淺析帷幕灌漿在中型水庫壩基防滲加固處理中的應(yīng)用

米躍霞

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淺析帷幕灌漿在中型水庫壩基防滲加固處理中的應(yīng)用

米躍霞

一、工程概況

北邢家水庫位于山東省煙臺市龍口市下丁家鎮(zhèn)北邢家村以西，泳汶河的中上游，上游控制流域面積64km2，總庫容1310萬m3，是一座集防洪、調(diào)水、灌溉、工業(yè)供水、養(yǎng)殖等為一體的中型年調(diào)節(jié)水庫。

水庫自1960年6月建成以來，綜合效益顯著，但由于當(dāng)時條件限制，致使工程標(biāo)準(zhǔn)低質(zhì)量差，水庫存在嚴(yán)重安全隱患，局部壩基存在滲漏現(xiàn)象，并且壩基巖石上部地質(zhì)條件差，在高水位的情況下可能出現(xiàn)壩基集中滲漏帶，影響大壩穩(wěn)定。

壩基防滲加固工程是北邢家水庫除險加固工程其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，大壩基巖防滲采用帷幕灌漿。

二、灌漿施工

1.灌漿孔的設(shè)計布置情況

北邢家水庫防滲墻底部帷幕灌漿全長216m，共分三段，分別位于大壩樁號0+000～0+076、0+260～0+335及0+335～0+400壩段，灌漿軸線位于原壩頂中心線處，分四序，孔距1m，共計218個孔，灌漿后要求達(dá)到壓水試驗(yàn)透水率q≤5Lu。

2.施工簡介

（1）施工組織及主要施工設(shè)備

為保證質(zhì)量和工期，共組織投入2個鉆灌機(jī)組，6臺鉆機(jī)。

（2）施工順序

施工順序?yàn)椋簻y量→布孔→設(shè)備安裝→鉆孔→沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔。

（3）施工方法

施工測量：在施工前按監(jiān)理部門提供的測量基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線及其基準(zhǔn)資料和數(shù)據(jù)，與監(jiān)理工程師共同校測基準(zhǔn)點(diǎn)（線）的測量精度，并復(fù)核其資料和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)提供的測量資料，對帷幕灌漿孔軸線進(jìn)行實(shí)測。

灌漿孔布置：按設(shè)計要求在原壩頂中心線上布置灌漿孔，分四序，孔距1m，灌漿帷幕底伸入基巖相對步透水層（5～10Lu）5.0m，頂伸入壩體1.0m。樁號0+000～0+076及0+260～0+335兩壩段灌漿帷幕深入基巖10m，0+335～0+400壩段灌漿帷幕深入基巖8m。

鉆孔：鉆孔留取芯樣描述，壩體段鉆孔采取泥漿護(hù)臂鉆進(jìn)，進(jìn)入基巖后改用直徑75mm金剛石鉆頭，清水鉆進(jìn)。

鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)：鉆孔結(jié)束后，在孔內(nèi)下入鉆具（鉆桿）或?qū)Ч?，從孔底向孔外沖洗，直至回水清凈為止，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，大于1MPa時采用1MPa。先導(dǎo)孔采用單點(diǎn)法做壓水試驗(yàn)，壓力為灌漿壓力的80%。壓水時間不少于20min，每3～5m測讀一次壓入流量，以最終流量表讀數(shù)作為計算流量，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時，即可結(jié)束：當(dāng)流量大于5L/min，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%；當(dāng)流量小于5L/min，連續(xù)4次讀數(shù)其最大值與最小值之差小于最終值的20%；連續(xù)4次讀數(shù)，流量均小于0.5L/min。

灌漿方法：采用自下而上分段灌漿法，利用孔內(nèi)水膠囊充水封堵，水膠囊充水壓力不低于灌漿壓力；灌漿分四序孔施工：先灌注一序孔，次之灌注二序孔，再灌注三序孔，最后灌注四序孔。

灌漿段段長：根據(jù)設(shè)計要求，壩基灌漿總長度為8～12m，下部6～7m為第一灌漿段，灌漿壓力為0.5MPa；壩基接觸段3.0m為上段灌漿段，最大灌漿壓力為0.3MPa。

灌漿材料：采用康達(dá)水泥制品有限公司生產(chǎn)的42.5（R）普通硅酸鹽水泥，細(xì)度要求為80μm的方孔篩的篩余量不大于5%，要求材質(zhì)新鮮，不得使用過期、失效和散裝水泥；每批水泥應(yīng)做好水泥細(xì)度試驗(yàn)，并做好記錄；每批水泥要求有產(chǎn)品出廠合格證、檢驗(yàn)合格證，并抽樣由監(jiān)理部門指定的試驗(yàn)室做檢驗(yàn)。

制漿：灌漿材料必須稱重，誤差不大于5%，純水泥漿液的攪拌時間不少于30s，漿液使用前應(yīng)過篩，自制備到用完時間小于4h；漿液溫度保持在5℃～40℃。

灌漿壓力：灌漿壓力按設(shè)計要求，并根據(jù)生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)由設(shè)計進(jìn)行調(diào)整。灌漿開始后，在盡可能短的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計壓力，使整個灌漿過程盡可能地在規(guī)定壓力下進(jìn)行。

漿液濃度：灌漿漿液濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七個比級，開灌水灰比采用5∶1。

漿液變換：a.當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)或減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；b.當(dāng)某一比級的漿液注入量已達(dá)到300L以上或灌注時間又達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率無改變或改變不顯著時，改濃一級；c.當(dāng)注入率大于30L/min時，根據(jù)具體情況越級變濃；d.當(dāng)灌漿壓力或注入率突然改變較大時，立即查明原因，采取相應(yīng)段處理措施。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在灌漿規(guī)定壓力下注入率小于0.4L/min時，持續(xù)灌注60min或注入率小于1L/min，繼續(xù)灌注1h，灌漿可以結(jié)束。

封孔：灌漿結(jié)束時基巖部分用0.5∶1的濃漿液，采用“置換和壓力灌漿封孔法”，自下而上進(jìn)行灌注封孔，壩體部分采用粘土球分層進(jìn)行回填，每層不大于2.0m，并一次振搗壓實(shí)，直至孔口。

（4）特殊情況處理

①灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

②帷幕灌漿過程中發(fā)生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進(jìn)行灌漿。應(yīng)一泵灌一孔，否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，對串漿孔并行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。

③灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，可按照下述原則進(jìn)行處理：a.應(yīng)及早恢復(fù)灌漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。b.恢復(fù)灌漿時，應(yīng)使用開灌比級的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應(yīng)逐級加濃繼續(xù)灌注。c.恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。d.在巖溶地區(qū)的溶洞灌漿，應(yīng)先查明溶洞的充填類型和規(guī)模，而后采取相應(yīng)的措施處理。

④孔口有涌水的灌漿孔段，在灌漿前測記用水壓力和涌水量，報告監(jiān)理工程師，選擇下列措施處理：短的段長、高的灌漿壓力、濃漿結(jié)束、屏漿、閉漿、純壓式灌漿、速凝漿液、待凝、壓力灌漿封孔等。

⑤灌漿段注入量大、灌漿難以結(jié)束時，選用下列處理措施：低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿。

⑥灌漿過程中若回漿變濃，宜換用相同水灰比的新漿進(jìn)行灌漿；若效果不明顯，應(yīng)延續(xù)灌漿時間30min，即可停止灌漿。

⑦溶洞及破碎帶灌漿：根據(jù)查明的溶洞、破碎帶充填類型和規(guī)模，采用相應(yīng)的措施處理：a.溶洞內(nèi)無充填物時，根據(jù)溶洞的大小，可采用泵入高流態(tài)混凝土、投入碎石再灌注水泥砂漿、灌注混合漿液等措施。待凝后掃孔，再灌水泥漿。b.溶洞內(nèi)有充填物時，根據(jù)充填物類型、性能以及充填程度，可采用高壓灌漿、高壓噴射灌漿等措施。灌漿注入量大時，根據(jù)具體情況，用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿，以及漿液中摻加速凝劑、灌漿穩(wěn)定漿液或混合漿液等措施處理。處理后掃孔，重新依技術(shù)要求進(jìn)行灌漿，直至結(jié)束。

⑧采用自上而下分段灌漿，為防止漏漿，灌漿塞塞至距灌漿段以上0.5m處；無孔口涌水的孔段，灌漿結(jié)束后不待凝，但在斷層、溶洞等地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)必須待凝，待凝時間根據(jù)地質(zhì)條件及監(jiān)理工程師指示確定。

三、施工質(zhì)量控制

灌漿工程是地下隱蔽工作，要從以下幾個方面控制施工質(zhì)量：

（1）以設(shè)計要求為依據(jù)，建立施工質(zhì)量保證體系，制定管理制度，并認(rèn)真貫徹執(zhí)行，對各道重要工序進(jìn)行自檢和控制。

（2）所有用于鉆孔、沖洗、壓水試驗(yàn)和灌漿的機(jī)械設(shè)備及儀表，經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場查看后才能使用。

（3）灌漿單元工程質(zhì)量評定。對完成的工作由監(jiān)理工程師進(jìn)行質(zhì)量評定，防滲墻底部帷幕灌漿工程共劃分為10個單元，其中優(yōu)良8個，優(yōu)良率80%，評定等級為優(yōu)良。

四、安全保證措施

施工中建立了安全管理體系，制定了嚴(yán)格安全生產(chǎn)制度，并做好勞動保護(hù)工作。開展全員安全教育，提高管理人員、施工人員的安全意識，同時定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安全檢查和檢測，無隱患方能投入工作。

五、結(jié)語

在1個多月的帷幕灌漿時間里，嚴(yán)格按照設(shè)計及有關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，并制定了可行的質(zhì)量與安全保證措施，工程優(yōu)良率達(dá)到80%，有效地終止了壩基滲漏現(xiàn)象，并使壩基巖石上部地質(zhì)得到有效改善，為以后的中小型水庫壩基防滲提供了很好的參考資料和借鑒依據(jù)■

（作者單位：山東省臨沂市平邑縣水利局273300）