昆明市某水庫大壩基礎(chǔ)灌漿施工方案研究

王曉東+李小萌+黃海云

摘要： 本文介紹了昆明市某水庫大壩基礎(chǔ)灌漿的施工方案及工藝，包括固結(jié)灌漿位置、技術(shù)參數(shù)、施工過程的要求及出現(xiàn)特殊問題時(shí)處理的方法以及要求。通過現(xiàn)場勘查并結(jié)合相關(guān)規(guī)范，提出一套適合該工程的灌漿方案，可為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供一定的借鑒作用。

Abstract： This paper introduces the construction scheme and technology of grouting foundation of a dam foundation in Kunming， including the requirements of consolidation grouting position， technical parameters， construction process and the treatment for special problems. Through the site investigation and the relevant specification， a set of grouting scheme suitable for the project is proposed， which can provide some reference for the design and construction of similar engineering.

關(guān)鍵詞： 灌漿；大壩基礎(chǔ)；特殊問題；方案

Key words： grouting；dam foundation；special problem；scheme

中圖分類號(hào)：TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）15-0074-02

1 工程及地質(zhì)概況

該水庫工程位于昆明市掌鳩河干流上。水庫工程樞紐建筑物由大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪隧洞及輸水隧洞組成，大壩、溢洪道、泄洪隧洞、輸水隧洞為3級(jí)建筑物，溢洪道消力池出口明渠、泄洪洞消力池出口明渠等次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)[1]。

水庫是一座解決掌鳩河下游城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村人畜飲水和灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水等綜合利用的水利樞紐工程。工程規(guī)模為中型，工程等別Ⅲ等。水庫壩址距昆明市約124km。

水庫徑流區(qū)處掌鳩河云龍水庫流域下游，地勢東西兩邊高中部低，西部地形分水嶺位于臥嶂山一帶，最大高程2885.3m；東部地形分水嶺位于卓干山一帶，最大高程2803.2m。測區(qū)內(nèi)一般高程為1810-2280m，相對(duì)高差470m。本文依據(jù)現(xiàn)代地形地貌成因和形成特征可將該區(qū)劃分為侵蝕構(gòu)造堆積的低中山-河谷地貌和構(gòu)造剝蝕之夷平面地貌這兩大地貌類型。

侵蝕構(gòu)造堆積的中低山-河谷地貌類型：主要分布于1900m高程以下庫盆內(nèi)，兩岸岸坡一般較為險(xiǎn)峻，一般地形坡度35-65°。局部地段為陡崖，谷底寬度30-100m，河谷斷面一般呈“U” 型局部地段為“V”型，河流縱比降約20‰。

構(gòu)造剝蝕之夷平面地貌類型：主要分布于1900-2000m高程以內(nèi)，山頂多為緩坡，局部平坦，一般地形坡度5-10°，沖溝發(fā)育，地形不完整。

2 灌漿材料

根據(jù)施工圖紙或監(jiān)理人指示，灌漿選用的水泥品種為：普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，用于回填灌漿的水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5，用于帷幕灌漿和固結(jié)灌漿的水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5[2]。

灌漿用水符合JGJ63-89第3.0.4條的規(guī)定，拌漿水的溫度不得高于40℃[2]。

摻合料：在灌漿漿液中如果要摻入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等摻合料，各種摻合料質(zhì)量應(yīng)符合SL62-94的規(guī)定，其摻入量通過試驗(yàn)確定，試驗(yàn)成果報(bào)監(jiān)理工程師審批[3]。

外加劑：水泥漿液中可摻入速凝劑、減水劑、穩(wěn)定劑以及監(jiān)理人指示或批準(zhǔn)的其它外加劑，各種外加劑的質(zhì)量符合SL62-94的規(guī)定，其最優(yōu)摻加量通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定，試驗(yàn)成果報(bào)送監(jiān)理人，所有能溶于水的外加劑以水溶液狀態(tài)加入[3]。

3 基礎(chǔ)灌漿施工

3.1 固結(jié)灌漿位置及施工技術(shù)參數(shù)

固結(jié)灌漿施工部位包括溢流壩邊坡、破碎的溢洪道基礎(chǔ) 、護(hù)坦 、非溢流壩段及廠房擋水結(jié)構(gòu)前邊坡、廠房基坑固結(jié)孔、廊道固結(jié)孔、面板堆石壩趾板固結(jié)孔。在壩0-014.60～壩0+218.40m心墻壩基礎(chǔ)范圍進(jìn)行固結(jié)灌漿，在帷幕灌漿上、下游各布置2排固結(jié)灌漿孔，排距為1.5m，孔距為3.0m，孔深5m，梅花型布置[4]。

防滲標(biāo)準(zhǔn)：巖石透水率q≤10Lu。如施工設(shè)計(jì)、圖紙、監(jiān)理有規(guī)定，按設(shè)計(jì)、圖紙、監(jiān)理要求進(jìn)行鉆孔灌漿參數(shù)的調(diào)整[4]。

3.2 灌漿施工方法

根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62-94）的要求：進(jìn)行固結(jié)灌漿時(shí)，如鉆孔中巖石灌漿段長度不大于6m時(shí)，可一次灌漿[3]。因本次固結(jié)灌漿全部鉆孔深度均為5m，故本次固結(jié)灌漿采用全孔一次性灌漿法，即造孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深（5m）時(shí)，安裝栓塞進(jìn)行灌漿[3]。

灌漿施工程序是：放線布孔→鉆機(jī)安裝→校核立軸垂直度→造孔→基巖沖洗孔→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔→終孔。

3.2.1 鉆孔

放線布孔：根據(jù)設(shè)計(jì)提供的實(shí)地相關(guān)樁號(hào)和施工圖紙，采用經(jīng)緯儀和鋼尺放線布孔，保證孔位偏差小于±10cm。孔位從下游開始分別為第1排、第2排、第3排、第4排，孔號(hào)從左至右開始。

鉆機(jī)安裝：采用經(jīng)緯儀校核軌道中心線，確認(rèn)其與鉆孔連線一致后，并上面安裝鉆機(jī)等機(jī)件。以上鉆機(jī)的安裝做到有牢靠的底座，平穩(wěn)的機(jī)架和可靠的緊固件，每一道安裝工序完畢，用水平尺校核，以保證機(jī)架平面水平。

校核鉆機(jī)立軸垂直度：鉆機(jī)安裝就緒后，開孔前由工程技術(shù)人員用羅盤校核立軸垂直度，達(dá)到要求后方準(zhǔn)開鉆。

造孔：采用硬質(zhì)合金和金剛石清水正循環(huán)鉆進(jìn)。開孔口徑一般為Ф91mm，終孔口徑Ф91-Ф75mm，在鉆進(jìn)過程中遇掉塊、坍孔、漏水等異常情況，并詳細(xì)進(jìn)行記錄。

孔斜方向：本次固結(jié)灌漿鉆孔全部為鉛垂孔。

3.2.2 鉆孔沖洗與壓水試驗(yàn)

①鉆孔沖洗：灌漿孔段造孔完畢先進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗時(shí)間可至回水清凈時(shí)停止，沖洗壓力為本段灌漿壓力的80%，壓力不大于1MPa。

②壓水試驗(yàn)：鉆孔沖洗后接著進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)孔數(shù)不少于總孔數(shù)的5%即可，故本次固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)為每20孔進(jìn)行一次壓水試驗(yàn)，可有效地提高施工效率。壓水試驗(yàn)最大壓力為灌漿壓力的80%。壓水試驗(yàn)成果用透水率（Lu）表示，按下面公式計(jì)算：q=Q/PL

式中：q-巖體透水率（Lu）；Q-壓入流量（L/min）；P-試段內(nèi)全壓力（MPa）；L-試段長度（m）。

本次固結(jié)灌漿按設(shè)計(jì)選用壓力為0.2-0.5MPa，實(shí)際使用壓力以不對(duì)灌漿蓋板產(chǎn)生抬動(dòng)為準(zhǔn)，在灌漿及壓水過程中均使用抬動(dòng)觀測，以保證壓力不對(duì)蓋板產(chǎn)生抬動(dòng)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為抬動(dòng)不大于200μm。

3.3 漿液的使用及變換

3.3.1 漿液配比

本次固結(jié)灌漿采用純水泥漿，水灰比3：1、2：1、1：1、0.6：1（或0.5：1）四個(gè)比級(jí)。按由稀至濃的原則逐級(jí)變換使用，當(dāng)鉆進(jìn)時(shí)不返水或灌漿時(shí)不起壓時(shí)，提高起灌濃度為2：1。

其中變漿的原則為：①當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變漿液配比。②當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá)30min而灌漿壓力或注入率無變化或無顯著變化時(shí)，應(yīng)該濃一級(jí)水灰比。

3.3.2 特殊情況處理

在灌漿過程中，灌漿段可能出現(xiàn)冒漿、串漿、大裂隙等現(xiàn)象，可按下述的方法處理。

①冒漿處理。

1）冒漿量小，一般采用減壓灌注處理，同時(shí)對(duì)冒漿點(diǎn)進(jìn)行封堵，經(jīng)過20-30min后，逐漸提高灌漿壓力，恢復(fù)灌漿。

2）冒漿量大，采用降壓處理后還繼續(xù)冒漿，則可越級(jí)使用濃漿灌注，灌漿壓力逐漸提高時(shí)，恢復(fù)至原來的漿液濃度繼續(xù)灌注至達(dá)結(jié)束條件。

3）如果用降壓和改變漿液濃度的方法處理后，還繼續(xù)冒漿，則作間歇灌漿，即停灌一段時(shí)間，待漿液失水初凝再灌。

②串漿處理。如果被串孔處在停歇時(shí)間，直接對(duì)其封堵，如果被串孔處在鉆進(jìn)中，則立即停鉆起鉆，對(duì)其進(jìn)行封堵，灌漿孔正常灌注結(jié)束。

③大裂隙的處理。一般采用間歇灌注（停15-20min），讓裂縫回彈閉合再灌注，如果不再冒漿，可按正常灌漿繼續(xù)下去，如果還在繼續(xù)冒漿，則經(jīng)過停歇灌注三次后便結(jié)束灌漿。

④出現(xiàn)冒漿、串漿或大裂隙的孔段，為確保灌漿質(zhì)量灌后均要求做壓水檢查，若檢查不合格，便進(jìn)行復(fù)灌，直至合格為止。

⑤對(duì)大的吸漿段灌漿的處理：當(dāng)單位注入量已達(dá)800kg/m時(shí)，可采用降低灌漿壓力、加大漿液濃度和限流等措施處理。

3.4 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

固結(jié)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min，灌漿可結(jié)束。

①封孔：固結(jié)灌漿孔封孔采用全孔壓力灌漿封孔法，因本次固結(jié)灌漿灌段長均為5m，可一次性灌注，故灌漿結(jié)束后即可封孔。②質(zhì)量檢查：固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查采用鉆孔壓水試驗(yàn)的方法，檢查孔數(shù)量為灌漿孔數(shù)量的5%，檢查孔的施工待單元內(nèi)全部灌漿孔結(jié)束3天后即可進(jìn)行。本次固結(jié)灌漿按設(shè)計(jì)劃30m為一單元，檢查孔檢查合格標(biāo)準(zhǔn)為壓水試驗(yàn)q≤5Lu，質(zhì)量評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)為：試段的合格率為80%以上，不合格試段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的50%，且不集中，灌漿質(zhì)量可評(píng)為合格。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)該水庫工程地質(zhì)勘查及對(duì)實(shí)際工程條件的調(diào)查，并結(jié)合相關(guān)建設(shè)規(guī)范對(duì)該水庫大壩基礎(chǔ)灌漿做出了一套合適的施工方案，且在施工過程中對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)和分析，通過取芯和壓水實(shí)驗(yàn)檢查，灌漿效果良好，說明設(shè)計(jì)方案和施工工藝是合理的。

參考文獻(xiàn)：

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