遼寧省白石水庫工程帷幕灌漿施工技術(shù)

趙 敏

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

遼寧省白石水庫工程帷幕灌漿施工技術(shù)

趙 敏

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

白石水庫位于遼寧省北票市，是在多泥沙的大凌河干流上修建的唯一骨干工程。地理位置屬于北方嚴(yán)寒地區(qū)。壩型為碾壓混凝土重力壩。壩基多為玄武質(zhì)安山巖、火山巖系羅系土門子組砂頁巖組成，壩基處理應(yīng)采用帷幕灌漿技術(shù)，將不同的斷裂構(gòu)造進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

帷幕灌漿；施工技術(shù)；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；效果分析

1 概 述

白石水庫位于大凌河干流中下游的北票市境內(nèi)，水庫始建于1995年，1996年5月主體工程開工，2000年汛后正式下閘蓄水，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大型水利樞紐。帷幕灌漿于1998年9月8日開始進(jìn)行，1999年11月5日全部完成。

2 帷幕灌漿工程施工

2.1 防滲帷幕的設(shè)計(jì)

1)試驗(yàn)孔設(shè)計(jì)：本次試驗(yàn)為生產(chǎn)性試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)分別選擇在21#、24#壩段和20#、25#壩段，前兩段為GIN法試驗(yàn)區(qū)，后兩段為常規(guī)法試驗(yàn)區(qū)。其中20#、21#壩段為地質(zhì)條件較差壩段，24#、25#壩段為地質(zhì)條件較好壩段。

2)帷幕灌漿孔的設(shè)計(jì)：根據(jù)地質(zhì)勘測資料，滿足大壩功能要求，設(shè)計(jì)為：0#～7#、24#～26#、29#～31#壩段及兩岸地面為單排孔；8#～23#、27#～28#壩段為雙排孔。除灌漿試驗(yàn)壩段部分孔距為1.5m外，其它孔距均為2m。帷幕灌漿孔的孔深原設(shè)計(jì)河床廊道部位為30m，兩岸斜坡廊道為33～35.5m，后經(jīng)《99—48設(shè)計(jì)補(bǔ)充通知單》變更為：先導(dǎo)孔深入凝灰質(zhì)礫巖的深度≤0.5m，其它所有鉆孔(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔、檢查孔等)孔底進(jìn)入安山巖的最小深度≥2m。根據(jù)這一原則每個壩段以先導(dǎo)孔情況來確定，即先導(dǎo)孔孔深見凝灰質(zhì)礫巖<30m的，帷幕孔深至凝灰質(zhì)礫巖頂面上2m處為止；先導(dǎo)孔孔深見凝灰質(zhì)礫巖>30m，帷幕孔深則定為30m。

2.2 施工概況

包括大壩廊道和兩岸地面帷幕灌漿，本工程從1998年9月8日開始施工，至1999年11月5日竣工。實(shí)際完成工作量鉆灌總進(jìn)尺15304m，其中包括灌漿孔巖石進(jìn)尺11308m、混凝土進(jìn)尺2615m；檢查孔巖石進(jìn)尺1163m、混凝土進(jìn)尺218m?？偣嗳胨嗔?41.9t。

2.3 施工工藝及方法

白石水庫壩基防滲帷幕灌漿施工方法采用“小口徑鉆孔，自上而下逐段鉆灌，孔口封閉，孔內(nèi)漿液循環(huán)，不待凝，不沖洗，高壓帷幕灌漿”施工工藝[1]。

施工流程為：鉆孔—沖洗—壓水—灌漿—鉆灌下一段—終孔驗(yàn)收—封孔。施工順序?yàn)椋弘p排孔先鉆灌下游排，后鉆灌上游排；各排孔先低序后高序孔施工。導(dǎo)孔及檢查孔均做正規(guī)壓水試驗(yàn)，Ⅰ序孔灌漿前還要做簡易壓水試驗(yàn)。壓力除第1段為0.3MPa外，其余均為1MPa。

2.3.1 灌漿壓力

帷幕灌漿設(shè)計(jì)最大壓力采用4MPa，后經(jīng)98—57設(shè)計(jì)修改為3MPa。即：第1段—第2段分別采用1、2MPa，第3段以下均為3MPa。灌漿壓力還要根據(jù)不同的注入率作相應(yīng)改變。灌漿開始時將壓力迅速提高到2MPa或<2MPa，>2MPa時以0.5MPa/min增壓控制，灌漿過程中不允許降壓。

2.3.2 漿液的濃度與變換

水泥的漿液濃度采用為5個等級，即：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1。在灌漿過程中遵循由稀變濃的原則逐級變濃，但灌注率>30L/min時或某段次累計(jì)注入同一水灰比超過300L或灌漿時間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，可越級變濃。

2.3.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔要求

帷幕灌漿應(yīng)同時滿足下述兩個條件后，方可結(jié)束。①在設(shè)計(jì)壓力下，注入率≤1L/min時，延續(xù)灌注時間≥90min；②灌漿全過程中，在設(shè)計(jì)壓力下的灌漿時間≥120min。每鉆孔灌漿結(jié)束后，經(jīng)監(jiān)理人員驗(yàn)收簽字后方可封孔，封孔要求為：將射漿管下到孔底，自射漿管注入0.5∶1的水泥漿，徐徐提升射漿管，使射漿管出口始終處在水泥漿中，直到把孔內(nèi)殘漿液全部排出為止，然后用純壓式灌漿封孔，用最大的灌漿壓力，持續(xù)灌漿>2h，然后用孔口封閉器將孔口封閉，待凝24h，水泥沉淀后，孔口托空部分用1∶1∶1的水泥砂漿搗實(shí)。

2.3.4 灌漿記錄要求

灌漿記錄包括壓水記錄一律采用自動記錄儀記錄，自動記錄儀是長江水利水電科學(xué)研究院生產(chǎn)的GYJ-II、III型記錄儀。自動記錄儀由懂技術(shù)責(zé)任心強(qiáng)的專職人員管理操作，自動記錄儀顯示并打印出工作的時間、壓力、注入量、累計(jì)注入量、透水率等實(shí)際工作數(shù)據(jù)。并經(jīng)監(jiān)理、公司、生產(chǎn)單位三級質(zhì)檢人員驗(yàn)收，認(rèn)定簽字生效[2]。

2.4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量評定

白石水庫帷幕灌漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：防滲帷幕透水率<3Lu。

根據(jù)國家水電部頒發(fā)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和合同文件有關(guān)規(guī)定以及監(jiān)理單位下發(fā)的要求和辦法，對帷幕灌漿工程進(jìn)行4個級別質(zhì)量評定，即：單孔、單元工程、分部工程、單位工程。評定結(jié)果均在95%以上。

2.5 檢查孔壓水試驗(yàn)分析

2.5.1 檢查孔的施工要求

按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求檢查孔的數(shù)量應(yīng)為灌漿孔的10%，1個壩段或1個單元工程內(nèi)，至少應(yīng)布1個檢查孔。檢查孔自上而下分段進(jìn)行正式壓水試驗(yàn)，第1、2段各為2m，以下各段各為5m。檢查孔的第1、2段透水率均≤1.0Lu，余下的10%顯示的透水率≤2.0Lu。

2.5.2 檢查孔的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及評價

0#～31#壩段共打檢查孔47個，合計(jì)進(jìn)尺1254.7m，壓水共270段。結(jié)果檢查孔的透水率(Lu)都很低，其中0～0.1區(qū)間段數(shù)為248段，占總段數(shù)的91.8%，0.1～0.5區(qū)間段數(shù)20段，占總段的7.4%。最大區(qū)間值為0.5～1，只有2段，占總段的0.8%。透水率之低，說明灌漿效果很好，完全滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。兩岸壩肩地面帷幕灌漿共打檢查孔3個，壓水段各段透水率均<0.1Lu。

2.6 注入量資料分析

白石水庫帷幕灌漿共為32個壩段，劃分為25個單元。其中0#～2#、3#～5#、6#～7#、29#～31#壩段為合并單元外，其余每個壩段為一個單元，兩岸壩肩地面帷幕灌漿5個單元，共計(jì)30個單元，除地面灌漿外，整個工程雙排孔有18個壩段，單排孔有14個壩段。本報告分別以單排孔和雙排孔兩個部分，以序?yàn)閱挝唤y(tǒng)計(jì)出其單位注入量，見下表。合計(jì)得出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序和平均單位注入量及遞減比，分別為：①單排孔注入量：22.8、8.9、9.1平均值11.4，遞減比：1:0.42:0.43；②雙排孔下游排，注入量：49.7、15.3、12.6平均值21.4，遞減比：1:0.3:0.25；③雙排孔上游排，注入量：45.3、9.3、6.9平均值7.5，遞減比：1∶0.21∶0.15。

無論排序間，孔序間單位注入量大部呈下降趨勢，因Ⅱ、Ⅲ序孔注入量都不大，所以它們之間比值關(guān)系大小已無實(shí)質(zhì)意義，說明I序孔灌漿效果已很顯著。各壩段各序單位注入量成果見表1。

從表1中同時也顯示看出某些壩段的I序孔單位注入量比較大，如24#、26#壩段的I序孔分別為75.1kg/m、55.9kg/m；雙排孔下游排的13#、16#、17#、18#、21#壩段的I序孔分別為71.7kg/m、90.8kg/m、142.5kg/m、221.2kg/m、75.6kg/m。其它排序單位注入量都不大，一般為5～20kg/m。較大單位注入量基本都出現(xiàn)在單排孔的I序孔，或雙排孔下游排的I序孔，這本身恰恰說明了灌漿效果是明顯的。分析這些孔序單位注入量比較高的原因，除21#壩段發(fā)育有F96-1、F96-2兩條(組)斷層外，其它壩段均為非斷層區(qū)，說明這些壩段注入量較大是基巖裂隙較發(fā)育造成的。查閱灌漿資料注入量較大部位一般在基巖10m深度內(nèi)，少數(shù)>10m深度。說明了地質(zhì)條件的差異和可灌的不均勻性。

表1 各壩段各序單位注入量成果表 kg/m

3 結(jié) 語

共總結(jié)出以下4點(diǎn)：①本工程通過普通灌漿法和GIN灌漿法試驗(yàn)對比,結(jié)果證明，GIN法應(yīng)在可灌性較大工程地質(zhì)區(qū)域積極推廣。②小口徑金剛石鉆頭鉆進(jìn)造孔，高壓循環(huán)灌漿工藝形成帷幕是可靠的。③灌漿采用自動記錄儀記錄，可隨時掌握灌漿效果的各種數(shù)據(jù)，快速而準(zhǔn)確，對保證工程質(zhì)量起到了重要作用。④采用科學(xué)有效的管理手段，推廣使用先進(jìn)設(shè)備和方法，是保證工程質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保證。

[1]朱偉.泰克澤水電站大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿試驗(yàn)中的有關(guān)問題釋疑[J].水利水電施工，2011(01)：54-57.

[2]李維朝，梁鐸，蔡紅，等.堤壩帷幕灌漿效果評價[J].中國水利水電研究院學(xué)報，2012，10(03)：214-218.

1007-7596(2014)03-0082-03

2013-07-14

趙敏(1976-)，女，遼寧鐵嶺人，工程師，研究方向?yàn)樗畮旃こ探ㄔO(shè)、管理等。

TV543

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