某水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿施工方案研究

王海旭+李小萌

摘要： 帷幕灌漿施工是防滲處理的主要施工手段，對水利建筑物的安全及有效運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。本文結(jié)合昆明市某水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿工程實例，通過對大壩基礎(chǔ)的施工方案研究，以及在遇到特殊問題時的處理方法，闡述了在相類似的工程條件下對大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿施工工藝選取和應(yīng)對措施，并對其工程的設(shè)計和施工提供一定的借鑒作用。

Abstract： Curtain grouting construction is the main construction method of anti-seepage treatment， which plays a key role in the safety and effective operation of water conservancy buildings. Based on the example of the foundation curtain grouting project of a reservoir dam in Kunming， this paper studies the construction program of the dam foundation and treatment measures in case of special problems， expounds the selection and countermeasures of the curtain grouting construction technology under the similar engineering conditions， to provide reference for the design and construction of the project.

關(guān)鍵詞： 大壩帷幕灌漿；施工工藝；壓水試驗；方案

Key words： dam curtain grouting；construction technology；water pressure test；program

中圖分類號：TV543+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）17-0118-03

1 工程概況

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，臨時建筑物為5級[1]。

水庫壩址距團(tuán)街鎮(zhèn)約8km，距祿勸縣城約49km，距昆明市約124km。水庫壩址距下游約2km的團(tuán)街電站需利用電站引水渠道進(jìn)行公路的改擴(kuò)建，團(tuán)街電站至團(tuán)街鎮(zhèn)需利用團(tuán)街電站的進(jìn)廠公路進(jìn)行改擴(kuò)建，團(tuán)街鎮(zhèn)至祿勸縣城為縣道X027（新建2級公路祿大路），祿勸縣城至昆明市為國道G108，滿足工程對外交通公路運(yùn)輸要求。

2 帷幕灌漿施工

結(jié)合工程實際情況帷幕灌漿方式采用“孔口封閉、自上而下分段、孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法”，遵循先導(dǎo)孔—下游排Ⅰ序孔—下游排Ⅱ序孔—下游排Ⅲ序孔—上游排Ⅰ序孔—上游排Ⅱ序孔—上游排Ⅲ序孔的“分排分序逐漸加密”的原則施工[2]。

2.1 帷幕灌漿鉆孔

①帷幕灌漿孔為鉛垂孔，鉆孔孔徑：開口孔徑110mm或130mm，終孔口徑76mm或91mm；先導(dǎo)孔孔徑與檢查孔孔徑相同。鉆機(jī)采用XY-2PC型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)清水鉆進(jìn)。鉆孔按分序分段進(jìn)行，鉆孔深度必須符合灌漿孔深要求。

②帷幕灌漿先導(dǎo)孔，孔徑φ91mm，終孔孔深達(dá)到設(shè)計底線后，再加深5m。

③鉆孔過程中注意地層變化，回水顏色，特別是在斷層破碎帶、節(jié)理密集或涌水地段，需做詳細(xì)記錄。若有較大異?，F(xiàn)象，及時向工程師匯報、商討適宜的處理措施。若終孔時遇到大的斷層、溶洞、則終孔孔深必須按照監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行加深。

④按照監(jiān)理工程師要求，鉆觀測孔、檢查孔及其它鉆孔，鉆取巖芯，并按照取芯順序進(jìn)行統(tǒng)一編號，填牌裝箱，同時描述巖芯和繪制鉆孔柱狀圖[3]。

⑤要求鉆取芯樣的回次進(jìn)尺不超過3m，若發(fā)現(xiàn)芯樣存在異常情況，比如磨損等，應(yīng)及時將其取出，除非監(jiān)理工程師特別指出，否則對于≧1m的鉆進(jìn)循環(huán)，如果芯樣獲得率<80%，那么接下來需要依次將循環(huán)深度減少50%，直到1m的鉆進(jìn)循環(huán)減少到50cm為止。若芯樣的回收率很低，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行修正。

⑥由于很多因素都能夠反映巖石或混凝土特性，比如芯樣長度、鉆孔沖洗水等，因此在實際鉆孔時應(yīng)對這些因素進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并及時提交給監(jiān)理工程師[4]。

⑦按照監(jiān)理工程師要求，將所有芯樣放在指定的位置，避免出現(xiàn)混亂。同時為每個芯樣拍兩張彩色照片，詳細(xì)記錄鉆孔操作，并將其交給監(jiān)理工程師。

⑧嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作灌漿孔的開孔孔位，要求其與設(shè)計位置的偏差不能超過10cm；只有在監(jiān)理工程師同意的前提下，才能改變孔位，要求將變更后的孔位記錄在案[5]。

⑨鉆孔過程中進(jìn)行孔斜測量，并采取控制孔斜措施。帷幕孔為垂直孔。在沒有特殊規(guī)定的情況下，鉆孔孔底最大允許偏差值不能超過表1的規(guī)定。

2.2 帷幕灌漿沖洗及壓水試驗

2.2.1 帷幕灌漿孔沖洗

在正式灌漿前應(yīng)先裂隙沖洗全部灌漿孔（段）。對于一些地質(zhì)較為復(fù)雜的區(qū)域來說，比如存在軟弱泥化夾層、溶洞、大裂隙、斷層等地質(zhì)的，應(yīng)由監(jiān)理工程師安排進(jìn)行沖洗，或者通過現(xiàn)場試驗確定合理沖洗方法。依照監(jiān)理工程師的指示，孔內(nèi)沖洗方法可用導(dǎo)管通入大流量水流，或者風(fēng)水聯(lián)合沖洗方法，從孔底向孔外沖洗；裂隙沖洗方法應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、現(xiàn)場灌漿試驗等因素確定最終的沖洗壓力，要求沖洗風(fēng)壓采用灌漿壓力的50%，壓力超過0.5MPa，采用0.5MPa；沖洗水壓采用灌漿壓力的80%，壓力超過1MPa時，采用1MPa。

觀察回水是否澄清，當(dāng)發(fā)現(xiàn)澄清十分鐘之后可以停止沖洗，同時要求總時間串通孔必須超過兩小時，單孔必須超過半小時，若發(fā)現(xiàn)回水沒有達(dá)到澄清標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)持續(xù)沖洗，確?？變?nèi)殘存的沉積物厚度≤20cm[6]。完成沖洗操作后，該孔（段）立即連續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè)，一旦中斷時間超過一整天，那么沖洗操作失效，下次灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗[7]。

2.2.2 帷幕灌漿壓水試驗

①為便于分析判斷灌漿效果，在帷幕灌漿孔巖石裂隙沖洗結(jié)束后，應(yīng)按照監(jiān)理工程師要求采取多種方法進(jìn)行壓水試驗，比如“五點法”、 “單點法”、簡易壓水”等。

②在裂隙沖洗后進(jìn)行簡易壓水試驗。壓力為灌漿壓力的80%，若其>1MPa，采用1MPa；壓水20min，每5min測一次壓水流量，計算流量結(jié)果取穩(wěn)定后的流量，用透水率表示成果。

2.3 帷幕灌漿施工措施

①帷幕灌漿水灰比在沒有特殊規(guī)定的情況下按SL62-94規(guī)范3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1（W/C）進(jìn)行施灌，漿液由稀到濃逐級變換，集中制漿站配制0.5：1的純水泥漿輸送到各灌漿機(jī)組，各灌漿機(jī)組按灌漿時的要求進(jìn)行濃改稀調(diào)配使用。

②在同一單元內(nèi)的帷幕灌漿孔分三個次序（一次序、二次序、三次序）進(jìn)行施工，先導(dǎo)孔在一次序孔中選定。

③帷幕灌漿方法：按監(jiān)理人指示可選用孔口封閉灌漿法分段灌漿。

④第一段設(shè)孔口管，并進(jìn)行待凝。

⑤基巖灌漿段長度宜采用5～6m，可依據(jù)實際情況彈性加長或者縮減，但原則上不能超過10m，若孔段孔口無涌水，那么灌漿結(jié)束后不待凝，但一些地質(zhì)較為復(fù)雜的地區(qū)除外，確定地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域的待凝時間時應(yīng)綜合考慮工程師要求和地質(zhì)條件。

⑥帷幕灌漿壓力：按照相關(guān)責(zé)任人的要求選擇各段灌漿壓力數(shù)值，盡量縮小灌漿壓力到設(shè)計值的時間，接觸段和注入率大的孔段應(yīng)分段升壓。

⑦灌漿時，若發(fā)現(xiàn)吸漿量不變，壓力均勻提高，或者壓力保持不變，吸漿量均勻減少的情況，應(yīng)在不改變水灰比的前提下繼續(xù)灌注。

⑧當(dāng)灌注時間已達(dá)1h，或某一級漿液灌入量已達(dá)300L以上，但是注入率和灌漿壓力依然沒有明顯變化時，可選擇換濃一級水灰比漿液灌注，當(dāng)注入率大于30L/min，可越級變濃。

⑨若在灌漿過程中發(fā)現(xiàn)被灌漿液變濃，應(yīng)及時檢測并詳細(xì)記錄漿液比重與原配漿液比重，盡快找到原因及解決方案。

2.4 帷幕灌漿特殊情況處理

2.4.1 灌漿中發(fā)生串漿，采取下列處理措施：

①被串孔正在鉆進(jìn)，及時停鉆；

②在被串部位以上1～2m處塞入應(yīng)用灌漿塞；

③串漿量較小，可采取灌漿同時在被串孔內(nèi)通入水流。

2.4.2 有地下水涌出的灌漿孔，須測定涌水、流量、地下水壓力、水溫，灌漿時可適當(dāng)增加灌漿壓力，灌漿壓力必須大于地下水壓力。

2.4.3 必須持續(xù)開展被灌孔的灌漿工作，若不得不中斷應(yīng)采取如下措施：

①盡快恢復(fù)灌漿；

②當(dāng)中斷超過半小時立即沖洗，且沖洗無效后重灌；

③時使用最大水灰比，若復(fù)灌過程中出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時報給相關(guān)負(fù)責(zé)人，盡快找到解決方案，同時進(jìn)行詳細(xì)記錄；

④灌漿段位若灌入量大，無法及時結(jié)束灌漿時，才采取添加水玻璃、雙漿液等方法加速其凝固。

2.5 帷幕灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔

2.5.1 帷幕灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

①采用自上而下灌漿法時，灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是在規(guī)定壓力下，當(dāng)≤1L/min時，繼續(xù)灌注90min，或注入率≤0.4L/min時，繼續(xù)灌注60min。

②若孔段存在吸水不吸漿問題，無法滿足施工要求，應(yīng)及時報告給監(jiān)理工程師，并一同找到解決方案。

2.5.2 帷幕灌漿孔封孔

①若施工中采用自上而下分段灌漿法，應(yīng)采用“分段壓力灌漿封孔法進(jìn)行灌漿孔封孔。

②每個帷幕灌漿孔結(jié)束灌漿后，只有相關(guān)負(fù)責(zé)人驗收合格后才能開始下一階段的工作。

2.6 帷幕灌漿質(zhì)量檢查

2.6.1 帷幕灌漿質(zhì)量檢查應(yīng)以檢查孔壓水試驗成果為主，質(zhì)量評定應(yīng)綜合多項因素，比如測試成果、灌漿記錄、取巖芯資料、鉆孔等。

2.6.2 依照規(guī)定布置檢查孔，其鉆孔位置應(yīng)選在：

①帷幕灌漿質(zhì)量可能存在問題，或者灌漿情況不正常的部位；

②鉆孔偏斜過大的部位；末序孔注入量大的孔段附近；

③地質(zhì)條件較復(fù)雜的部位，比如巖石破碎、大孔隙、斷層等；

④帷幕中心線上。

2.6.3 帷幕灌漿檢查孔提取巖芯必須按招標(biāo)文件的規(guī)定進(jìn)行操作。

2.6.4 當(dāng)灌漿結(jié)束21天后，才能開展帷幕灌漿檢查孔壓水試驗。在未能試驗期間應(yīng)依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將相關(guān)資料提交給監(jiān)理人，以便其能夠及時的分析施工是否存在異常。

2.6.5 要求帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量不能少于灌漿孔總數(shù)的10%，至少布置一個檢查孔在一個單元工程。

2.6.6 確保每個帷幕灌漿的封孔質(zhì)量都符合要求。

2.6.7 帷幕灌漿壓水試驗合格標(biāo)準(zhǔn)：壩體與基巖接觸段及其下一段的透水率合格率為100%；再以下各段的合格率為90%以上；不合格段不集中，且透水率值低于設(shè)計規(guī)定值的100%，那么可認(rèn)為灌漿質(zhì)量合格。

2.6.8 灌漿結(jié)束后的幕體的單位吸水率要求q≤5Lu。

3 結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

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