復(fù)雜地質(zhì)條件灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量管理措施分析

吳 偉

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

復(fù)雜地質(zhì)條件灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量管理措施分析

吳 偉

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

崔家營(yíng)工程壩址區(qū)基巖構(gòu)造復(fù)雜，溶洞串通，涌水量大且壓力較高，基礎(chǔ)灌漿一定要嚴(yán)格考察巖層縫隙發(fā)育，結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇適宜的灌漿技術(shù)和質(zhì)量管理措施，并使灌漿施工技術(shù)的理論研究與實(shí)際應(yīng)用水平得到提高。

復(fù)雜地質(zhì) 灌漿 施工技術(shù) 質(zhì)量管理措施

1 工程概況

崔家營(yíng)工程壩址區(qū)基巖大部分被第四系土層所覆蓋，露頭少，僅右側(cè)河床中有零星露頭(礁石)?；鶐r為白堊系鈣泥質(zhì)礫巖、泥巖和震旦系白云巖、硅質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖、板巖和片巖。

壩址區(qū)震旦系巖層構(gòu)造復(fù)雜。根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)分析，壩址區(qū)共揭露斷層16條。其中，F(xiàn)4、F6和F1規(guī)模較大，破碎帶寬度10m左右，除F9、F15斷層穿過(guò)白堊系外，其余均為基底斷層，發(fā)育于震旦系地層之中，基本未切穿上部白堊系地層。

壩址區(qū)碳酸鹽巖主要為硅質(zhì)白云巖、白云巖，巖溶發(fā)育以溶洞和溶隙為主。溶洞大多被充填，連通性差，基巖面以下0～25m范圍內(nèi)巖體溶蝕較強(qiáng)，以下巖體溶蝕較弱。白堊系鈣泥質(zhì)礫巖巖溶較發(fā)育，溶洞中無(wú)充填或砂泥質(zhì)充填。

壩址區(qū)白堊系鈣泥質(zhì)礫巖巖體溶蝕風(fēng)化，規(guī)模較大的有RF1溶蝕風(fēng)化帶，沿著該帶形成一條大的深坑，基巖出露高程比四周低得多，巖石局部呈泥包石狀，巖體工程性狀差。還有泥巖、泥灰?guī)r呈層狀分布，泥巖全風(fēng)化呈可塑狀態(tài)，工程性狀極差，可灌性較差。

2 灌漿施工技術(shù)

在灌漿過(guò)程中一定要按照相關(guān)規(guī)定要求來(lái)進(jìn)行灌漿工作，并且需要注意以下要求:一定要保證灌漿孔的個(gè)數(shù)不大于3個(gè)，或者說(shuō)等于3個(gè)；在進(jìn)行灌漿時(shí)，一定要事先對(duì)灌漿機(jī)械進(jìn)行嚴(yán)格檢查；為了使保漿液質(zhì)量能夠達(dá)到要求，在進(jìn)行配比時(shí)，一定要按照相關(guān)要求進(jìn)行配比，比例合理，而不是一味地憑經(jīng)驗(yàn)；在灌漿工作中，一定要嚴(yán)格考察施工的巖層，一定要嚴(yán)格考查縫隙，結(jié)合實(shí)際施工情況，規(guī)劃不同的灌漿試驗(yàn)區(qū)，最終選擇適宜的灌漿工藝參數(shù)。

2.1 灌漿試驗(yàn)區(qū)

(1)船閘與泄水閘17#～20#孔段是硅質(zhì)白云巖，白云巖壩段對(duì)于巖溶不發(fā)育或發(fā)育較弱的地段，灌漿試驗(yàn)壓力為0.4MPa～1.8MPa。其中混凝土與基巖接觸段灌漿試驗(yàn)段長(zhǎng)為2.5m～3.0m(蓋重2.5m～3.0m)時(shí)，壓力采用0.5MPa，蓋重大于3.0m時(shí)壓力為0.6MPa；第二段段長(zhǎng)為5m，壓力采用1.0MPa、1.2MPa、1.5MPa、1.8MPa四個(gè)壓力級(jí)別進(jìn)行，若遇巖溶、斷層、風(fēng)化巖體不能止水止?jié){的段次，阻塞置于混凝土內(nèi)時(shí)，灌漿壓力采用0.6MPa；對(duì)于巖溶發(fā)育的地段，由于溶洞的存在，開(kāi)始可能不起壓，則首先進(jìn)行充填灌漿，待充填完成后，再采用以上壓力進(jìn)行灌漿，最終保證達(dá)到以上終灌壓力；

(2)泄水閘和廠房段是斷層帶部位，灌漿試驗(yàn)壓力采用0.2MPa～1.2MPa。其中混凝土與基巖接觸段段長(zhǎng)為2.0m，壓力采用0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa四個(gè)壓力級(jí)別試驗(yàn)；第二段采用0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1.2MPa四個(gè)壓力級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)。白堊系泥質(zhì)礫巖、強(qiáng)溶蝕風(fēng)化礫巖灌漿試驗(yàn)壓力采用0.2MPa～1.0MPa，其中混凝土與基巖接觸段段長(zhǎng)為2.0m，壓力采用0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa四個(gè)壓力級(jí)別試驗(yàn)；第二段采用0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa四個(gè)壓力級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)。白堊系鈣泥質(zhì)礫巖膠結(jié)良好，其中發(fā)育溶隙和溶洞，一般巖石的透水率為10Lu～30Lu，通過(guò)試驗(yàn)確定可以承受較大的灌漿壓力，故試驗(yàn)壓力采用0.4MPa～1.5MPa，其中混凝土與基巖接觸段段長(zhǎng)為2m，壓力采用0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa四個(gè)壓力級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)；第二段采用0.7MPa、0.9MPa、1.2MPa、1.5MPa四個(gè)壓力級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)。

在每一灌漿試驗(yàn)區(qū)內(nèi)，按上述要求、施工程序和方法進(jìn)行試驗(yàn)，檢查灌漿效果，整理分析各序孔和檢查孔的單位吸水率、單位耗灰量等的試驗(yàn)資料。

2.2 變漿標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)灌漿壓力保持不變而注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，此時(shí)不得改變水灰比。當(dāng)某一比級(jí)漿液量達(dá)到300L以上，或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)顯著變化時(shí)，應(yīng)換濃一級(jí)漿液灌注。當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

2.3 注入量與壓力控制

(1)各灌漿段灌漿試驗(yàn)過(guò)程中的壓力值，不能一次升至該段預(yù)定壓力值，必須分級(jí)升壓，待各分段壓力段的壓力值及漿液注入流量趨于穩(wěn)定時(shí)才升壓；當(dāng)注入率較小的灌段，壓力自動(dòng)上升時(shí)，視具體情況盡量降壓加大孔內(nèi)漿液循環(huán)量后再升壓，以防止回漿管路堵塞和盡量增加漿液灌入量，當(dāng)注入量小于10L/min時(shí)，根據(jù)情況，分級(jí)提升壓力至相應(yīng)灌漿段的設(shè)計(jì)壓力上限值，并可考慮采用較大的脈沖壓力(根據(jù)抬動(dòng)觀測(cè)控制)打通灌漿通道，視注入率變化情況，通過(guò)降壓、升壓灌注等措施，盡量增加注入率，使灌段達(dá)到最理想的灌漿效果。

(2)當(dāng)灌段吸漿量達(dá)到或大于30L/min時(shí)，采用設(shè)計(jì)壓力的下限值，仍大于30L/min時(shí)，須打開(kāi)回漿管，將壓力下卸，使注入量減至30L/min以下。

(3)注入量10L/min～30L/min，保持設(shè)計(jì)中間灌漿壓力值。灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因(是否有串、冒漿及抬動(dòng)現(xiàn)象)，為避免抬動(dòng)破壞，壓力控制在使注入率突然增大的“臨界壓力值”之下進(jìn)行間歇灌注，通過(guò)三次間歇灌注，若壓力沒(méi)有明顯自動(dòng)回升趨勢(shì)，則可以此“臨界壓力值”灌注至結(jié)束，若壓力能自動(dòng)回升，則盡量按原壓力灌注至結(jié)束，若壓力仍不升反降則待凝12h～24h。

2.4 灌漿結(jié)束與封孔

在設(shè)計(jì)灌漿壓力下當(dāng)注入率不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min后結(jié)束。封孔方式，封閉法灌漿結(jié)束后，采用“全孔灌漿封孔法”，其它方式灌漿結(jié)束后封孔可采用“導(dǎo)管注漿封孔法”或“全孔灌漿封孔法”。封孔壓力為該孔灌漿壓力。

3 復(fù)雜地質(zhì)灌漿技術(shù)

3.1 灌漿方案及調(diào)整

泄水閘12#～14#壩段，鉆孔檢查發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶為角礫石，巖體破碎，膠結(jié)差，風(fēng)化強(qiáng)烈，溶蝕強(qiáng)烈，且形成溶洞互通，溶蝕范圍較廣且嚴(yán)重，透水性強(qiáng)，涌水量大，通過(guò)鉆孔施工過(guò)程中量測(cè)，最大涌水量為300L/min，最大涌水壓力為1MPa。

這種特殊情況下，固結(jié)灌漿在不產(chǎn)生基礎(chǔ)混凝土抬動(dòng)的前提下，最多可采取2～3孔同時(shí)灌漿，灌漿壓力適當(dāng)加大，從低到高，最大不超過(guò)1MPa，接觸段的壓力不得大于0.6MPa，必要時(shí)可摻入速凝材料，或采取水泥砂漿灌注，固結(jié)灌漿先分別對(duì)每個(gè)壩段的周邊孔進(jìn)行灌漿封閉地下水道，然后再對(duì)壩段中間的孔灌漿，固結(jié)灌漿時(shí)采用限量、待凝、灌漿、中間孔不限流、不限量不待凝灌漿，因此對(duì)12#～14#壩段固結(jié)灌漿作出以下調(diào)整。

(1)按原設(shè)計(jì)梅花型布孔不變，按排分序，從14#壩段向12#壩段分壩段逐漸推進(jìn)施工(11#和15#壩段固結(jié)灌漿已經(jīng)正常結(jié)束)，且已經(jīng)施工的孔位作廢，必須全部重新進(jìn)行灌漿，以保證壩段固結(jié)灌漿整體性和灌漿質(zhì)量；

(2)固結(jié)分為Ⅰ、Ⅱ序孔，先施工I序孔再施工II序孔，先施工上下游兩條邊上的孔位以封閉地下水源頭，再施工左右側(cè)兩條邊上的孔，逐漸封閉涌水通道；

(3)孔位順序，同時(shí)施工孔與孔之間保持相隔2個(gè)以上的孔位，防止互相串通；

(4)采用風(fēng)動(dòng)潛孔鉆和地質(zhì)鉆機(jī)造孔，孔內(nèi)涌水量大于100L/min，涌水壓力大于0.3MPa時(shí)，則改用地質(zhì)鉆機(jī)擴(kuò)孔至φ150mm～φ168mm，盡量清除其充填物，結(jié)合具體的施工條件，可采用風(fēng)水輪換沖洗干凈后，回填混凝土、毛石或級(jí)配骨料后進(jìn)行水泥砂漿或純水泥濃漿灌注，水泥砂漿配合比為0.5∶1∶0.6，水泥濃漿為0.5∶1。

(5)對(duì)壓水呂容值在25lu/min以下的孔段采用純水泥漿灌注，開(kāi)灌水灰比為2∶1，逐級(jí)變漿至結(jié)束，灌漿采用純壓式灌漿法，此工法施工簡(jiǎn)單，工效快，且漿液流速慢容易沉淀，適合該部位的灌漿施工。鉆孔資料表明，12#～14#壩塊的混凝土與基巖的接觸段及基巖3m～5m以下均已被地下承壓水掏空，為了確?；鶐r面上的水工建筑物的穩(wěn)定和安全，灌漿時(shí)可采取不待凝、不限量，一次性充填滿的灌漿方式，使灌漿壓力和流量達(dá)到正常結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 灌漿施工異常情況處理

灌漿過(guò)程中如地表發(fā)生冒(漏)漿現(xiàn)象時(shí)，根據(jù)冒(漏)漿量的大小，采用下述方法處理：

(1)冒漿量較小時(shí)，可不作專門(mén)處理按正常灌漿方式灌注至灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；

(2)冒漿量較大時(shí)，采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌注等方法處理，輔以采取嵌縫、地表封堵方法處理；

(3)鉆孔穿過(guò)斷裂構(gòu)造發(fā)育帶，發(fā)生塌孔、掉塊或集中滲漏時(shí)，立即停鉆，查明原因，采取壓縮段長(zhǎng)進(jìn)行灌漿，處理合格后再進(jìn)行下一段的鉆灌作業(yè)；

(4)鉆灌過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)灌漿孔串通時(shí)，查明串通量和串通孔數(shù)、范圍，采取封孔方式或并灌工藝，并灌時(shí)分段分孔升壓和結(jié)束灌漿，防止發(fā)生抬動(dòng)變形。有涌水的固結(jié)灌漿孔測(cè)定孔口壓力，灌漿壓力等于設(shè)計(jì)壓力加孔口壓力，加入速凝劑，采取待凝灌漿方式等綜合措施處理；

(5)如遇注入率大、灌漿難以正常結(jié)束的孔段時(shí)，應(yīng)暫停灌漿作業(yè)，對(duì)灌漿影響范圍內(nèi)的地下溶槽、溶洞、斷層，灌漿時(shí)采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時(shí)亦可摻加適量速凝劑灌注，再重新掃孔、補(bǔ)灌。

灌漿資料整理完畢后，根據(jù)聲波檢查和鉆孔檢查，發(fā)現(xiàn)局部存在一定的灌漿質(zhì)量稍差，必須進(jìn)行局部的補(bǔ)充鉆灌處理。

4 灌漿施工的質(zhì)量管理措施

4.1 加強(qiáng)內(nèi)部質(zhì)量管理和監(jiān)督體系

質(zhì)量管理的重點(diǎn)是加強(qiáng)內(nèi)部質(zhì)量管理水平，只有內(nèi)部質(zhì)量管理水平達(dá)到要求才能使外部質(zhì)量具有保障性，內(nèi)部管理的主要組成部分有內(nèi)部監(jiān)督體系與質(zhì)量的監(jiān)控，只有體制完善，后續(xù)工作展開(kāi)才能有序可行。結(jié)合地質(zhì)情況復(fù)雜，成立由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位聯(lián)合組成的責(zé)任監(jiān)督小組，責(zé)任監(jiān)督小組每日召開(kāi)分析會(huì)，對(duì)施工情況進(jìn)行考核和監(jiān)督，此外還要按時(shí)對(duì)施工人員進(jìn)行考核和監(jiān)督。小組成員還要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，對(duì)施工進(jìn)行相應(yīng)的管理工作，這兩大因素決定著工程質(zhì)量。而且實(shí)際施工過(guò)程中，小組成員對(duì)獲取的數(shù)據(jù)要有衡量意識(shí)，從而避免出現(xiàn)不必要的問(wèn)題。

4.2 做好質(zhì)量檢查分析、總結(jié)

在內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)督管理和外部質(zhì)量監(jiān)督管理共同協(xié)作后，應(yīng)要采集相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)工作由灌漿施工人員來(lái)完成，相關(guān)人員對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析后，此外要認(rèn)真研究所得到的圖表，并對(duì)其做好總結(jié)工作，使最終得出的灌漿施工工程質(zhì)量具有安全性和合理性。

5 結(jié)語(yǔ)

崔家營(yíng)工程2009年投入運(yùn)行以來(lái)，通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)表明主體結(jié)構(gòu)物變形和位移滿足安全運(yùn)行要求。本案例通過(guò)理論結(jié)合實(shí)際，對(duì)壩基基礎(chǔ)固結(jié)灌漿工藝和質(zhì)量監(jiān)管進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，對(duì)不良復(fù)雜地質(zhì)情況下固結(jié)灌漿有一定的指導(dǎo)意義。灌漿施工技術(shù)是在水利水電施工過(guò)程中不可或缺的重要組成部分，在實(shí)際施工過(guò)程中情況相對(duì)復(fù)雜，所以，施工管理和技術(shù)人員一定要增強(qiáng)灌漿施工質(zhì)量意識(shí)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)復(fù)勘的具體情況，對(duì)灌漿施工技術(shù)的要點(diǎn)難點(diǎn)具有充分的把握，相關(guān)責(zé)任人員要提高質(zhì)量監(jiān)督管理的水平，內(nèi)部質(zhì)量監(jiān)督管理和外部質(zhì)量監(jiān)督管理共同協(xié)作，才能最終做到“百年大計(jì)、質(zhì)量第一”的標(biāo)準(zhǔn)，促使灌漿方法的理論研究與實(shí)際應(yīng)用水平得到提高。

吳 偉(1973.10-)，男，湖北襄陽(yáng)人，本科，工程師，主要從事水利水電工程施工管理和施工技術(shù)工作。

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