濕磨水泥灌漿在高摩贊大壩工程中的應(yīng)用

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司國(guó)際工程公司，成都，610213)

1 工程概況

高摩贊大壩坐落在“V”型河谷中，巖基地層為侏羅系黑色頁(yè)巖、灰?guī)r夾頁(yè)巖及砂質(zhì)頁(yè)，其中右岸裂隙發(fā)育，局部區(qū)域?yàn)槎鄺l斷層切割以薄層灰?guī)r為主的透鏡體，壩區(qū)巖體為中、弱透水。壩體為碾壓混凝土拱形重力壩，壩頂高程763m，最大壩高133m，壩頂全長(zhǎng)231m，壩基高程630m，壩基長(zhǎng)30m，壩基寬78m，死水位680m，正常蓄水位743.2m，大壩從左至右分別為左岸推力墩壩段、左岸非溢流壩段、溢流壩段、右岸非溢流壩段及右岸推力墩壩段。

防滲帷幕布置在高程634m(主帷幕深度74m，副帷幕45m)、675m、720m灌漿廊道，各廊道均設(shè)置主副兩排帷幕孔，763m高程灌漿廊道設(shè)置1排帷幕灌漿孔(后補(bǔ)充2排延伸帷幕)，主帷幕傾向上游，與豎向呈5°夾角，副帷幕豎直，距離下層廊道頂拱3.5m，主帷幕孔距2m，副帷幕孔距2m，主副帷幕排上下游孔距0.8m，水平間隔1m。采用的是分層搭接式的帷幕，搭接長(zhǎng)度5m，形成封閉抗?jié)B體。

工程蓄水后，基礎(chǔ)廊道出現(xiàn)較大滲漏，為確保防滲帷幕抗?jié)B效果及耐久性，針對(duì)常規(guī)漿液灌漿不能滿足壓水檢查要求，采用濕磨水泥灌漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，同時(shí)針對(duì)新的透水率20Lu以下孔段采用濕磨水泥灌漿。

2 灌漿材料

工程采用當(dāng)?shù)乜沽蛩猁}水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5MPa，其細(xì)度通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%，主要性能見表1-表3。

表1水泥主要物理化學(xué)性能試驗(yàn)成果

注：表中水泥細(xì)度為通過80μm方孔篩的篩余量所占百分比。

表2水泥主要力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果

表3各比級(jí)水泥漿液性能試驗(yàn)成果

3 灌漿設(shè)備

濕磨水泥漿液采用了長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院研制的GSM臥式水泥濕磨機(jī)制備，該型水泥濕磨機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速3000rpm，其細(xì)度指標(biāo)為D97≤40μm，D50≤10μm～12μm。

采用光透攝粒度測(cè)試儀對(duì)未經(jīng)過與經(jīng)過濕磨機(jī)的水泥漿液測(cè)試結(jié)果如表4。

表4濕磨機(jī)水泥漿液測(cè)試結(jié)果

4 灌漿施工

4.1 濕磨細(xì)水泥制漿工藝及流程

制漿工藝流程：水+水泥(w∶c=0.5∶1)→高速制漿機(jī)→水泥濕磨機(jī)→儲(chǔ)漿攪拌機(jī)→配漿攪拌機(jī)→灌漿泵→灌漿孔段。采用1臺(tái)水泥濕磨機(jī)制備漿液，水灰比0.5∶1，在制漿站制備完成后輸送到作業(yè)面儲(chǔ)漿攪漿機(jī)，在作業(yè)面調(diào)整漿液水灰比制備成直接用于灌漿的漿液。

4.2 施工順序

帷幕灌漿施工程序?yàn)椋合仁┕は掠闻殴酀{孔，后施工上游排，灌漿根據(jù)設(shè)計(jì)要求分三序，同排內(nèi)先施工Ⅰ序孔中的先導(dǎo)孔，再施工其他Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、檢查孔。

4.3 施工工藝流程

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法或孔口封閉灌漿法施工，具體如下：

鉆機(jī)就位、固定、調(diào)試→φ91mm金剛石鉆頭開孔→第一段鉆進(jìn)混凝土并入巖2.0m→鉆孔沖洗、簡(jiǎn)易壓水→第一段(接觸段)卡塞灌注穩(wěn)定漿液→鑲鑄φ89mm孔口管→待凝72h→第二段鉆孔、沖洗、壓水→第二段及以下各段卡塞灌注穩(wěn)定漿(或第二段孔口封閉灌漿→下一段至終孔段循環(huán)鉆孔灌漿)→封口灌漿。

4.4 灌漿

4.4.1 灌漿壓力和灌漿方法

(1)灌漿壓力：接觸段和注入率大的孔段分段升壓，一般灌漿段灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值；

(2)接觸段灌漿方法：混凝土蓋板與基巖接觸段灌漿采用擠壓膨脹式橡膠灌漿塞進(jìn)行卡塞灌漿，灌漿塞卡在基巖接觸面以上混凝土中；

(3)接觸段灌完后埋設(shè)孔口管，孔口管埋設(shè)待凝后進(jìn)行下一段的鉆孔灌漿作業(yè)；

(4)接觸段以下的灌漿方法：以孔口封閉器塞于孔口，以鉆桿作為射漿管，灌漿時(shí)鉆桿置于距孔底不超過50cm處；

(5)孔口管段以下二或三個(gè)灌漿段，段長(zhǎng)宜短，灌漿壓力遞增宜快；再以下各段段長(zhǎng)為5m，按設(shè)計(jì)最大灌漿壓力灌注。灌漿時(shí)要密切觀測(cè)注意混凝土蓋板的抬動(dòng)情況，如抬動(dòng)超過規(guī)定值，經(jīng)請(qǐng)示設(shè)計(jì)后采取降壓等適當(dāng)措施處理；

(6)灌漿過程中注意調(diào)整灌漿壓力和注入率相適應(yīng)，當(dāng)壓力大于3.0MPa時(shí)，注入率宜小于10.0L/min；

(7)灌漿過程中隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)和上下活動(dòng)灌漿管，回漿要求≥30.0L/min回漿量，防止灌漿管在孔內(nèi)被水泥漿凝?。?/p>

(8)每段灌漿結(jié)束后不待凝，繼續(xù)進(jìn)行下一段鉆孔灌漿；

(9)自上而下灌漿分段灌漿法可采用循環(huán)式灌漿或純壓式灌漿，灌注穩(wěn)定性漿液時(shí)可采用純壓式灌漿；

(10)自上而下灌漿分段灌漿法時(shí)，灌漿塞應(yīng)阻塞在各灌漿段頂0.5m處，防止漏灌。

4.4.2 漿液水灰比和變漿標(biāo)準(zhǔn)

(1)按灌漿試驗(yàn)確定或設(shè)計(jì)批準(zhǔn)的水灰比施灌，灌漿漿液由稀到濃逐級(jí)變換。帷幕灌漿時(shí)，漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七個(gè)比級(jí)。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；

(2)當(dāng)某一比級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上，或灌注時(shí)間已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時(shí)，換濃一級(jí)水灰比漿液灌注；當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)施工具體情況，可越級(jí)變濃。

4.4.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

(1)各灌漿段的結(jié)束條件為：采用孔口封閉灌漿法和自上而下分段灌漿法時(shí)，該灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1.0L/min，繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結(jié)束；

(2)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜、地下水流速大、漿液注入量大、灌漿壓力較低時(shí)，持續(xù)灌注時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)；當(dāng)巖體較完整、漿液注入量較小時(shí)，持續(xù)灌注時(shí)間可縮短；

(3)長(zhǎng)期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)共同研究采取適宜方法進(jìn)行處理。

4.5 特殊情況處理

4.5.1 吸水不吸漿

吸水不吸漿孔段主要集中在高程634m灌漿廊道和其他部位的Ⅱ序孔以及極少數(shù)的Ⅰ序孔中。表現(xiàn)為灌前壓水試驗(yàn)透水率較大，而在灌漿過程中吸漿量很小甚至不吸漿。如某灌漿段透水率194Lu，而灌漿的單位注入量?jī)H為110.9kg/m，另一灌漿段透水率為8.13Lu，而灌漿的單位注入量?jī)H為2.0kg/m，同時(shí)采用3∶1濕磨細(xì)水泥漿液的可灌性也較差。如此表明圍巖局部細(xì)微裂隙非常發(fā)育，施工中采用3∶1經(jīng)過多次濕磨過的水泥漿液，同時(shí)增加屏漿時(shí)間，更換新鮮漿液灌漿，封堵細(xì)密裂隙。

4.5.2 回漿變濃

回漿變濃的異常情況主要發(fā)生在對(duì)前期的帷幕進(jìn)行補(bǔ)充灌漿的過程中，灌漿過程中漿液變濃時(shí)注入率一般在35L/min～10L/min之間，且灌漿以水灰比3∶1結(jié)束居多。參照規(guī)范：回漿變濃，宜換用相同水灰比的新漿進(jìn)行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30min。本工程針對(duì)細(xì)密裂隙，灌漿過程中采用了精磨加工的濕磨細(xì)水泥漿液，更換新鮮漿液不少于4次，灌入新鮮漿液時(shí)間不少于1h。

5 質(zhì)量檢查

5.1 質(zhì)量檢查原則

帷幕灌漿工程的質(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、成果分析和檢測(cè)測(cè)試資料的分析，進(jìn)行綜合評(píng)定。

檢查孔的數(shù)量不應(yīng)少于灌漿孔總數(shù)的10%，一個(gè)單元工程內(nèi)至少應(yīng)布置一個(gè)檢查孔。檢查孔壓水試驗(yàn)的時(shí)間應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束14d后進(jìn)行，自上而下分段卡塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)，采用單點(diǎn)法。工程質(zhì)量的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為：帷幕透水率不大于3Lu，檢查孔接觸段及其上下兩段的檢查孔，其透水率100%滿足設(shè)計(jì)規(guī)定；其余各段的合格率不小于90%；不合格試段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的150%且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。

5.2 灌漿前后質(zhì)量檢查情況

對(duì)采用常規(guī)漿液的634m高程帷幕進(jìn)行檢查，分別布置4個(gè)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，雙層帷幕灌漿范圍(孔深45m以內(nèi))透水率2Lu～4Lu，不滿足3Lu合格要求，單層帷幕(孔深大于45m)透水率為6Lu～10Lu，并且有隨深度增加而加大的趨勢(shì)。采用濕磨水泥補(bǔ)強(qiáng)灌漿后，在634m高程帷幕布置2個(gè)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，透水率均控制在了3Lu以內(nèi)，另外對(duì)于675m高程新灌延伸帷幕，布置2個(gè)檢查孔，透水率均在3Lu以內(nèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)細(xì)微裂隙及常規(guī)水泥灌漿檢查不合格帷幕，采用濕磨水泥灌漿工藝，包括選用當(dāng)?shù)厮嘧鳛楣酀{原材料；濕磨設(shè)備選擇常用灌漿設(shè)備，對(duì)制備的濕磨水泥漿液細(xì)度經(jīng)常性監(jiān)控；工藝流程采用自上而下分段灌漿法或孔口封閉灌漿法；并針對(duì)常見的吸水不吸漿及回漿反濃現(xiàn)象，采取措施保證灌漿效果。最終經(jīng)過檢查，帷幕灌漿取得較好效果。