北疆山口拱壩固結(jié)灌漿施工技術(shù)探討

(新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局， 烏魯木齊 830000)

北疆山口拱壩固結(jié)灌漿施工技術(shù)探討

全永威

(新疆額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理局， 烏魯木齊 830000)

本文結(jié)合北疆山口拱壩的固結(jié)灌漿施工情況，對(duì)固結(jié)灌漿施工方案、流程、施工、特殊情況處理、質(zhì)量檢查等方面進(jìn)行分析。

固結(jié)灌漿； 施工設(shè)計(jì)； 施工技術(shù)

1 工程概況

北疆山口拱壩位于布爾津河出山口以上4km的“V”形峽谷內(nèi)。該壩為常態(tài)混凝土雙曲中厚拱壩，壩頂高程649m，全長(zhǎng)311.506m，建基面高程555m，最大壩高94m，壩頂厚10m，壩底厚27m，厚高比為0.287。水庫(kù)總庫(kù)容2.21億m3，水庫(kù)正常蓄水位646m，水庫(kù)死水位620m。

2 工程地質(zhì)情況

大壩河床地基巖體主要為中泥盆統(tǒng)阿爾泰組(D2a-4)厚層～巨厚層狀灰白色花崗片麻巖，微～新鮮巖體質(zhì)量屬AⅡ類巖體；兩岸為(D2a-4)厚層～巨厚層狀灰白色花崗片麻巖，局部為(D2a-3)薄層～中厚狀灰黑色黑云母斜長(zhǎng)片麻巖，微風(fēng)化～新鮮巖體質(zhì)量屬AⅡ、BⅢ1類。

大壩建基面：左岸邊坡基巖強(qiáng)風(fēng)化水平深度2～3m，縱波速度Vp=1500～2500m/s；弱風(fēng)化層水平深度10～13m，Vp=2800～3500m/s；微風(fēng)化至新鮮基巖，縱波速度Vp≥4000m/s，壩基巖體強(qiáng)風(fēng)化：左岸岸坡水平深度2～3m，河床垂直深度1.4～1.5m，右岸岸坡水平深度2～3m，縱波速度Vp=2000～2800m/s；弱風(fēng)化：左岸岸坡水平深度10～13m，河床垂直深度7～8m，右岸岸坡水平深度15～19m，縱波速度Vp=3000～3800m/s；微～新鮮巖體縱波速度Vp=4000～5500m/s。兩岸卸荷帶水平深度1.8～3m。

由于地質(zhì)構(gòu)造原因，存在不同程度斷層和裂隙，為了提高基礎(chǔ)整體性和抗?jié)B能力，壩基基礎(chǔ)要進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。

3 固結(jié)灌漿施工設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)要求

固結(jié)灌漿要求在有混凝土蓋重條件下進(jìn)行，部分固結(jié)灌漿可在無(wú)蓋重下進(jìn)行。河床段固結(jié)灌漿要跟隨基礎(chǔ)墊層混凝土的澆筑而分塊進(jìn)行，兩岸邊坡固結(jié)灌漿跟隨混凝土澆筑自下而上進(jìn)行，灌漿分兩次施工。對(duì)基礎(chǔ)出露的小斷層、裂隙影響范圍內(nèi)需加密加深鉆孔，加強(qiáng)固結(jié)灌漿。

3.2 固結(jié)灌漿施工方案

固結(jié)灌漿孔鉆孔主要采用AtalsRoc-742型液壓鉆及QZ-100型潛孔鉆，灌漿施工采用SGB6-10型和3SNS型灌漿泵。采用集中制漿、供漿；固結(jié)灌漿一般使用按次序加密、從上到下的分段施工、在打孔內(nèi)部循環(huán)的方法施工，固結(jié)灌漿原則上采用一泵一孔的形式。當(dāng)出現(xiàn)鄰近孔相互串漿時(shí)，則可采取群孔并聯(lián)灌漿的形式，并聯(lián)的孔數(shù)不多于3個(gè)。

4 固結(jié)灌漿施工

4.1 固結(jié)灌漿施工流程

固結(jié)灌漿前，先選一合適地段做固結(jié)灌漿試驗(yàn)，以確定壓力、灌液水灰比、漿液變換等施工及工藝參數(shù)。按物探測(cè)試孔、抬動(dòng)觀測(cè)孔、固結(jié)灌漿Ⅰ序孔、固結(jié)灌漿Ⅱ序孔、質(zhì)量檢查孔順序進(jìn)行，施工工藝流程如下圖所示：

施工工藝流程圖

a.放樣：根據(jù)冷卻水管和監(jiān)測(cè)儀器實(shí)測(cè)布置圖，對(duì)原固灌孔位進(jìn)行校核，遇到與冷卻水管重疊或接近的灌孔，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整固灌孔位，避免鉆孔時(shí)將冷卻水管和監(jiān)測(cè)儀器打斷。用全站儀精確定位各鉆孔，標(biāo)明孔號(hào)。

b.鉆孔：所有鉆孔均統(tǒng)一編號(hào)和分序，鉆孔孔徑選用42mm、76mm，孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆孔分段與相應(yīng)的灌漿分段相對(duì)應(yīng)。鉆孔時(shí)，要嚴(yán)格控制孔斜，對(duì)輔助帷幕的固結(jié)孔及周邊儀器、止水片、冷卻水管等，進(jìn)行孔斜測(cè)量，最大允許偏差小于10cm。對(duì)壩塊冷卻水管或儀埋設(shè)施較多的部位，應(yīng)在混凝土澆筑前埋設(shè)孔口管，以保證孔向的準(zhǔn)確，并避免打穿壩體內(nèi)的各類儀埋設(shè)施。

c.沖洗：固結(jié)灌漿前進(jìn)行孔壁沖洗和裂隙沖洗。單孔采用壓力水脈動(dòng)方式?jīng)_洗，串通孔采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗。沖洗壓力：水壓為灌漿壓力的80%，最大允許值為1MPa；風(fēng)壓為灌漿壓力的50%，最大允許值為0.5kPa。當(dāng)沖洗回水澄清后10min，并且每個(gè)孔的沖洗時(shí)間大于等于0.5h，串通孔的沖洗時(shí)間多于2h，此時(shí)可以視為沖洗結(jié)束[1]。

d.壓水試驗(yàn)：選灌區(qū)總孔段數(shù)的5%作單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，其余孔段作簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)壓力為80%的灌漿壓力，如80%的灌漿壓力超過(guò)1MPa時(shí)，采用1MPa。

單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)：在穩(wěn)定的壓力下，每5min測(cè)讀一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)其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，以最終讀數(shù)作為計(jì)算巖體透水率q的計(jì)算值；簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)：在穩(wěn)定壓力下，壓水30min，每5min測(cè)讀一次壓入流量，取最終讀數(shù)為計(jì)算巖體透水率q的計(jì)算值[2]。

4.2 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿作業(yè)應(yīng)該在壓水試驗(yàn)結(jié)束24h內(nèi)進(jìn)行。分段灌注，岸坡接觸段，段長(zhǎng)為2m，其余分段段長(zhǎng)以5m為主，遇特殊情況時(shí)，作適當(dāng)縮短或加長(zhǎng)，加長(zhǎng)后段長(zhǎng)控制在8m以內(nèi)。灌漿時(shí)，應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，基巖透水率、注入率較大的孔段及斷裂發(fā)育部位，采用分級(jí)升壓。按每0.05MPa一級(jí)升壓，每級(jí)壓力的純灌時(shí)間大于15min，直至達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。

灌漿采用水泥漿液為主，水灰比采用7個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌水灰比一般采用5∶1。灌漿過(guò)程中，漿液比重應(yīng)該每隔半小時(shí)一測(cè)，若發(fā)現(xiàn)漿液回濃時(shí)，則應(yīng)改為每隔15min一測(cè)。

漿液變換標(biāo)準(zhǔn)為灌漿過(guò)程中，當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率均勻減少，或當(dāng)注入率不變，壓力均勻升高時(shí)，灌漿工作持續(xù)，不改變水灰比；在正常灌注條件下，當(dāng)某一級(jí)水灰比的漿液?jiǎn)慰鬃⑷肓窟_(dá)300L以上，群孔達(dá)600～1200L或灌注時(shí)間已超過(guò)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)明顯改變時(shí)，變濃一級(jí)水灰比灌注；當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況實(shí)行；當(dāng)注入率大于50L/min以上時(shí)，根據(jù)具體情況改用水泥砂漿灌注，當(dāng)注入率小于10L/min后再改用水泥漿液；漿液水灰比改變后，如灌漿壓力突增或灌漿注入率突減到原注入率的一半以下時(shí)，立即回稀到原級(jí)水灰比進(jìn)行灌注，并查明原因[3]。

在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的壓力之下，當(dāng)注入率單孔不大于0.4L/min，群孔不大于0.8/min時(shí)，繼續(xù)灌注半小時(shí)后，灌漿可以結(jié)束；如果灌漿過(guò)程中回漿變濃，改用回濃前水灰比的新漿進(jìn)行灌注，如果回濃繼續(xù)，繼續(xù)灌注半小時(shí)為止；如果出現(xiàn)灌漿中斷，應(yīng)盡早恢復(fù)灌漿，恢復(fù)灌漿時(shí)，使用開(kāi)灌水灰比的漿液灌注，如注入率與中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注，如注入率比中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)在全孔灌漿結(jié)束后，進(jìn)行全孔復(fù)灌，達(dá)到上述要求后結(jié)束灌漿作業(yè)[4]。

使用壓力灌漿法進(jìn)行封孔，孔內(nèi)的浮漿以及污水應(yīng)該在漿液凝固之后盡快清理干凈，回填密實(shí)時(shí)用200號(hào)水泥砂漿。

4.3 特殊情況處理

a.在固結(jié)灌漿過(guò)程中，特別是采用無(wú)蓋重方式施工時(shí)，如：地表發(fā)生冒(漏)漿現(xiàn)象時(shí)，一般可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌注等方法處理，必要時(shí)應(yīng)采取嵌縫、地表封堵方法處理。

b.在鉆孔穿過(guò)斷裂構(gòu)造發(fā)育帶，發(fā)生塌孔、掉塊或集中滲漏時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取縮短段長(zhǎng)進(jìn)行灌漿處理。

c.在鉆孔過(guò)程中，如不慎打斷混凝土冷卻水管時(shí)，應(yīng)立即停鉆。采用沉淀管等工具清除孔內(nèi)殘?jiān)乐估鋮s水管被堵塞；降低冷卻水通水流量，打斷冷卻水管的灌孔(原孔)先用栓塞封堵孔口，保證通水正常，在監(jiān)理工程師指定的位置重新鉆孔。

d.灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入量突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因。發(fā)現(xiàn)與灌漿孔串通時(shí)，查明串通部位和串通量。定期對(duì)回漿管回漿水灰比進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)回漿失水變濃時(shí)，應(yīng)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，其回濃情況應(yīng)反映在灌漿綜合成果表中，并及時(shí)上報(bào)監(jiān)理工程師。

e.在固結(jié)灌漿施工時(shí)，對(duì)孔口有涌水的孔段，灌漿前應(yīng)測(cè)記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，采取相應(yīng)措施綜合處理。

f.灌漿工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，如因故中斷應(yīng)盡早恢復(fù)灌漿，恢復(fù)灌漿時(shí)，使用開(kāi)灌水灰比的漿液灌注；如注入率與中斷前相近，可改用中斷前水灰比的漿液灌注；如注入率比中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)報(bào)告監(jiān)理工程師，研究相應(yīng)的處理措施。

4.4 灌漿質(zhì)量檢查

a.在灌漿單元施工結(jié)束后3d內(nèi)，向監(jiān)理工程師提交初步整理的灌漿資料，由監(jiān)理工程師審核并確定檢查孔位置，進(jìn)行固結(jié)灌漿施工質(zhì)量檢查。檢查孔孔徑為76mm，檢查孔要求鉆芯取樣，鉆取的巖芯，按取芯次序統(tǒng)一編號(hào)，填牌裝箱，并繪制鉆孔柱狀圖并進(jìn)行巖芯描述。

b.固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查采用灌前灌后測(cè)量巖體波速或靜彈性模量，并結(jié)合分析灌漿孔和檢查孔的鉆孔取芯以及壓水試驗(yàn)和灌漿試驗(yàn)成果的方法進(jìn)行綜合評(píng)定。

c.巖體波速或靜彈性模量法測(cè)試，應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束14d和28d后進(jìn)行。檢查孔的數(shù)量不應(yīng)少于灌漿孔總數(shù)的5%，一個(gè)單元工程內(nèi)至少應(yīng)布置一個(gè)檢查孔。

d.固結(jié)灌漿質(zhì)量的壓水試驗(yàn)檢查合格標(biāo)準(zhǔn)：在上游帷幕中心線上下游各10m范圍內(nèi)及壩趾周圍10m范圍內(nèi)檢查孔透水率不大于1Lu，其他范圍內(nèi)透水率不大于3Lu，其孔段合格率應(yīng)在85%以上；不合格孔段的透水率值分別不超過(guò)1.5Lu和4.5Lu，且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。檢查孔壓水試驗(yàn)采用“五點(diǎn)法”。

e.固結(jié)灌漿聲波測(cè)試值應(yīng)85%達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的85%的測(cè)試值數(shù)量不得超過(guò)總數(shù)量的3%，且不集中。

f.對(duì)于檢查后質(zhì)量達(dá)不到要求的固結(jié)灌漿部位，將按設(shè)計(jì)及監(jiān)理人的要求進(jìn)行補(bǔ)灌，直到符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為止。檢查孔壓水試驗(yàn)完成后均須進(jìn)行灌漿和封孔。

5 結(jié) 語(yǔ)

水利工程的固結(jié)灌漿施工技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)，但對(duì)參與施工各方人員的責(zé)任心有很高的要求，為確保固結(jié)灌漿的施工質(zhì)量，該拱壩在固結(jié)灌漿施工時(shí)，給每臺(tái)灌漿泵配置一臺(tái)“GJY-Ⅳ型”灌漿自動(dòng)記錄儀，這臺(tái)儀器可以及時(shí)準(zhǔn)確地提供灌漿的原始資料，防止人為對(duì)原始資料進(jìn)行造假，保證了施工質(zhì)量，達(dá)到了固結(jié)灌漿的目的。

[1] 陳功民.水利工程中堤壩灌漿防滲加固技術(shù)[J].河南科技，2010(9).

[2] 王大輝.某二級(jí)水電站壩基固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(10).

[3] 萬(wàn)兆龍.水利水電工程基礎(chǔ)施工灌漿技術(shù)分析[J].科技資訊，2009(12).

[4] 朱錄才.灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011(2).

Discussion of Consolidation Grouting Construction Technology in Beijiang Shankou Arch Dam

QUAN Yong-wei

(XinjiangIrtyshRiverBasinDevelopmentEngineeringConstructionBureau,Urumqi830000,China)

In this paper, consolidation grouting construction condition in Beijiang Shankou Arch Dam is used to analyze consolidation grouting construction program, flow, construction, special condition treatment, quality inspection and other aspects.

consolidation grouting; construction design; construction technology

TV543

A

1005-4774(2014)07-0010-04