開普太希水利樞紐帷幕灌漿施工存在問題及處理措施

王宗強(qiáng)

(新疆水利廳喀什噶爾河流域管理處，新疆 喀什 844000)

1 工程概況

開普太希水利樞紐位于新疆烏恰縣庫(kù)孜洪河出山口上游2．5km的中低山區(qū)，屬于攔河式水利樞紐工程，南距烏恰縣城11km。樞紐主要由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、導(dǎo)流泄洪沖砂引水隧洞和開敞式溢洪道組成。最大壩高48．4m，工程規(guī)模為Ⅳ等小(1)型工程，大壩為3級(jí)建筑物，大壩設(shè)防烈度為Ⅸ度，動(dòng)峰值加速度為0．4288g。

大壩基巖進(jìn)行帷幕灌漿，帷幕灌漿為單排孔，孔距2m，設(shè)計(jì)帷幕灌漿深度22-28．85m，共設(shè)帷幕灌漿孔141個(gè)。

2 帷幕灌漿施工過程

工程設(shè)計(jì)帷幕灌漿為單排孔，按照排內(nèi)分序加密的原則進(jìn)行灌漿，灌漿孔除先導(dǎo)孔和檢查孔外，均按孔口封閉自上而下分段卡塞，孔內(nèi)循環(huán)式灌漿工藝施工，射漿管距孔底不大于50cm。

2.1 鉆孔

灌漿孔造孔采用ZQS-1000型潛孔鉆機(jī)和XY-Ⅱ型地質(zhì)巖芯鉆機(jī)造孔并配合取芯，灌漿孔方向均垂直于混凝土鋪蓋，孔徑91mm，孔深按設(shè)計(jì)圖紙施工。

2.2 鉆孔沖洗和裂隙沖洗

所有灌漿段在灌漿前均進(jìn)行鉆孔沖洗和裂隙沖洗。鉆孔完成后，直接用灌漿管通入大流量水流，從孔底向孔外對(duì)灌漿段進(jìn)行鉆孔沖洗，沖洗至回水清澈干凈后10min結(jié)束，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不超過20cm;鉆孔沖洗完成后，對(duì)灌漿段卡塞并用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗壓力采用該段80%的灌漿壓力，裂隙沖洗至回水清澈干凈后10min結(jié)束。

2.3 壓水試驗(yàn)

灌漿前先導(dǎo)孔采用分段卡塞進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，灌漿后檢查孔采用單點(diǎn)法分段卡塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80%。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)每5min讀一次壓入流量，讀四次以最后一個(gè)流量值作為計(jì)算流量，計(jì)算透水率;單點(diǎn)法壓水每5min讀一次壓入流量，取最后的穩(wěn)定流量值作為計(jì)算流量，計(jì)算透水率。在穩(wěn)定壓力下，每5min讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中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時(shí)，本段壓水試驗(yàn)結(jié)束，取最終值作為計(jì)算值。

2.4 灌漿

2.4.1 灌漿壓力

灌漿壓力及各試驗(yàn)段長(zhǎng)見表1。

表1 灌漿壓力及各段試驗(yàn)段長(zhǎng)

2.4.2 灌漿過程

灌漿漿液選擇水灰比為 3∶1、2∶1、1∶1、0．8∶1、0．6∶1 和 0．5∶1 六個(gè)比級(jí)，開灌漿液水灰比為3∶1，漿液濃度由稀到濃，逐級(jí)變換。

壓力表安裝在孔口回漿管上，壓力讀數(shù)以壓力表指針擺動(dòng)的中間值為準(zhǔn)。為避免漿液流串過遠(yuǎn)，并減少發(fā)生抬動(dòng)破壞的可能性，與鋪蓋接觸段和注漿量大的孔段采取分級(jí)升壓，當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或在注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不改變漿液水灰比。當(dāng)某一比級(jí)注漿量已達(dá)300L以上或灌漿時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)顯著變化時(shí)，換濃一級(jí)漿液繼續(xù)灌注，當(dāng)注漿率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。在選擇的灌漿壓力下，當(dāng)注漿率小于1/min，繼續(xù)灌注60min，該段灌漿結(jié)束。

2.5 封孔

灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后進(jìn)行封孔，采用分段灌漿封孔法封孔，封孔灌漿壓力與該段灌漿壓力相同，灌注0．5∶1的純水泥漿進(jìn)行封孔，當(dāng)注入率不大于1L/min，延續(xù)30min停止。封孔灌漿結(jié)束沉淀凝固后，孔口沉淀部分用水泥砂漿人工分層封填搗實(shí)，與混凝土鋪蓋表面平。

3 存在問題分析處理

3.1 基巖透水率情況

從設(shè)計(jì)勘察提供的基巖資料，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度10～12m，透水率為 32．5～65．7Lu，屬中等透水層;弱風(fēng)化帶厚度15m，透水率為5．3-12．5Lu，屬弱—中等透水層;基巖埋深30．0～34．5m以下，透水率小于5Lu。

灌漿前先導(dǎo)孔的壓水試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)灌漿深度以下22-28．85m 段，0+080．3 透水率為 19．3Lu，0+088．3 透水率為 19．7Lu，0+128．3 透水率為23．1Lu，0+136．3 透水率為22．2Lu。

建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位抽檢試驗(yàn)結(jié)果，除 0+129．3 孔 3．5 ～8．6m 段采用超標(biāo)準(zhǔn)的壓力0．8Mpa致使灌漿孔串水，透水率為10．8Lu以外，樁號(hào)0+085．3，深度在 28．57 ～33．87m 段透水率為 7．2Lu;樁號(hào) 0+129．3，深度在 22 ～28．85m 段透水 率 為 12．7Lu，28．57 ～ 33．87 段 透 水 率 為6．0Lu;樁號(hào) 0+063．3，深度在 22 ～28．85m 段透水率為 3．6Lu。

3.2 基巖壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從設(shè)計(jì)勘察、先導(dǎo)孔、抽檢試驗(yàn)的結(jié)果看，灌漿設(shè)計(jì)深度處的基巖透水率均大于5Lu，與原設(shè)計(jì)的要求δ≤5Lu是不符的，從設(shè)計(jì)勘察資料看，帷幕灌漿設(shè)計(jì)底線應(yīng)該在10Lu范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)單位對(duì)此給予了確認(rèn)。

帷幕灌漿前先導(dǎo)孔的壓水試驗(yàn)透水率數(shù)據(jù)較大，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位分析認(rèn)為數(shù)據(jù)有偏差是可以理解的，其一帷幕灌漿時(shí)，漿液滲至下部巖石，對(duì)灌漿下段的透水率有一定的影響;其二不同位置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)肯定有一定的差異。

3.3 帷幕灌漿過程中發(fā)現(xiàn)的問題:

帷幕灌漿時(shí)，發(fā)現(xiàn)樁號(hào)0+88．3孔深在23～28m段灌漿過程中，鉆孔樁號(hào)0+96．3、0+100．3、0+104．3三孔同時(shí)冒水，三孔有相互串孔連通現(xiàn)象。樁號(hào)0+128．3鉆孔深度在28～33m時(shí)，鉆孔涌水，水中帶有硫磺氣味。

從鉆孔取芯觀察，在樁號(hào)0+080～0+100段和樁號(hào)0+120～0+135段，基巖裂隙較發(fā)育，同時(shí)存在縱向裂隙，造成壓水試驗(yàn)時(shí)孔內(nèi)卡塞止水困難，透水率較大，并在深度23～28m處有承壓水從孔口溢出。

3.4 對(duì)發(fā)現(xiàn)問題的處理措施

根據(jù)上述地質(zhì)現(xiàn)象，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位的技術(shù)人員分析，認(rèn)為樁號(hào)0+080～0+135段基巖相對(duì)較破碎，并具有一定的連通性，存在承壓水。考慮到部分地段的地質(zhì)原因，設(shè)計(jì)單位對(duì)帷幕灌漿的深度進(jìn)行調(diào)整。

樁號(hào)0+080～0+100段，帷幕灌漿深度加大到35m;樁號(hào)0+100～0+120段，帷幕灌漿深度加大到30m;樁號(hào)0+120～0+135段，帷幕灌漿深度加大到35m。

考慮到深層地基含有硫化物的因素，對(duì)加深段灌漿采用42．5R中抗硫水泥。

4 灌漿資料統(tǒng)計(jì)分析及效果檢查

4.1 水泥注入量統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)壩基帷幕灌漿水泥注入量Ⅰ序孔為300．7kg/m、Ⅱ 序 孔 為 241．5kg/m、Ⅲ 序 孔 為221．2kg/m，平均水泥注入量 254．5kg/m;左壩肩帷幕灌漿水泥注入量Ⅰ序孔為194．24kg/m、Ⅱ序孔為181．71kg/m、Ⅲ序孔為 168．03kg/m，平均水泥注入量181．32kg/m。右壩肩帷幕灌漿水泥注入量Ⅰ序孔為262．65kg/m、Ⅱ序孔為 198．89kg/m、Ⅲ序孔為105．37kg/m，平均水泥注入量 188．97kg/m?；痉从吵鲭S著帷幕灌漿次序加密，水泥注入量遞減的規(guī)律。

4.2 灌后壓水試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)

帷幕灌漿質(zhì)量檢查共布設(shè)了13個(gè)檢查孔(總灌漿孔數(shù)為141個(gè)，占總孔數(shù)的9%)，檢查孔進(jìn)行單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，測(cè)定基巖灌漿后的透水率情況，見表2。對(duì)壓水試驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，透水率小于1Lu的段數(shù)為31段，占總段數(shù)的44．3%;透水率值在1～3Lu之間的段數(shù)為32段，占總段數(shù)的45．7%;透水率值在3～5Lu之間的段數(shù)為7段，占總段數(shù)的10%。

表2 帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔透水率情況測(cè)定

5 結(jié)論

開普太希水利樞紐壩基帷幕灌漿施工于2009年12月22日開始，至2010年5月10日灌漿結(jié)束，2011年12月下閘蓄水，工程運(yùn)行至今，經(jīng)受了數(shù)次3級(jí)以上地震的考驗(yàn)，壩后無(wú)滲水。通過對(duì)帷幕灌漿壓水試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析，該工程帷幕底線設(shè)計(jì)高程的修正滿足規(guī)范要求，壩基帷幕灌漿的質(zhì)量是完全有保證的。