水庫大壩建設中高壓擺噴灌漿施工探析

梁家慶

【摘要】我國大壩建設中離不開經濟可行、科學合理的高壓擺噴灌漿施工控制工作。本文結合工程施工管理經驗，就某水庫工程中高壓擺噴灌漿設計和施工的關鍵技術質量控制措施進行了分析，以此來對我國今后大壩建設中的高壓擺噴灌漿施工控制提供指導和幫助。

【關鍵詞】大壩建設；高壓擺噴灌漿；施工控制

一、引言

伴隨著社會主義建設的大踏步前進，面對新形勢下大壩建設中的高壓擺噴灌漿施工控制工作正在大刀闊斧的進行，并且逐漸顯露出其優(yōu)勢和效用。尤其是國內經濟發(fā)展狀況良好，為我國發(fā)展提供了有利的環(huán)境和基礎，因此，在這一階段亟待促進大壩建設中高壓擺噴灌漿施工的有效控制，進而大大增加大壩工程的價值效用，快速促進我國經濟發(fā)展，加快城市化建設的腳步。

二、工程概況

某水庫工程建設階段，設計的壩頂高程是49.15m、壩高26.15m、壩頂長152m、壩頂寬3.6～5.8m ，而上壩上游面與下游護坡選擇干砌石與草皮兩種護坡模式進行處理，前一個上、下坡分別采取用的比例是1：2.78、1：4.25，后一個上、下坡分別采用的比例是 1：3.04、1：1.50，這一工程預計總庫容是 485 萬 m3，標準蓄水位是 45.79m。因主壩底中心處發(fā)生泄漏，導致壩底產生決口，通過確認，了解到這一事件發(fā)生的起因是由主壩壩后引水結構造成，引水結構中粉細砂層出現變化，沿著上游發(fā)展進一步惡化，最后導致壩體遭到嚴重的損壞，決口寬度與高度分別高達 1.4m、 0.9m 。站在地質與壩體填筑兩個層面研究引起這一情況出現的因素，按照實地鉆孔注水處理給出的數據，填筑土滲透系數達到 10-4cm/s 量級，即中型透水；壩基原狀土層、壩基巖體兩者的結合相對穩(wěn)固，滲透系數在 10-5級范圍內，即低型透水。

三、大壩建設中高壓擺噴灌漿設計

這一工程設計階段，需要確定有效的技術參數，主要按照三個實驗區(qū)間進行處理，實驗區(qū)I 、 II、 III 孔距 分別是1.5m、 1.2m、 0.8m，如下圖3.1所示。

結合圖例不難發(fā)現，所有實驗區(qū)孔數量均為5個，而且所有孔洞對應深度均為 6m，實驗目標長度 20.5m。實驗孔全部形成后，于前壩腳 2m 處，利用三管法得到高噴灌軸線，從而完成軸線后期對接處理，設計期間主要結合該區(qū)域底層狀態(tài)，建立高度 6m 墻體以及高度 12m 決口段，得到有效的高噴防滲墻。使其噴射擺角為 15°。結合此前實驗孔位置相應處理，工程建設階段，所有實驗區(qū)中，地質組成和地層特征必須全部達到一致，找到實驗對象最佳地點完成高壓擺噴灌漿實驗，了解技術參數標準值。最后通過完成大量防滲墻墻體厚度、成墻對接連續(xù)等狀態(tài)的實驗分析，重新調整高壓擺噴灌漿孔距、擺角等位置，建立如表3.1所示參數表。

四、大壩建設中高壓擺噴灌漿施工

結合上述操作工序，可以獲知該工程高壓擺噴灌漿有效的技術參數，在此基礎上完成施工，主要流程是：

（1）鉆孔處理。該工程通過三重管法達到鉆孔目的，包含三個步驟，實地操作階段需要預先完成布孔放線，結合設計中確定的標準，利用經緯儀設置放軸線，從而了解樁位與鉆孔最佳地點。

布孔放線操作階段，通過木樁標記施工處，接著以水泥樁作為軸線管理樁。按照預先設立的鉆孔點，同時利用泥漿護壁、合金鉆頭回轉兩類鉆孔模式成孔，操作階段出現大量孔位毀壞的現象，在權威專家的建議下，以紅粘土獲得固壁泥漿，同時通過調配泥漿實現共同固壁。

進行鉆孔操作時，主要包含兩個過程，首先完成導孔處理，也就是按照前壩腳 2m 處噴灌漿軸線方向，每隔 30m確定一個先導孔，接著檢驗所有先導孔內部組成，從而獲知沙土分層區(qū)間，屬于鉆孔操作核心基礎；其次便是灌漿孔處理，按照防滲墻軸線方向，同時結合實驗所得孔距，完成回轉鉆孔與泥漿護壁處理，形成的鉆孔規(guī)格：孔距1.2m、孔徑超過 110mm ，數量 152 個，深度 769m。

（2）高壓擺噴灌漿。上一步操作徹底結束，確認鉆孔是否全部符合標準，同時讓高噴臺車與鉆孔角度達成一致，按照工程軸線進行地面試噴處理，這一做法意義在于確認高噴臺車進行高壓擺噴灌漿時有效程度，而且能夠了解擺角合理性，如果不合理，則必須經過調節(jié)獲得最佳角度。地面試噴結束，改變其中不合理的擺角位置，剩下的擺角全部根據相應規(guī)律安放于軸線兩旁。接著，讓噴射管置于孔底，并且結合有效的壓力、流量指標，完成漿、水、風的補充，最終讓水泥漿液在孔口處流出，同時這部分漿液密度必須大于 1.2g/m3，以 12cm/min 這一標準上升速率，由孔底向上持續(xù)擺噴，完成該步驟大約需要2min。而擺噴上升操作，必須讓全部鉆孔同時得到處理，擺噴階段，需要及時了解灌漿裝置工作速率與漿液調制比例，如漿液比例等，確保擺噴處理符合標準要求。若是以上操作階段發(fā)生壓力急劇減少、瞬間上升等情況，那么需要觀察孔口回漿濃度與份量，從而了解導致上述不合理狀態(tài)出現的因素，經改善，才能開始后續(xù)的工程。灌漿操作結束，確認孔內漿液是否出現析水、沉淀等狀態(tài)，這一過程中了解到高噴墻體上方存在凹穴，施工隊需要通過預先準備的漿液靜壓回灌填充，因為必須讓凹穴中的漿液準確回灌，故而應該采取反復間斷回灌方式處理，最終使孔口漿液始終穩(wěn)定在一個水平。高壓擺噴灌漿階段，必須有效解決如下不合理的工程現象：

①漏漿。灌漿階段了解到一部分鉆孔中地層組織密實度存在問題，灌進漿液后由于裂縫存在，造成大量漿液漏出。處理這一現象時，鉆孔階段需要有效提升泥漿濃度，并且把一定火堿放進泥漿內，使松散土層內部相應滲透裂縫得到有效密封。而灌漿期間，必須準確掌握上升速度，同時漿液內部需要補充一定的速凝劑、水泥黏土漿等。

②串孔。灌漿階段 0+048 壓力洞處，附近相鄰鉆孔串漿問題頻頻發(fā)生，經過檢驗串孔孔口回漿狀態(tài)，獲知由于回漿比重超過標準導致灌漿孔無法進行有效返漿，必須依據合理深度開挖孔口以及封壓重，等到剩下的灌漿孔灌漿結束，再次處理串漿鉆孔，實現灌漿工程。

③凹穴。漿液凝固階段，灌漿析水沉淀，造成漿液凹陷，出現凹穴，解決這一情況時，可以在凹穴處補充漿液，反復3次，待其凝固，接著通過壤土完成填補夯實。

（3）高壓擺噴灌漿試驗圍井檢驗

該工程中高壓擺噴灌漿能否達到正常標準，可以在操作完成時結合防滲指標實施圍井檢驗。本工程通過有限單元法以及巖土軟件模塊兩種方式研究大壩處理后的滲流情況，過程中結合《碾壓式土石壩設計規(guī)范》涉及的指標，全面了解水庫大壩工作階段發(fā)生的所有潛在的問題，求得標準蓄水位、預測洪水位、校對洪水位、上游水位四種數據。最后表明加固處理結束壩體狀態(tài)如下圖4.1所示。

上述 1-6 對應分區(qū)，處理結束其滲透參數如表4.1所示。

結合上述滲透參數完成工況運算，最后得到所有工況逸出點滲透坡降值。經過分析比對，該工程利用高壓擺噴灌漿進行處理，可以確保質量達到國內制定的工程建設要求。

五、結束語

在目前快速發(fā)展的條件下，我國大壩建設中離不開科學的高壓擺噴灌漿施工控制工作，旨在保證經濟可行、科學合理的大壩建設與施工。因此，我國需要采取相應的措施，從多方面入手，促進形成合理完善的施工控制措施和體系，進而為大壩建設中高壓擺噴灌漿施工工作提供堅強的后盾，積極推進新時期大壩建設中施工技術和質量的有效管理。尤其是要加強對大壩工程施工管理人員的職責要求，提高他們的技術水平，為進一步促進新時期大壩建設中高壓擺噴灌漿施工控制的應用及發(fā)展做出應有的努力和貢獻。

參考文獻：

[1]侯秀娟，張新利，伏曉娟.高壓擺噴灌漿技術在水庫除險加固工程中的應用[J].水利與建筑工程學報，2011，（6）：150-154.

[2]劉國恒，王菊萍.高壓擺噴混凝土灌漿技術在小海子水庫防滲中的應用 [J].甘肅水利水電技術，2011，（7）：63-64.

[3]肖美艷.高壓擺噴灌漿技術在劉屯水庫除險加固中的應用 [J].黑龍江水利科技，2013，（3）：229-231.