藏木水電站帷幕灌漿施工工藝及質(zhì)量控制

李宏義，張　剛

(1.中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000; 2.浙江華東工程有限公司，浙江杭州 310000 )

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藏木水電站帷幕灌漿施工工藝及質(zhì)量控制

李宏義1，張剛2

(1.中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000; 2.浙江華東工程有限公司，浙江杭州 310000 )

【摘要】帷幕灌漿在壩基防滲、河堤防滲處理方面得到了廣泛的應(yīng)用,但因具體工程規(guī)模及地質(zhì)構(gòu)造不同,灌漿施工工藝不盡相同。藏木水電站基礎(chǔ)處理中遇到陡傾角、大裂隙、較大涌水等現(xiàn)象，文章對(duì)其灌漿設(shè)計(jì)從開工條件、漿孔分布、施工工藝流程、單孔施工流程、鉆孔沖洗和灌前壓水試驗(yàn)、灌漿質(zhì)量檢查等方面作了詳細(xì)論述。從檢查孔壓水檢測(cè)、孔內(nèi)電視及聲波測(cè)試成果分析,說明灌漿使巖體間裂隙得到有效的填充,巖體密實(shí)度加強(qiáng),證明藏木水電站大壩壩基帷幕灌漿效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

【關(guān)鍵詞】藏木水電站；基礎(chǔ)處理；帷幕灌漿；施工工藝；質(zhì)量控制

1工程地質(zhì)

2施工工藝

2.1帷幕灌漿施工方法

本次帷幕灌漿采取 “孔口封閉、自上而下分段、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法”施工。

2.2主要施工程序

2.2.1總體施工程序：

帷幕灌漿必須按“先固結(jié)灌漿，后帷幕灌漿”；“先主帷幕，后副帷幕”的順序進(jìn)行。壩基帷幕灌漿的主要施工工序?yàn)椋簣?chǎng)地清理→下游排帷幕孔(主帷幕)→上游排帷幕孔(副帷幕)；各序孔施工順序：抬動(dòng)觀測(cè)孔→先導(dǎo)孔→主帷幕Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔→副帷幕Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔→灌后檢查孔。帷幕灌漿施工需滿足DL/T 5148-2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中對(duì)不同排、不同序孔保證15 m落差同時(shí)施工等相關(guān)技術(shù)條款的要求。

2.2.2單孔施工程序(自上而下)

鉆機(jī)對(duì)中孔位→整平固定鉆機(jī)→第一段造孔→測(cè)孔深、孔斜→下阻塞器→洗孔、壓水、灌漿→下孔口管(待凝72 h)→第二段造孔→測(cè)孔深、孔斜、洗孔、壓水、灌漿→……第五段造孔→(奇數(shù)段測(cè)斜)→……全孔驗(yàn)收→壓水→終孔段灌漿→機(jī)械封孔(人工封孔)。

2.3施工原材料及儀器、儀表檢測(cè)

(1)灌漿水泥：采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。質(zhì)量必須符合(GB175)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

(2)水：采用供水系統(tǒng)供應(yīng)的系統(tǒng)水。

(3)漿液：制漿的水溫及漿液溫度不宜高于30℃。高溫天氣應(yīng)采取溫控措施，防制漿升溫。儲(chǔ)漿筒內(nèi)的水泥漿液應(yīng)連續(xù)攪拌，超過4 h以上未灌注的漿液不得使用，作廢漿處理。

(4)外加劑及摻合料：帷幕灌漿使用純水泥漿液灌漿，在遇到特殊情況需要要摻入時(shí)需報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)。外加劑的品種及其最優(yōu)摻量通過室內(nèi)漿液試驗(yàn)或者現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。任何情況下帷幕灌漿試驗(yàn)漿液中不得摻膨脹土和粘土。所有能溶于水的外加劑應(yīng)以水溶液狀態(tài)加入。

(5)施工使用的儀器、儀表均在施工前進(jìn)行了檢測(cè)，均有合格證書及出廠證明，測(cè)斜儀、流量計(jì)、壓力計(jì)、自動(dòng)記錄儀均經(jīng)廠家檢測(cè)合格后使用。

2.4抬動(dòng)觀測(cè)孔

2.4.1抬動(dòng)觀測(cè)孔施工

每一施工單元至少布置1個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔。抬動(dòng)孔入巖15 m，孔徑為76 mm，鉆孔結(jié)束后按技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行抬動(dòng)設(shè)備安裝。

抬動(dòng)觀測(cè)裝置完畢，待48 h后進(jìn)行灌漿作業(yè)施工。

抬動(dòng)觀測(cè)裝置具體安裝步驟：清除孔內(nèi)積水→孔底下入水泥砂漿約(1 m)→下入黃油石膏約1 m→下入外管(外管采用φ40鋼管，下入黃油石膏內(nèi)20 cm)→進(jìn)行內(nèi)管埋設(shè)(采用φ19 mm鋼管，內(nèi)管埋設(shè)距孔底20 cm)

抬動(dòng)變形觀測(cè)使用的千分表，在使用前進(jìn)行檢驗(yàn)，使用過程中進(jìn)行檢查、校核，確保其靈敏性和準(zhǔn)確性。抬動(dòng)觀測(cè)孔抬動(dòng)觀測(cè)裝置在灌漿作業(yè)前完成安裝、調(diào)試工作。

2.4.2抬動(dòng)變形觀測(cè)

(1)抬動(dòng)變形觀測(cè)允許值小于200 μm。

(2)設(shè)有抬動(dòng)變形觀測(cè)裝置的部位，對(duì)觀測(cè)孔周邊的灌漿孔段在裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)、灌漿全過程中派專人進(jìn)行抬動(dòng)變形觀測(cè)，每5 min測(cè)記一次讀數(shù)，并密切注意變形動(dòng)態(tài)，抬動(dòng)變形值超過允許設(shè)計(jì)值200 μm時(shí)立即停止施工，并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師共同研究處理措施。

(3)抬動(dòng)變形觀測(cè)使用的千分表，在使用前進(jìn)行檢驗(yàn)，使用過程中進(jìn)行檢查、校核，確保其靈敏性和準(zhǔn)確性。

(4)灌漿完成后，抬動(dòng)變形觀測(cè)孔采用全孔灌漿封孔法進(jìn)行封孔處理，封孔壓力采用全孔最大壓力，封孔時(shí)間60 min。

2.5施工工藝

2.5.1鉆孔

(1)帷幕灌漿孔采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，鉆機(jī)擺放應(yīng)平整穩(wěn)固。

(2)先導(dǎo)孔及檢查孔等取芯鉆孔要求使用雙管鉆具取芯，減少?zèng)_洗液對(duì)芯樣沖刷和巖芯間磨損。

(3)鉆孔孔徑：孔口段需要埋設(shè)孔口管的部位采用φ91的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，埋設(shè)φ89孔口管(無縫鋼管，埋入基巖深度為2.0 m，露出孔口0.1 m)，其余段鉆孔孔徑不小于φ56。先導(dǎo)孔、質(zhì)量檢查孔以及其它要求取芯的孔孔徑為φ75。

(4)鉆孔孔深、排距、孔距：根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙。

(5)鉆孔時(shí)對(duì)孔內(nèi)各種情況，如深度、涌水、漏水、斷層構(gòu)造、塌孔、掉塊、卡鉆、巖層變化等情況進(jìn)行記錄，作為分析鉆孔灌漿質(zhì)量的基本依據(jù)。鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難于鉆進(jìn)時(shí)，可先進(jìn)行灌漿處理，再行鉆進(jìn)。如發(fā)現(xiàn)集中漏水或涌水，應(yīng)查明情況，分析原因，經(jīng)處理后再鉆進(jìn)。

(6)帷幕灌漿孔要進(jìn)行孔斜測(cè)量，根據(jù)監(jiān)理工程師指令，按每10 m一段進(jìn)行孔斜測(cè)量。

2.5.2孔段沖洗和壓水試驗(yàn)

2.5.2.1沖洗

(1)每個(gè)灌漿段鉆孔結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)行孔洞沖洗，孔底殘留物厚度不大于20 cm；灌漿前應(yīng)進(jìn)行孔壁沖洗，直至回水澄清后結(jié)束后進(jìn)行裂隙沖洗，裂隙沖洗采用導(dǎo)管通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行沖洗；沖洗壓力采用80%的灌漿壓力，壓力超過1 MPa時(shí)，采用1 MPa。裂隙沖洗應(yīng)沖洗至回水澄清后10 min結(jié)束，且總沖洗時(shí)間不少于20 min。裂隙沖洗可結(jié)合簡(jiǎn)易壓水進(jìn)行。

(2)灌漿孔(段)裂隙沖洗結(jié)束24 h內(nèi)應(yīng)進(jìn)行該孔的帷幕灌漿施工，否則應(yīng)在灌前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

(3)沖洗過程及返水情況應(yīng)詳細(xì)、如實(shí)記錄。

2.5.2.2壓水

帷幕灌漿孔先導(dǎo)孔采用自上而下分段卡塞和“單點(diǎn)法”進(jìn)行壓水試驗(yàn)，分段長(zhǎng)度與灌漿分段長(zhǎng)度相同。其余帷幕灌漿孔段在灌漿前采用簡(jiǎn)易壓水。灌漿前壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80 %，并不大于1 MPa。

簡(jiǎn)易壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：壓力為灌漿壓力的80 %，該值若大于1 MPa時(shí)，采用1 MPa；壓水20 min，每5 min測(cè)一次壓水流量，取最后的流量值作為計(jì)算Lu值。單點(diǎn)法壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每5 min測(cè)一次壓入流量，連續(xù)4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1 L/min即可結(jié)束，取最終值計(jì)算Lu值。

計(jì)算公式：q=Q/PL

式中：q為透水率(Lu)；Q為壓水流量(L/min)；P為作用于試段內(nèi)的全壓力(MPa)；L為試驗(yàn)段長(zhǎng)(m)。

2.5.3灌漿

灌漿壓力：帷幕灌漿壓力見表1。

表1　各孔段灌漿壓力

灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值，在Ⅰ序孔2～12 m灌漿段和其他注入率大于30 L/min的孔段應(yīng)采用分級(jí)升壓至設(shè)計(jì)壓力。分級(jí)壓力可根據(jù)具體情況確定，升壓速度控制在0.5 MPa/(10 min)以內(nèi)，分級(jí)壓力時(shí)每級(jí)壓力的純灌時(shí)間不少于15 min。在灌漿部位設(shè)置抬動(dòng)觀測(cè)孔，采用千分表對(duì)抬動(dòng)值進(jìn)行觀測(cè)，抬動(dòng)及變形允許值為0.1 mm。

帷幕灌漿漿液的濃度由稀到濃，逐級(jí)變換。漿液的水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1共6個(gè)比級(jí),開灌水灰比為5:1，詳見表2。

表2　漿液配比

2.5.4漿液變換標(biāo)準(zhǔn)

(1)灌漿漿液由稀到濃逐級(jí)變換。

(2)當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

(3)當(dāng)某一比級(jí)漿液注入量大于30 L/min時(shí)，可視具體情況越級(jí)變濃。

(4)當(dāng)某級(jí)漿液的注入量大于300 L或灌注時(shí)間超過30 min，而灌漿壓力或注入率無改變或改變不明顯時(shí)，漿液應(yīng)改濃一級(jí)。

2.5.5灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

(1)灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率小于1 L/min，繼續(xù)灌注60 min后結(jié)束灌漿。如當(dāng)孔端處地下承壓區(qū)域，有涌水時(shí)注入率小于1 L/min后，持續(xù)灌注60 min后結(jié)束灌漿。

(2)灌漿達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，或灌漿接近結(jié)束而發(fā)生回漿變濃，不能達(dá)到閉漿標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師共同研究處理措施。

2.5.6封孔

帷幕灌漿孔及灌后檢查孔采用置換和壓力灌漿法封孔。灌漿結(jié)束后，利用射漿管，直接用0.5∶1的濃漿置換孔內(nèi)稀漿，待回漿管返出0.5∶1的濃漿，置換充分后，提出射漿管，補(bǔ)充漿液后采用孔口封閉壓力灌漿封孔法，在灌漿最大設(shè)計(jì)壓力下，屏漿60 min。

2.5.7特殊情況處理

(1)帷幕灌漿終孔段透水率大于設(shè)計(jì)要求的透水率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，鉆孔應(yīng)繼續(xù)加深，每次加深段長(zhǎng)5 m，直至達(dá)到要求。

(2)鉆孔發(fā)生塌孔、掉塊或集中滲漏時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因。一般情況下，可縮短段長(zhǎng)進(jìn)行灌漿處理后再進(jìn)行下一段的鉆灌作業(yè)。

(3)灌漿過程中，如發(fā)現(xiàn)灌漿孔串通時(shí)，若串漿孔具備灌漿條件時(shí)，應(yīng)采用一泵一孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。否則應(yīng)堵塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再行掃孔、沖洗后繼續(xù)鉆孔灌漿。

(4)對(duì)孔口有涌水的孔段，如涌水較大，灌前應(yīng)測(cè)計(jì)涌水壓力和涌水量。并根據(jù)涌水情況結(jié)合灌漿試驗(yàn)所取得的經(jīng)驗(yàn)，采取以下措施：帷幕灌漿孔段出現(xiàn)涌水，測(cè)量涌水流量、涌水壓力，在灌漿時(shí)要求相應(yīng)提高灌漿壓力(一般按設(shè)計(jì)灌漿壓力+涌水壓力)；屏漿延長(zhǎng)時(shí)間至150 min，每3段進(jìn)行一次閉漿待凝，待凝時(shí)間為12 h；對(duì)于灌前涌水流量Q>15 L/min灌漿孔段單段進(jìn)行待凝，待凝時(shí)間為24 h。

(5)灌漿過程中如發(fā)生回漿變濃，應(yīng)改用回濃前的水灰比新漿進(jìn)行灌注，若繼續(xù)回濃，延續(xù)30 min后可結(jié)束灌漿作業(yè)。

(6)灌漿孔段遇特殊情況，無論采取何種措施處理，其復(fù)灌前均應(yīng)掃孔，復(fù)灌后應(yīng)達(dá)到相關(guān)規(guī)定的結(jié)束條件。

(7)灌漿作業(yè)因故中斷，應(yīng)盡快恢復(fù)?；謴?fù)灌漿時(shí)使用開灌水灰比的漿液灌注。如注入率與中斷前接近可改用中斷前水灰比的漿液灌注；如恢復(fù)灌漿后，注入較中斷前減少較多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)報(bào)告監(jiān)理,研究相應(yīng)的施工措施。

(8)在灌漿過程中，當(dāng)變位置超過允許值200 μm，采用降壓措施灌漿，如變位置恢復(fù)或維持這一定值不再升高達(dá)30 min后，可逐級(jí)提高到原灌漿壓力灌注；如壓力升高而變?yōu)殡S之增加，則再降低壓力灌注，直至維持到灌漿結(jié)束。此段應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，直至合格為止；如恢復(fù)到原來灌漿壓力值而變位不增加，應(yīng)繼續(xù)灌注直至正常灌漿結(jié)束。

3質(zhì)量控制

建立、健全質(zhì)量檢查監(jiān)督體系，配備專職質(zhì)檢人員，指定完善的質(zhì)檢制度。隨時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)巡視，發(fā)現(xiàn)不符合安全操作規(guī)程作業(yè)及安全隱患，及時(shí)進(jìn)行處理或制訂完善的質(zhì)檢制度。

3.1灌漿施工過程中質(zhì)量控制

(1)施工過程中嚴(yán)格按照技術(shù)要求和國家規(guī)范進(jìn)行，采用質(zhì)檢員跟班的方式管理，實(shí)行嚴(yán)格的“三檢一驗(yàn)”制度和終孔驗(yàn)收制度，及時(shí)解決施工中的技術(shù)問題，并檢查施工質(zhì)量。

(2)灌漿作業(yè)過程中，嚴(yán)格控制灌漿段長(zhǎng)、灌漿壓力及漿液水灰比，對(duì)灌漿壓力和漿液水灰比及時(shí)進(jìn)行記錄，以確保灌漿質(zhì)量；及時(shí)整理原始資料和施工記錄，分析施工質(zhì)量及效果，對(duì)不合格的孔段采取補(bǔ)救措施。

(3)鉆孔過程中，嚴(yán)格控制鉆孔孔斜，若發(fā)現(xiàn)鉆孔孔向偏差，應(yīng)及時(shí)糾偏。

(4)帷幕灌漿的封孔質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行抽查,抽查孔數(shù)為灌漿孔的5 %,且每個(gè)壩段或每個(gè)單元至少抽查1個(gè),若抽查不合格,應(yīng)加倍抽查。

3.2灌漿結(jié)束后質(zhì)量控制

帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合對(duì)施工記錄、成果資料和檢驗(yàn)測(cè)試資料的分析綜合評(píng)定。

按監(jiān)理工程師指示布置檢查孔，其鉆孔位置選擇及要求為：

(1)帷幕中心線上。

(2)巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位。

(3)注入量大的孔段附近。

(4)灌漿情況不正常以及分析認(rèn)為帷幕灌漿質(zhì)量有問題的部位。

(5)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)在該部位灌漿結(jié)束14 d后進(jìn)行；并在灌漿結(jié)束后7 d或監(jiān)理工程師指示的時(shí)間內(nèi)，將有關(guān)資料提交監(jiān)理人，以便確定檢查孔的位置。

(6)帷幕灌漿檢查孔數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的10%，但一個(gè)單元工程內(nèi)至少布置1個(gè)檢查孔。

(7)帷幕灌漿檢查孔按技術(shù)要求的規(guī)定提取巖芯，繪制鉆孔柱狀圖。

(8)帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)壓水試驗(yàn)透水率合格標(biāo)準(zhǔn)見技術(shù)要求。

(9)檢查孔的鉆孔取芯要求與先導(dǎo)孔相同。

4結(jié)論

藏木水電站壩基帷幕灌漿施工工藝嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求完成,從下游排、上游排、中間排以及各排孔綜合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔的單位注入量來看,都呈現(xiàn)遞減趨勢(shì),且成果與壓水試驗(yàn)成果相對(duì)應(yīng),符合一般灌漿規(guī)律。從帷幕灌漿成果分析看,又能證明施工過程是得到控制的,通過帷幕灌漿,使壩基巖體的各方面性能都得到了提高,灌漿效果顯著,施工質(zhì)量?jī)?yōu)良,滿足施工規(guī)范要求,大壩擋水防滲處于受控狀態(tài)。

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[作者簡(jiǎn)介]李宏義(1989～)，男，學(xué)士，主要從事水利水電施工管理工作。

【中圖分類號(hào)】TV543+.5

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-11-15