPa調(diào)小至0.70MPa，必要時(shí)還可以調(diào)小。灌漿時(shí)間適當(dāng)減少，壩頂沿軸線出現(xiàn)縱向裂縫的現(xiàn)象有所緩解，經(jīng)過(guò)與施工單位協(xié)商，在目前各項(xiàng)條件不變的情況下，增大灌漿孔距，等到剛出現(xiàn)裂縫時(shí)立即停灌，換下一孔采用多次復(fù)灌方法基本解決了上述問(wèn)題。

3 防滲效果檢查

魏樓水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程于2011年3月1日開(kāi)工建設(shè)，2011年8月5日開(kāi)始對(duì)土壩采用高壓擺噴灌漿技術(shù)進(jìn)行處理，2011年9月6日大壩防滲灌漿施工完成。2011年12月14日具有甲級(jí)資質(zhì)的工程質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)魏樓水庫(kù)大壩防滲工程進(jìn)行檢測(cè)。一是高壓擺噴防滲墻墻體滲透系數(shù)檢測(cè):主要檢測(cè)工具是秒表、電測(cè)水位計(jì)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)檢測(cè)，土壩墻體兩個(gè)部位的滲透系數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求；二是高壓防滲墻墻體均勻連續(xù)性檢測(cè):主要檢測(cè)工具是俄羅斯OKO-2地質(zhì)雷達(dá)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，所檢部位墻體基本連續(xù)、高壓擺噴灌漿位置墻體基本密實(shí)。

4 防滲灌漿施工中的建議

4.1 先導(dǎo)孔

施工前沿壩體灌漿軸線方向每30m左右布置一個(gè)先導(dǎo)孔，利用先導(dǎo)孔采取芯樣，可摸清各壩段壩體土質(zhì)類(lèi)別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況；應(yīng)多與地質(zhì)鉆探部門(mén)聯(lián)系把具體地質(zhì)情況搞清楚。

4.2 高壓擺噴灌漿常見(jiàn)問(wèn)題

當(dāng)出現(xiàn)串孔、漏漿、冒漿、塌孔、裂縫等時(shí)應(yīng)沉著應(yīng)對(duì)，積極采取增大泥漿護(hù)壁、加大泥漿稠度、壓重、降低灌漿壓力、多次復(fù)灌等措施。

4.3 適時(shí)調(diào)整施工工藝

魏樓水庫(kù)始建于1958年大躍進(jìn)期間，由群眾隊(duì)伍進(jìn)行施工，工程質(zhì)量相對(duì)較差，雖然經(jīng)過(guò)幾次維修加固，由于是山區(qū)缺少符合防滲要求的土料，壩體情況復(fù)雜，又沒(méi)有可靠的施工資料備查，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)積極應(yīng)對(duì)，在保證質(zhì)量的前提下，通過(guò)改變施工工藝、靈活調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到施工質(zhì)量效果。

4.4 做好前期準(zhǔn)備工作

如勘察設(shè)計(jì)單位應(yīng)把地質(zhì)條件摸清楚以便設(shè)計(jì)圖紙合理，施工中減少變更，確保工程按期完成。

4.5 后期管理

加強(qiáng)后期工程管理工作，管理單位應(yīng)加強(qiáng)管理與維護(hù)工作，有必要時(shí)進(jìn)行復(fù)灌，以便充分發(fā)揮工程效益。

5 結(jié)語(yǔ)

高壓擺噴灌漿技術(shù)在魏樓水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中得到了很好的應(yīng)用，它具有工程造價(jià)適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，隨著這項(xiàng)技術(shù)逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。