五點法壓水試驗在閣山水庫工程固結(jié)灌漿工程質(zhì)量檢測中的應用

馬耀輝，李向東，熊復慧

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 工程概況

閣山水庫位于呼蘭河右岸支流諾敏河上，工程總投資38.52億元，建設總工期46個月。工程主要包括大壩、溢洪道、諾東及諾西灌溉輸水洞、電站及魚道。大壩、溢洪道、灌溉輸水洞、電站等主體建筑為2級建筑物，抗震設計烈度為6°，設計洪水標準為100 a一遇；下游消能防沖建筑物防洪標準為50 a一遇。正常蓄水位230.00 m，總庫容4.04億m3，興利庫容2.19億m3，防洪庫容0.81億m3。

壩址地處高平原區(qū)第四系洪積層，壩基上部為低液限黏土，下部為強透水的級配良好細礫層，底部為基巖。松散層滲漏以級配良好細礫層滲漏為主，基層為泥質(zhì)粉砂巖[1]。

受中國水利水電第四工程局有限公司閣山水庫工程一標段項目部的委托，對黑龍江省諾敏河閣山水庫工程第一標段閘室固結(jié)灌漿工程質(zhì)量進行檢測。

2 檢測項目及要求

單點法壓水試驗和五點法壓水試驗均是了解巖石透水性的一種方法。單點法是指壓水采用單一壓力，壓水時間20 min，以最終值計算透水率。例如，壓力為1.0 MPa,其壓水要求達到穩(wěn)定標準再結(jié)束。五點法是指由五個壓力過程，比如0.3 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa、0.6 MPa、0.3 MPa，五個壓力階段都至少壓水20 min并且每級壓水都需達到穩(wěn)定標準才能結(jié)束，五點法根據(jù)壓水成果可以判定其屬于層流、紊流、擴張、沖蝕、充填等五種壓水試驗曲線類型。兩種壓水具體壓力在工程中有不同規(guī)定，單點法多用于了解巖石透水性，五點法不僅可以掌握巖石透水性，而且可間接判斷巖石的耐壓性能及其他物理指標[2]。

根據(jù)兩種檢測方法特性及工程技術要求，采用五點法壓水試驗進行檢測，壓水試驗最大壓力選取為灌漿壓力的80%。工程設計透水率指標為不大于10 Lu。按照檢測規(guī)范要求及灌漿量，在固結(jié)灌漿影響區(qū)內(nèi)選取11個點做壓水試驗。

3 檢測方法

(1)洗孔。洗孔采用壓水法，洗孔時鉆具下到孔底，流量達到水泵最大出力。洗孔洗至回水為清潔時，且不小于15 min。

(2)試段隔離。下栓以前應對壓水試驗工作管進行檢查，不得有破裂、彎曲、堵塞等現(xiàn)象，接頭處應采取嚴格的止水措施。

栓塞應安設在巖石較光整的部位，定位應準確。

(3)水位觀測。下栓塞前應首先觀測1次孔內(nèi)水位，試段隔離后，再觀測工作管內(nèi)水位。工作管內(nèi)水位觀測應每隔5 min進行1次，當水位下降速度連續(xù)2次均小于5 cm/min時，觀測工作即可結(jié)束，用最后的觀測結(jié)果確定壓力計算零線。

(4)壓力和流量觀測。預設5個壓力值，P1、P2、P3為升壓，P4和P5為降壓，且滿足P1=P5，P2=P4，P3=80%灌漿壓力。

將管內(nèi)空氣排凈后關閉排氣閥，調(diào)節(jié)壓力至預設壓力值并保持穩(wěn)定。流量觀測工作應每隔1～2 min進行1次，當流量無持續(xù)增大趨勢，且5次流量讀數(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時，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值。

將試段壓力調(diào)整到新的設定值，重復上述試驗過程，直到完成該試段的試驗。

4 數(shù)據(jù)處理

(1)壓水試驗巖體透水率計算。壓水試驗共有三級壓力五個階段，一般選用最大壓力階段的流量和壓力計算巖體的透水率。巖體透水率的單位為呂榮(Lu)，在1 MPa試驗壓力時每米試段內(nèi)每分鐘壓入的水量為1 L。定義公式如式(1)所示，為了對試驗段巖體在不同壓力條件下的滲透狀態(tài)進行對比，按式(1)計算在每階段時試驗段巖體透水率。

q=Q/(L×P)

(1)

式中：q為試段的呂榮值(透水率)，Lu；Q為試驗段壓入流量，L/min；P為作用于試段內(nèi)的壓力值，MPa；L為試段長度，m。

(2)壓水試驗P～Q曲線繪制。根據(jù)每個試驗段壓水試驗過程中不同壓力和對應的流量繪制P～Q曲線，縱軸為壓力P(MPa)，橫軸為流量Q(L/min)。P～Q曲線在升壓階段用實線連接，降壓階段用虛線連接。當壓水試驗在最大壓力階段壓入流量仍為0 L/min時，不必繪制P～Q曲線，只用巖體的透水率表示。

5 檢測及結(jié)果

閣山水庫工程第一標段固結(jié)灌漿壓水試驗開始于2018年4月15日，為了準確、及時完成本次灌漿質(zhì)量檢測，我單位投入了三名技術人員及相應的檢測設備。檢測設備見表1。

表1 壓水試驗儀器設備表

2018年4月18日壓水試驗完成，檢測部位與檢測結(jié)果見表2及圖1。

表2 閣山水庫工程第一標段固結(jié)灌漿鉆孔壓水試驗檢測結(jié)果

圖1 閣山水庫工程壓水試驗P～Q曲線

6 結(jié) 論

閣山水庫第一標段閘室固結(jié)灌漿各檢測孔壓水試驗透水率均符合設計要求：最大透水率為8.99 Lu，最小透水率為5.00 Lu，平均透水率為7.11 Lu，各孔透水率均小于設計標準值10 Lu，壓水試驗P～Q曲線屬于紊流型，合格率100%，灌漿效果良好。