某工程繞壩滲漏帷幕灌漿質(zhì)量控制措施研究

耿 忠

(綏中縣水利技術(shù)推廣站，遼寧 葫蘆島 125200)

某工程繞壩滲漏帷幕灌漿質(zhì)量控制措施研究

耿 忠

(綏中縣水利技術(shù)推廣站，遼寧 葫蘆島 125200)

通過龍屯水庫除險加固工程帷幕灌漿施工案例，針對具體的巖石地質(zhì)條件，采取適合的工藝流程及灌漿壓力、灌漿方法，并提出具體的帷幕灌漿質(zhì)量控制措施方法及加強(qiáng)施工管理控制措施。主要包括加強(qiáng)日常的質(zhì)量控制與工程項(xiàng)目易出現(xiàn)質(zhì)量問題重點(diǎn)部位和工序，關(guān)鍵部位、特殊施工工序的質(zhì)量控制。只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格控制施工工序，灌漿質(zhì)量就會有保證。

除險加固；帷幕灌漿；質(zhì)量控制；工藝流程

1 工程概況

龍屯水庫是一座以防洪灌溉為主，兼有養(yǎng)魚等綜合效益的大Ⅱ型水利樞紐工程。水庫竣工后未進(jìn)行驗(yàn)收，直接交付龍屯水庫管理處運(yùn)用。2004年省水利廳以及相關(guān)水利部門組成專家組對龍屯水庫進(jìn)行了安全鑒定，結(jié)果為Ⅲ類水庫，存在的主要問題是：壩頂高程及溢洪道泄洪能力不能滿足防洪設(shè)計(jì)的要求；大壩護(hù)坡多處塌陷；左壩肩存在繞壩滲漏，滲漏量有逐漸增加的趨勢；溢洪道混凝土表面破損嚴(yán)重，閘門、啟閉設(shè)備陳舊老化；輸水洞進(jìn)口漏水、進(jìn)口閘門銹蝕，洞身破損嚴(yán)重等。水庫存在的諸多隱患直接威脅下游的沈山鐵路、京沈高速公路、京沈高速鐵路等重要公共基礎(chǔ)設(shè)施及5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、近20萬人口和15萬畝耕地的安全。

2 左岸壩肩巖石地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查及物探工作成果，在水庫主壩及左壩肩部位沒有較大的斷裂構(gòu)造存在，但受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造作用的影響，在左壩肩部位，基巖巖體破碎，構(gòu)造節(jié)理裂隙密集發(fā)育。各組節(jié)理裂隙的貫通性強(qiáng)，多呈張開狀，巖體呈碎塊狀，其完整程度屬破碎，巖體結(jié)構(gòu)類型為碎裂狀結(jié)構(gòu)，局部呈散體狀。發(fā)生繞壩滲漏的范圍為防滲斜墻西側(cè)灰綠巖侵入帶至S3鉆孔部位。

3 左岸壩肩帷幕灌漿施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對左壩肩存在的滲漏采取帷幕灌漿處理，防滲長度238.7m，灌漿方式為雙排，孔距、排距2m，帷幕底至中風(fēng)化下限以下5m。

3.1 單孔灌漿施工工藝流程

定孔位→鉆機(jī)就位(水電線路準(zhǔn)備完成)→分段成孔(鉆孔達(dá)到灌漿段要求深度)→沖洗鉆孔(洗孔質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求)→注漿管道、孔口封閉器安裝→壓水試驗(yàn)(壓力、滲流穩(wěn)定) →配置漿液(配制相應(yīng)漿液水灰比)→壓力注漿(終灌結(jié)束標(biāo)準(zhǔn))→灌注機(jī)械、管道沖洗。

3.2 灌漿壓力和灌漿方法

灌漿孔均按分三序加密的原則進(jìn)行施工，采用孔口封閉、自上而下分段鉆灌，一般不待凝，漿液孔內(nèi)循環(huán)的灌漿工藝[1]。灌漿壓力按設(shè)計(jì)要求確定，灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值，接觸段和注入率大的地段應(yīng)分段升壓。帷幕灌漿：各段長度為5m，最后一段<6m時可一次灌注。灌漿中，射漿管管口距孔底≤50cm。壓力以孔口回漿管壓力為準(zhǔn)，壓力讀數(shù)讀峰值。壓力表指標(biāo)擺動范圍應(yīng)小于灌漿壓力的20%。通過調(diào)整回漿管閥門來控制灌漿壓力，使之灌漿壓力與設(shè)計(jì)壓力一致。

漿液與漿液變換時應(yīng)注意3個方面：①普通水泥漿液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6個等級；②應(yīng)按灌漿試驗(yàn)確定的或監(jiān)理人批準(zhǔn)的水灰比施工，灌漿漿液應(yīng)由稀到濃逐級變換。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力升高時，不得改變水灰比；③當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)300L以上，或灌注時間已達(dá)1h，而灌注壓力或注入率均無顯著改變時，應(yīng)更換濃一級水灰比漿液灌注；當(dāng)注入率>30L/min時，根據(jù)施工具體情況，可超級變濃 。

孔口封閉灌漿法應(yīng)滿足下述條件后結(jié)束：在設(shè)計(jì)壓力下，注入率≤1L/min時，延續(xù)灌注時間≥60min灌漿即可結(jié)束。當(dāng)長期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時，報請監(jiān)理人共同研究處理措施或?qū)⑻幚矸桨笀蠼o監(jiān)理人審核。灌漿結(jié)束后清理、清洗灌漿器具。

帷幕灌漿在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)吸漿量<1L/min，持續(xù)至結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)后1h，可結(jié)束灌漿工作。全孔結(jié)束，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，采用全孔灌漿封孔法，即封孔時采用0.5∶1濃漿置換孔內(nèi)稀漿，然后按該段灌漿壓力全孔純壓灌注1h。

3.3 特殊情況處理

特殊情況處理共包括以下6個方面：

1)灌漿過程中，灌漿壓力或注入量突然改變較大時，立即報告監(jiān)理人，共同查明原因，采取相應(yīng)措施處理。按監(jiān)理人指示每隔15～30min測記一次漿液濃度,當(dāng)發(fā)生回漿失水變濃時，換用相同水灰比的新漿進(jìn)行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，可停止灌注或按監(jiān)理人指示執(zhí)行。對冒漿、漏漿問題，視具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、間歇灌漿等方法處理;發(fā)生串漿，采用一泵灌一孔，同時灌注。

2)施工中必須采用一切措施防止灌漿中斷，若中斷，盡快恢復(fù)灌漿，否則立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿[2]。若無法沖洗，則掃孔后復(fù)灌。掃孔恢復(fù)灌漿后，使用開灌比級的水泥漿灌注，若注入率與中斷前的相近，采用中斷前的比級水泥漿灌注，反之則逐級加濃繼續(xù)灌注。

3)對孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水量情況，監(jiān)理人的指示可選用下述方法處理：①縮短段長，對涌水段單獨(dú)灌漿；②相應(yīng)提高灌漿壓力；③灌漿結(jié)束后采取屏漿措施，屏漿時間≥1h；④閉漿，閉漿結(jié)束后待凝48h；⑤必要時，可在漿液中摻加適量速凝劑、膏狀漿液。

4)灌漿工作應(yīng)進(jìn)行，如因故中斷盡早恢復(fù)灌漿，恢復(fù)灌漿時，使用開始水灰比的漿液灌注，如注入率與中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注。如恢復(fù)灌漿后，注入率較中斷前減少很大，或在短時間內(nèi)停止吸漿，報告監(jiān)理人，按監(jiān)理人指示進(jìn)行處理。

5)對注入量大，灌漿難以結(jié)束的孔段的，采用降壓、濃漿限流、限量、間歇灌漿或漿液中摻加速凝劑等方法處理，實(shí)施前報告監(jiān)理人，經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

6)如遇注入率大、灌漿難以正常結(jié)束的孔段時，暫停灌漿作業(yè)，對灌漿影響范圍內(nèi)的地下洞井、岸坡、結(jié)構(gòu)分縫、冷卻水管等進(jìn)行徹底檢查，如有串通，采取措施后再恢復(fù)灌漿，灌漿時可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時亦可摻加適量速凝劑灌注，該段經(jīng)處理后待凝24h，再重新掃孔、補(bǔ)灌。其灌漿資料及早報送監(jiān)理，以便根據(jù)灌漿情況及該部位的地質(zhì)條件，分析、研究是否需進(jìn)行補(bǔ)充鉆灌處理。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 組織管理控制

1)提高質(zhì)量意識：帷幕灌漿是隱蔽工程，施工質(zhì)量控制的好壞與領(lǐng)導(dǎo)和作業(yè)人員的思想行為意識有很大的關(guān)系，必須領(lǐng)導(dǎo)重視、提高施工人員的思想認(rèn)識和質(zhì)量意識，樹立“施工質(zhì)量第一，成本控制服從工程質(zhì)量”的觀念，才能按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求控制施工。

2)施工監(jiān)督管理：項(xiàng)目部指定專門的施工技術(shù)人員現(xiàn)場值班，進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和施工過程監(jiān)督，防止施工過程中的不規(guī)范行為，杜絕弄虛作假行為。

3)責(zé)任制管理：施工人員實(shí)行作業(yè)面負(fù)責(zé)管理，作業(yè)人員實(shí)行崗位負(fù)責(zé)制，并簽訂質(zhì)量安全生產(chǎn)責(zé)任書，做到有獎有罰，重獎重罰。

4.2 工序過程控制

本工程帷幕灌漿設(shè)計(jì)2排，分3序施工，施工時必須堅(jiān)持：先下游排，后上游排；先施工Ⅰ序鉆孔灌漿完成后才能施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔；先試驗(yàn)灌漿，后工程灌漿的施工原則。施工時按分序加密孔內(nèi)循環(huán)法，分序、分段施工。后序孔施工必須在先序孔施工超前30m之后進(jìn)行。

4.3 鉆孔施工質(zhì)量控制

4.3.1 孔位控制

采用一次測量放樣，不同孔序不同標(biāo)示，施工鉆機(jī)就位安裝水平、立軸垂直復(fù)核的方法。鉆孔孔位偏差≤5cm。

4.3.2 鉆孔灌漿段長控制

一般按設(shè)計(jì)灌漿段長5m分段進(jìn)行施工控制。當(dāng)灌漿施工過程中，發(fā)現(xiàn)滲漏量大，超過灌漿設(shè)備生產(chǎn)能力時，采用調(diào)整縮短灌漿段長的方法進(jìn)行分段鉆孔灌漿施工。

4.3.3 鉆孔孔斜控制

鉆孔孔隙率要求控制在1%左右，最大不超過1.5%的施工控制方法。采取鑲鑄地錨緊固鉆機(jī)底盤的措施，使鉆機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中始終處于平穩(wěn)狀態(tài)；采用合理的鉆進(jìn)方法和工藝技術(shù)參數(shù)，包括準(zhǔn)確定向、采用加長鉆具、控制機(jī)械鉆速、不使用彎曲的鉆桿等；特別是在破碎地層，鉆機(jī)不盲目開高轉(zhuǎn)速，應(yīng)適當(dāng)降低鉆壓。鉆具級配要合理，以減少鉆具與孔壁的環(huán)狀間隙，從而減少鉆具的徑向振動，減少孔斜；正確控制壓力，適量給水，不使用過大的泵量鉆進(jìn)，以免鉆具產(chǎn)生脈動，將鉆進(jìn)的震動減少到最低程度；孔斜測量一般每段進(jìn)行1次孔斜測量，及時了解鉆孔軌跡；一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔超偏，盡快采取措施予以處理。

4.3.4 鉆孔深度控制

本工程設(shè)計(jì)灌漿帷幕底至中風(fēng)化下限以下5m，為保證帷幕灌漿的施工質(zhì)量，鉆孔灌漿深度滿足以下要求：①設(shè)計(jì)施工圖紙要求深度；②在設(shè)計(jì)地勘孔的基礎(chǔ)上，每個單元工程施工1個地質(zhì)先導(dǎo)孔，通過取芯確認(rèn)進(jìn)入中風(fēng)化基巖的深度高程，最終確定鉆孔灌漿深度。

4.4 鉆孔沖洗及裂隙沖洗控制

鉆孔沖洗采用單孔沖洗。根據(jù)地質(zhì)情況結(jié)合現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)成果和監(jiān)理人的指示，采用壓水沖洗、壓力脈動沖洗或風(fēng)水聯(lián)合沖洗，通過有效沖洗，從而保證灌漿質(zhì)量。沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，沖洗風(fēng)壓采用50%灌漿壓力，最大采用0.5MPa。裂隙沖洗沖至回水澄清后10min結(jié)束，且總的時間要求，本孔≥30min，串通孔≥2h。對回水達(dá)不到澄清要求的孔段，繼續(xù)進(jìn)行沖洗，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度≤20cm。當(dāng)鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束<24h時，不得進(jìn)行裂隙沖洗。灌漿孔(段)裂隙沖洗后，該孔(段)立即連續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時間間隔超過24h者，在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

4.5 壓水試驗(yàn)控制

壓水試驗(yàn)的目的是根據(jù)壓力與流量的關(guān)系確定巖體滲透性，從而了解灌漿的灌入量，為施工原材料準(zhǔn)備提供依據(jù)。壓水試驗(yàn)在裂隙中沖洗后再進(jìn)行。帷幕灌漿的檢查孔，采用“五點(diǎn)法”、“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)；帷幕灌漿的各灌漿孔段進(jìn)行“簡易壓水”，即時間為20min，每5min測讀1次壓入流量?！拔妩c(diǎn)法”、“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)采用自上而下分段鉆孔、分段壓水、分段灌漿(檢查孔除外)的方法進(jìn)行，分段長度同灌漿段長度;同時必須符合DL/T5148—2001附錄A及SL251—2000有關(guān)要求。帷幕灌漿的先導(dǎo)孔每個單元布置1個。帷幕灌漿的檢查孔按總孔數(shù)的10%控制，但每個單元必須有1個檢查孔。

4.6 灌漿試驗(yàn)控制

灌漿前，先結(jié)合工程施工作灌漿試驗(yàn)，包括漿液試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)，通過對不同水灰比、材料、施工程序和方法進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，檢查灌漿效果，確定灌漿參數(shù)，指導(dǎo)灌漿施工，灌漿試驗(yàn)的參數(shù)按技術(shù)規(guī)范及監(jiān)理工程師的批示執(zhí)行。在灌漿前28d提出試驗(yàn)大綱，報送監(jiān)理審批，試驗(yàn)成果經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可實(shí)施灌漿施工。

4.7 原材料質(zhì)量控制

灌漿使用≥P.O42.5普通硅酸鹽水泥，灌漿的水泥細(xì)度要求通過80μm方孔篩，其篩余量≤5%。 水泥使用前由質(zhì)檢人員分批次隨機(jī)抽樣和監(jiān)理工程師指定抽樣，送交有相應(yīng)檢測資質(zhì)試驗(yàn)室進(jìn)行檢測，其性能須滿足設(shè)計(jì)要求，對檢驗(yàn)不合格的原材料嚴(yán)禁使用。取樣頻次按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148—2001執(zhí)行。

4.8 灌漿漿液質(zhì)量控制

帷幕水泥灌漿采用高速攪拌機(jī)制漿，攪拌時間應(yīng)>30s；設(shè)計(jì)水泥漿液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6個等級；漿液的配制必須按照設(shè)計(jì)孔序的開灌水灰比進(jìn)行配制，漿液比重用比重計(jì)進(jìn)行檢測。

4.9 灌漿施工質(zhì)量控制

質(zhì)量控制包括以下幾方面：

1)第一段采用Φ89mm灌漿栓塞灌漿，灌漿完畢，將孔內(nèi)漿液置換成0.5∶1的水泥漿，安裝Φ76mm孔口管，待凝等強(qiáng)。

2)第一段孔口卡塞灌漿前檢查膠球等是否完好，射漿管管口距孔底≤50cm。

3)孔口封閉灌漿前檢查封閉器是否密封，伸縮管是否活動。

4)檢查漿液水灰比是否符合灌漿試驗(yàn)確定的或監(jiān)理人批準(zhǔn)的開灌水灰比。

5)灌漿壓力控制：①帷幕灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值，接觸段和注入率大的孔段分段升壓。升壓時控制注入率，密切關(guān)注抬動值；②灌漿前對被灌漿的質(zhì)體作充分的壓力控制分析，地層容許灌漿壓力一般與地層的物理力學(xué)指標(biāo)有關(guān)，與灌漿孔段位置、埋深、灌漿材料、工藝等因素也有一定相關(guān)性；③灌漿過程中，根據(jù)灌段巖體的情況確定灌漿壓力的升壓方式，一次升壓法或分級升壓法；④帷幕灌漿壓力按回漿管壓力進(jìn)行控制。

6)漿液變換控制。灌漿漿液水灰比按現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)后確定，或監(jiān)理人批準(zhǔn)的水灰比施灌。漿液比級由稀至濃，逐級變換。具體原則如下：①漿液灌注時間必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減小時，或當(dāng)注入率不變壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；②當(dāng)某一比級漿液的注入量達(dá)300L以上或灌注時間達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著(<85%)時，改濃一級；③當(dāng)注入率>30L/min時，可根據(jù)情況越級變濃；④每次變漿時必須檢測合格后才能計(jì)算下次灌漿時間。

7)灌漿過程中，隨時測量進(jìn)漿和回漿比重，灌漿結(jié)束時亦測定漿液比重。

8)設(shè)計(jì)壓力下，注入率≤1L/min時，延續(xù)灌注時間≥60min灌漿，可結(jié)束灌漿，進(jìn)入下一段的施工。

4.10 封孔質(zhì)量控制

1)每個帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，會同監(jiān)理人及時進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的灌漿孔才能進(jìn)行封孔

2)將導(dǎo)管下入到鉆孔底部，用灌漿泵向?qū)Ч軆?nèi)泵入水灰比為0.5∶1的水泥漿，水泥漿自孔底逐漸上升，再將導(dǎo)管徐徐上提，并保證導(dǎo)管底口始終保持在漿面以下，使孔內(nèi)余漿或積水全部頂出，直至孔口返出濃漿為止。然后將灌漿塞塞在孔口，使用水灰比0.5∶1的水泥漿進(jìn)行純壓式封孔灌漿1h。

3)如果在封孔灌漿時注入量>1L/min時，按照正常灌漿過程進(jìn)行灌漿，直至達(dá)到結(jié)束條件。

4.11 帷幕灌漿質(zhì)量檢查控制

應(yīng)注意以下8個方面：

1)帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對施工記錄、成果資料和檢驗(yàn)測試資料的分析，進(jìn)行綜合評定。

2)按監(jiān)理人指示布置檢查孔，其鉆孔位置選在：①帷幕中心線上；②巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位；③末序孔注入量大的孔段附近；④鉆孔偏斜過大的部位；⑤灌漿情況不正常以及分析認(rèn)為帷幕灌漿質(zhì)量有問題的部位。

3)帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的10%，1個單元工程內(nèi)至少布置1個檢查孔。

4)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)在該部位灌漿結(jié)束14d后進(jìn)行。在灌漿結(jié)束后7d或監(jiān)理人指示的時間內(nèi)，將有關(guān)資料提交監(jiān)理人，以便擬定檢查孔位置。

5)帷幕灌漿檢查孔按本技術(shù)條款的規(guī)定提取巖芯。

6)帷幕灌漿的封孔質(zhì)量應(yīng)逐孔進(jìn)行檢查。

7)工程質(zhì)量的評定標(biāo)準(zhǔn)為：合格率≥90%。不合格試段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的150%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。否則，應(yīng)按監(jiān)理人的指示或批準(zhǔn)的措施進(jìn)行處理。

8)帷幕灌漿檢查孔在壓水試驗(yàn)結(jié)束后按自下而上分段法進(jìn)行灌漿和封孔。

5 結(jié) 論

龍屯水庫除險加固工程帷幕灌漿施工過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求控制施工質(zhì)量，灌漿質(zhì)量得到了很好的控制，累計(jì)完成帷幕灌漿孔240個，鉆孔進(jìn)尺6496.7m，檢查孔25個，鉆孔進(jìn)尺626.6m，檢查孔壓水實(shí)驗(yàn)Lu在1.3～4.45Lu ，小于防滲標(biāo)準(zhǔn)5Lu，檢查孔壓水實(shí)驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

土石壩繞壩滲漏可采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格施工工序控制，灌漿質(zhì)量就會有保證。隨著帷幕灌漿技術(shù)在水庫除險加固工程中逐步推廣應(yīng)用，施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和積累，灌漿技術(shù)更趨成熟完善。

[1]李明.壩基帷幕灌漿施工質(zhì)量控制與管理措施[J].北京農(nóng)業(yè),2012(21):214-215.

[2]仇道健.小浪底4號灌漿洞帷幕灌漿施工質(zhì)量控制措施[J].探礦工程,2001(S1):132-134.

1007-7596(2014)03-0085-04

2013-12-16

耿忠(1970-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理工作。

TV543.5

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