嘉陵江亭子口水利樞紐大壩帷幕灌漿施工技術(shù)分析

程艷娜

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，沈陽110003)

1 工程概況

亭子口水利樞紐是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，也是集航運(yùn)、發(fā)電、供水、灌溉、防洪、減淤等功能于一身的綜合型水利工程，工程規(guī)模大(1)型，工程等級Ⅰ等。

本工程壩軸線全長995.4 m，壩頂高程465 m，壩高最大值為115 m，涉及壩段50個(gè)。左岸設(shè)置壩后式電站廠房，廠房左端設(shè)置安裝間，副廠房在主廠房的上下游均有設(shè)置。電站廠房順流向長度49.48 m，1#～3#機(jī)組段寬28.0 m，4#機(jī)組段寬30.80 m，安Ⅰ、Ⅱ段寬分別為21 m、26 m。

2 帷幕灌漿施工技術(shù)概況

本次工程中的帷幕灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，分III 序施工。帷幕灌漿的實(shí)施條件為:①一般部位上部結(jié)構(gòu)混凝土(含相鄰壩塊)澆筑厚度達(dá)30 m以上;②灌漿區(qū)周圍30 m以內(nèi)的地下洞室的混凝土襯砌、噴錨支護(hù)、回填灌漿、圍巖固結(jié)灌漿，勘探平洞混凝土回填必須全部完成;③若某壩段未設(shè)置物探測試孔，應(yīng)進(jìn)行灌前測試;④抬動(dòng)變形觀測裝置的安裝工作全部結(jié)束，并且確保其使用功能的正常發(fā)揮;⑤已經(jīng)埋設(shè)結(jié)束的各類儀器、管、電纜必須得到妥善保護(hù);⑥壓漿板部位應(yīng)在混凝土壓漿板施工完畢并達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可開始施工;⑦本層灌漿平洞開挖、襯砌及地質(zhì)缺陷處理完成后。在施工正式開始前，進(jìn)行帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)，主要包括兩方面內(nèi)容:①隧洞襯砌、抬動(dòng)變形觀測。獲取高壓灌漿時(shí)地層抬動(dòng)量和隧洞混凝土襯砌的受力狀態(tài)，以確定最大灌漿壓力;②鉆灌技術(shù)。驗(yàn)證自上而下、小口徑鉆進(jìn)、孔口封閉、不待凝、孔內(nèi)循環(huán)灌漿技術(shù)在本區(qū)的可行性，以確定灌漿孔、排距及灌漿壓力［1］。

3 帷幕灌漿工程施工

3.1 施工工藝流程

封閉帷幕灌漿采用“自上而下分段阻塞孔內(nèi)循環(huán)灌漿”工藝，工藝流程如圖1 所示。主帷幕灌漿采用“自上而下、小口徑鉆進(jìn)，孔口封閉，不待凝、孔內(nèi)循環(huán)灌漿”工藝，工藝流程如圖2 所示。

圖1 封閉帷幕灌漿工藝流程圖

圖2 主帷幕灌漿工藝流程圖

3.2 灌漿孔鉆孔

帷幕灌漿鉆孔采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭、清水鉆進(jìn)技術(shù)，考慮基本上在廊道內(nèi)施工，地質(zhì)鉆機(jī)選用XY—2PC100 型。灌漿孔的施鉆按灌漿程序，分序分段進(jìn)行。灌漿段長劃分:第1 段，也就是接觸段的長度基本為2 m，結(jié)合孔口管嵌入基巖深度的實(shí)際要求，局部可延長至3 m，第2段長度為3 m，第3 段及其它段的長度基本為5 m，若存在地質(zhì)缺陷問題，可于監(jiān)理單位批準(zhǔn)后適當(dāng)減少長度;終孔段的段長可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)延長，但最長≤10 m。每鉆灌段進(jìn)行一次孔斜和方位角測量，尤其是上部20 m范圍內(nèi)的偏斜和方位角的控制，如發(fā)現(xiàn)孔斜超過要求時(shí)及時(shí)糾正，其最大允許偏差按表1 執(zhí)行。不符合上述要求的部位，則結(jié)合壓水試驗(yàn)和單位耗灰量等資料綜合分析，若其結(jié)果對灌漿質(zhì)量有影響時(shí)，按監(jiān)理的要求進(jìn)行補(bǔ)救。

表1 鉆孔孔底偏差控制表

鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)孔深時(shí)進(jìn)行孔位、孔深、孔斜測量并作記錄，經(jīng)監(jiān)理檢查合格后，方可進(jìn)行下道工序施工。灌漿孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差≥10 cm。鉆孔深度與設(shè)計(jì)孔深誤差≤20 cm。若遇到孔內(nèi)涌水、漏水、斷層、洞穴、塌孔、掉塊等問題，需要詳細(xì)記錄，并及時(shí)報(bào)告監(jiān)理，經(jīng)有關(guān)部門共同分析鉆孔和巖體情況，作出決定后方可進(jìn)行處理或鉆進(jìn)。鉆孔結(jié)束待灌或灌漿結(jié)束待加深時(shí)，孔口要妥加保護(hù)。

3.3 孔口管段灌漿與孔口管鑲鑄

為保障工期，孔口管段分序鉆孔、壓水試驗(yàn)、灌漿結(jié)束后，可同時(shí)進(jìn)行孔口管的灌注操作。灌漿孔的孔口管段采用常規(guī)“阻塞灌漿法”進(jìn)行灌漿。灌漿壓力、水灰比及漿液變換、灌漿結(jié)束條件等均按帷幕灌漿有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行。先導(dǎo)孔孔口管采用Φ89 mm無縫鋼管，一般灌漿孔孔口管采用Φ73 mm無縫鋼管。

孔口管的鑲鑄:開孔孔徑為Φ 91 mm，鉆至基巖面以下2.0 m，以1.0 MPa壓力灌漿后，置入一根與孔深相同的鋼管，鋼管高出孔口10 cm，并且有絲扣。用灌漿的方法向孔內(nèi)壓入0.5∶1的水泥漿，待孔口管外壁與孔壁之間返出同一濃度水泥漿后，導(dǎo)正孔口管，待凝3 ～5 d后，方可鉆灌第二段。若地質(zhì)缺陷部位覆蓋重混凝土厚度較小，無法滿足施工設(shè)計(jì)對于灌漿壓力的要求，則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況延長孔口管嵌入基巖的深度至3 m。

孔口管埋設(shè)結(jié)束待凝后，經(jīng)檢查合格方可進(jìn)行下一工序的施工。檢查的項(xiàng)目包括:孔口管埋設(shè)的角度和方位;孔口管接頭是否牢固;孔口管嵌入基巖的實(shí)際深度;是否存在漏水問題等?？卓诠茼氳傝T牢實(shí)，如在鉆孔、壓水、灌漿時(shí)發(fā)現(xiàn)孔口管外側(cè)冒水、冒漿時(shí)，須返工重新埋設(shè)。

3.4 灌漿

主帷幕灌漿孔的第1 段采用常規(guī)“阻塞灌漿法”進(jìn)行灌漿，止?jié){塞阻塞在建基面處;第2 段及以下各段采用“自上而下、小口徑鉆進(jìn)、孔口封閉、不待凝、孔內(nèi)循環(huán)灌漿”工藝，即孔口未發(fā)生涌水現(xiàn)象的孔段，可于灌漿結(jié)束后立即進(jìn)行下一段的鉆灌，無需待凝。不過在地質(zhì)條件相對復(fù)雜的孔段，應(yīng)待凝24 h后再進(jìn)行下一段作業(yè)。

在灌漿過程中若遇到以下情況，需進(jìn)行漿液變換:①注入率在灌漿壓力未發(fā)生變化的情況下降低，或是灌漿壓力在注入率未發(fā)生變化的情況下升高，可改變水灰比;②在某一級水灰比持續(xù)灌注≥1 h或是注入量≥300 L的情況下，若注入率或灌漿壓力未出現(xiàn)明顯變化，應(yīng)使用更濃一級的水灰比繼續(xù)灌注，若此時(shí)壓力突增或注入率突減，立即查明原因，進(jìn)行處理，并報(bào)告監(jiān)理;③當(dāng)注入率＞30 L/min，根據(jù)具體情況越級變濃;④若灌漿過程中出現(xiàn)注入量或灌漿壓力驟升的現(xiàn)象，應(yīng)立即采取針對性措施加以解決，直至灌漿結(jié)束。

本次工程的灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為:在規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力下，注入率＜1.0 L/min時(shí)，延續(xù)灌注60 min，即可結(jié)束灌漿。若結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)遲遲未能達(dá)到，則報(bào)請監(jiān)理共同研究處理措施。

3.5 封孔

1)各孔灌漿結(jié)束后，監(jiān)理與質(zhì)監(jiān)人員共同進(jìn)行質(zhì)量檢查，通過后方可封孔。

2)采用“置換和壓力灌漿封孔法”封孔，并將孔口抹平。封孔灌漿水灰比為0.5∶1，灌漿壓力為該孔最大灌漿壓力。

3)經(jīng)以上操作的灌漿孔，待其中漿液凝固后，對浮漿、污水進(jìn)行徹底清理，若其上部空余段不足3 m，使用水泥砂漿封填;若超過3 m，采用“機(jī)械壓漿封孔法”進(jìn)行處理。

3.6 質(zhì)量檢驗(yàn)

檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)果是判定帷幕灌漿施工質(zhì)量的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，也需借助物探測試、灌漿記錄、鉆孔巖芯等進(jìn)行綜合評價(jià)，在有實(shí)際需要的情況下，還可以采用孔內(nèi)電視檢查。一般來說，應(yīng)以10%灌漿孔數(shù)作為檢查孔數(shù)量選擇的參考，不得出現(xiàn)單元工程內(nèi)未設(shè)置檢查孔的問題。檢查合格后，根據(jù)灌漿孔的要求對檢查孔進(jìn)行灌漿和封孔處理。

4 施工過程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問題

若注入量或灌漿壓力發(fā)生急劇變化，應(yīng)立即查找問題的產(chǎn)生原因并采取針對性措施加以解決。若回漿失水變濃，應(yīng)改用新漿液(水灰比相同)繼續(xù)灌注，若未能取得理想效果可將灌注時(shí)間延長0.5h。若鉆灌時(shí)發(fā)現(xiàn)串通，應(yīng)立即停灌并對串通部位、串通量進(jìn)行了解，隨后上報(bào)設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位處理;若與其它灌漿孔發(fā)生串通，應(yīng)于串通部位以上0.5 ～1 m左右阻塞串通孔，待灌漿施工結(jié)束24 h后，再對串通孔進(jìn)行清理、鉆進(jìn)和灌漿操作。

若孔口存在涌水現(xiàn)象，處理方式應(yīng)根據(jù)涌水的實(shí)際情況進(jìn)行針對性選擇:以涌水壓力和灌漿壓力之和作為實(shí)際灌漿壓力;灌漿操作結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行＞1 h的屏漿;拆除灌漿管路系統(tǒng)后，應(yīng)使孔內(nèi)注滿漿液，隨后將孔口封閉待凝，具體時(shí)間以注入量、涌水壓力為依據(jù)。灌漿施工應(yīng)保持連續(xù)性，若因不可抗力因素必須停工，也應(yīng)將時(shí)間壓縮在最低限度，并在恢復(fù)施工時(shí)將漿液水灰比調(diào)整到開灌時(shí)的水平，若發(fā)現(xiàn)注入率較暫停時(shí)無明顯變化，可恢復(fù)水灰比;若發(fā)現(xiàn)注入率較暫停時(shí)明顯降低，應(yīng)短暫停止吸漿操作，并上報(bào)監(jiān)理單位，批準(zhǔn)后將其視為事故孔，進(jìn)行補(bǔ)孔灌漿處理。

5 結(jié) 語

對于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)要求的嚴(yán)格遵守，對于施工工藝的準(zhǔn)確把握，各項(xiàng)施工措施的準(zhǔn)確執(zhí)行以及對質(zhì)量的不懈追求是帷幕灌漿工程施工水平和質(zhì)量得以保障的重要前提，只有扎實(shí)理論知識、不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能為優(yōu)質(zhì)工程的創(chuàng)建提供更多保障。

［1］陳慶輝，朱麗娟. 基于水利工程施工中帷幕灌漿技術(shù)運(yùn)用的研究［J］. 建材與裝飾:中旬，2013(09):304 －305.