防滲帷幕灌漿系統(tǒng)在陳源水庫(kù)工程中的運(yùn)用

呂云英

(福建省南平市浦城縣蓮塘鎮(zhèn)人民政府水利工作站，福建 浦城 353400)

水庫(kù)工程建造過(guò)程中，借助帷幕灌漿技術(shù)能夠大幅提升水庫(kù)壩體的防滲能力，進(jìn)一步改善水庫(kù)工程滲流問(wèn)題。帷幕灌漿系統(tǒng)的應(yīng)用首先必須要有灌漿實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)帷幕灌漿在水庫(kù)壩體防滲效果改進(jìn)方面的可行性，然后依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果制定合理的施工方案。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

浦城縣陳源水庫(kù)位于浦城縣蓮塘鎮(zhèn)顏處村境內(nèi)，水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞、灌溉渠道等建筑組成。工程等級(jí)為lV等，大壩等主要樞紐建筑物為4級(jí)。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程254m，壩頂設(shè)防浪墻，防浪墻高程254.8m最大壩高21.5m，壩頂寬度4m(包括防浪墻)，壩項(xiàng)長(zhǎng)度68m。大壩迎水坡244.0m高程以上坡比為1∶2.0，大壩迎水坡244.0m高程以下坡比為1∶2.25，背水坡244.0m高程以上坡比為1∶2.0，壩腳為堆石排水棱體，棱體頂高程為244.0m棱體頂寬1.5m，外坡比為1∶1.5。大壩迎水坡為干砌石，背水坡為草皮護(hù)坡。

1.2 壩基加固方法

除險(xiǎn)加固壩基防滲采用在壩頂沿壩軸線全壩段布置單排帷幕灌漿防滲，初步擬定河床處最大帷幕深至227.50m高程。帷幕灌漿在壩頂沿壩軸線方向布孔，布單排孔，孔距2.0m，鉆孔范圍為樁號(hào)0+000-0+068，共布35孔。鉆孔機(jī)具采用巖心150型鉆機(jī)，鉆孔深度至相對(duì)隔水層，鉆孔最深28.13m，最大帷幕深度11.9m，帷幕鉆孔總進(jìn)尺545m，帷幕灌漿202m。

2 工程材料選擇

2.1 水泥、骨料等的選擇

水泥可選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。所有骨料的選擇都要就地取材，確保原料質(zhì)量過(guò)關(guān)，即可以使用天然骨料，也可以使用人工骨料，特殊情況下也可以兩者混合使用。如果使用人工骨料要選擇石灰?guī)r材質(zhì)，使用之前要確保骨料表面清潔。

另外，混合土中加入的外加劑、摻合料要嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具體見(jiàn)表1：

表1 本工程所需材料匯總

2.2 砂漿質(zhì)量要求

用于拌和沙漿的水泥、水、外加劑及砂等的原材料應(yīng)符合施工質(zhì)量要求，砂漿選用M10，由砂漿攪拌機(jī)拌料提供。按照工程設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格把控砂漿強(qiáng)度，確保砂漿攪拌均勻，初凝前要將一次拌料使用完，砂漿配合比要嚴(yán)格落實(shí)，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)并上報(bào)監(jiān)理人員檢驗(yàn)批準(zhǔn)后才可使用。

3 防滲帷幕灌漿系統(tǒng)具體施工應(yīng)用方法

壩址區(qū)兩岸基巖裸露良好。全壩段壩基基巖巖性均為花崗巖，屬硬質(zhì)巖，物理性能良好，壩基座落于強(qiáng)風(fēng)化巖上，目前未見(jiàn)壩體沉降變形。故壩基總體穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)大的壩基沉降變形。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，壩底基巖總體抗?jié)B條件良好，基巖屬弱透水地層，無(wú)產(chǎn)生重大滲漏的可能。根據(jù)各鉆孔壓水試驗(yàn)分析，各孔基巖相對(duì)隔水層(<10Lu)埋深：ZK1孔17.0m；ZK2孔25.0m；ZK3孔12.0m。從以上壓水試驗(yàn)分析結(jié)果表明，大壩壩基表層基巖均屬中等透水地段，壩基表層基巖存在滲漏。

由于壩體土體不均勻，壓實(shí)度較低，存在較大的滲漏現(xiàn)象，下游壩坡多處濕坡滲流，高水位時(shí)滲漏尤其嚴(yán)重。壩基主要為強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖、透水率較大，壩基接觸帶滲透亦性較大。需要對(duì)壩體和壩基進(jìn)行防滲加固處理。大壩高21.5m，因此大壩防滲可以采用壩體單管高噴防滲墻方案；或者壩體液壓抓斗造混凝土防滲墻方案；或者壩體劈裂灌漿方案。壩基采用帷幕灌漿防滲。

除險(xiǎn)加固壩基防滲采用在壩頂沿壩軸線全壩段布置單排帷幕灌漿防滲，初步擬定河床處最大帷幕深至227.50m高程，壩體鉆孔665.2m，壩基鉆孔494.8m，壩基帷幕灌漿494.8m，總耗灰量17780kg，平均每米耗灰量為35.93kg。帷幕灌漿的工藝流程為：施工準(zhǔn)備 → 測(cè)量放線 →鉆孔→ 洗孔、裂隙沖洗→ 灌漿 → 封孔 → 檢查孔。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工之前，需要重點(diǎn)檢查主要施工設(shè)備是否正常運(yùn)行，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)，同時(shí)確保各種輔助設(shè)備、施工工具齊全。

3.2 測(cè)量放線

根據(jù)工程設(shè)計(jì)坐標(biāo)確定灌漿孔位(單排孔且孔距為2.0m)。

3.3 鉆孔布置

帷幕灌漿在壩頂沿壩軸線方向布孔，布單排孔，孔距2.0m，鉆孔范圍為樁號(hào)0+000-0+068，總長(zhǎng)68m，布單排孔，孔距2.0m，共布35孔。鉆孔機(jī)具采用巖心150型鉆機(jī)，鉆孔深度至相對(duì)隔水層，鉆孔最深26.8m，帷幕總進(jìn)尺545m。施工分二序孔進(jìn)行，第一序孔距為4m，第二序孔距為2m。鉆孔結(jié)束待灌和灌完待鉆進(jìn)時(shí)孔口均進(jìn)行妥善保護(hù)。

鉆孔均使用金剛石鉆頭，鉆孔之前要確保鉆機(jī)與孔位對(duì)準(zhǔn)，開(kāi)孔孔位確保在規(guī)定范圍內(nèi)，鉆進(jìn)之前要確保鉆機(jī)底座找平，然后安裝牢固方可鉆進(jìn)。同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程中的鉆壓、鉆速、轉(zhuǎn)速、沖洗液流量均要符合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范執(zhí)行》(DL5148-2001)要求。

3.4 洗孔、裂隙沖洗

1)帷幕灌漿孔孔壁和裂隙進(jìn)行沖洗，直到孔口回清水，沖洗壓力為灌漿壓力的80%。

2)灌漿之前必須經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力值需根據(jù)不同孔段的最大壓力值確定(通常為最大壓力值的80%)，吸水率按規(guī)范DL/T 5148-2001計(jì)算。

3.5 具體灌漿操作

1)灌漿壓力：首先根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件明確輸漿壓力控制在0.3-0.4MPa之間，灌漿速度控制在1.4-2.0m/s之間。

灌漿過(guò)程中，不同孔位壓力有所差異，第一序孔采用0.2-0.25MPa、第二序孔采用0.3MPa。以設(shè)計(jì)壓力為基準(zhǔn)，如果砂漿灌入率<0.4L/min，則再持續(xù)灌漿1h即可結(jié)束灌漿，具體可在灌漿過(guò)程中作適當(dāng)調(diào)整。

2)灌漿材料的選擇：①灌漿用水符合拌制混凝土用水的要求。根據(jù)基礎(chǔ)灌漿的要求，灌漿材料主要以水泥為主，帷幕灌漿液水灰比可采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等7個(gè)比級(jí)。開(kāi)灌水灰比可采用5∶1，也可根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。②摻和料的選擇，滲漏量大的位置，可摻入速凝劑：硅酸鈉(水玻璃)，通常摻入量為水泥重量的3%-5%。

3)灌漿設(shè)備以及安裝：帷幕灌漿所使用的水、電以及風(fēng)系統(tǒng)都要有各自專用的線路。

灌漿泵的性能確保與漿液類型、漿液濃度相適應(yīng)，實(shí)際工作壓力可以超過(guò)最大灌漿壓力1.5倍，壓力浮動(dòng)范圍不能超過(guò)灌漿壓力的20%，同時(shí)壓力表的最大量程為最大灌漿壓力的1.5倍。

整個(gè)灌漿過(guò)程采用循環(huán)式灌漿，且所有的孔洞漿液、返回的漿液都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格過(guò)濾方可使用。

3.6 灌漿結(jié)束條件和封孔

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，在規(guī)定的設(shè)計(jì)壓力下，在灌漿過(guò)程中如果該段注入率<0.4L/min，則仍需持續(xù)灌漿1h；再如該段注入率<1L/min，仍需持續(xù)灌漿1.5h，這兩種情況下持續(xù)灌漿完成方可結(jié)束灌漿。在各孔灌漿完后，應(yīng)進(jìn)行回填封孔，將鉆孔嚴(yán)密填實(shí)。帷幕鉆孔進(jìn)行全段封孔。封孔采用置換和壓力灌漿封孔法，回填材料采用水泥砂漿，砂粒需潔凈，粒徑≤1-2mm，砂的含量可為水泥的0.5-1倍，水灰比不宜過(guò)大，一般可≤1，以使水泥砂漿具有適宜的流動(dòng)性，且砂粒又不易很快沉淀。

3.7 壩基至壩頂區(qū)域防滲墻和帷幕灌漿

在壩頂至壩基采用單管高壓旋噴造防滲墻。單管高壓旋噴軸線位于壩軸線，鉆孔深至壩基面以下2m，作為與壩基帷幕的搭接段。高噴防滲墻最大高度為24.5m，范圍從樁號(hào)0+000-0+068，長(zhǎng)68m?？拙酁?.5m，共布137孔，成樁直徑>0.65m，總進(jìn)尺2180m，防滲面積1082m2。單管旋噴部分孔位與帷幕灌漿處鉆孔同心同孔，由于帷幕灌漿返漿容易使套管卡住拔不出，堵塞孔位或者出現(xiàn)塌孔，因此部分孔位不能直接重復(fù)利用，需要重新鉆孔或者進(jìn)行專門的清孔。

在旋噴開(kāi)始施工時(shí)，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以具體確定旋噴孔徑，每一座壩體填土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不同，高壓噴射注漿固結(jié)體的直徑是不同的，單管旋噴形成孔徑≥65cm，孔斜率≤0.8%，旋噴樁之間的搭接≥0.10m。

整個(gè)工程施工過(guò)程中板墻是分階段完成的，為了確保前后完工板墻之間的連結(jié)質(zhì)量，可以使用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工工藝。第一孔序施工注漿7d后，待注漿初凝方可進(jìn)行第二孔序噴射注漿；第二孔序注漿采用噴射法，使用高噴機(jī)，設(shè)備就位后需要在地面試噴，然后確定好噴射方位，各項(xiàng)參數(shù)滿足要求后再下噴射管至孔底，噴射過(guò)程中如果漿液返出孔，則可以提升噴射。

整個(gè)噴灌過(guò)程中，必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)漿比重，回漿比重、流量，提升速度等施工參數(shù)，同時(shí)要做好參數(shù)記錄。防滲墻施工完成后要及時(shí)做壓水試驗(yàn)和取芯試驗(yàn)，準(zhǔn)確測(cè)量防滲墻的抗?jié)B和強(qiáng)度指標(biāo)。

4 結(jié) 論

施工方案是在綜合考量工程投資、施工工藝以及防滲質(zhì)量等因素的基礎(chǔ)上，最終針對(duì)壩基防滲選擇帷幕灌漿除險(xiǎn)加固方法，實(shí)踐證明，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)能夠有效的強(qiáng)化帷幕灌漿的作用，壩基帷幕灌漿施工也是水庫(kù)大壩工程結(jié)構(gòu)安全的重要保障，相較于常規(guī)的灌漿法而言，帷幕灌漿能夠進(jìn)一步地滿足水庫(kù)工程防滲需求，并且可以在不抬動(dòng)基礎(chǔ)的前提下，合理提升灌漿壓力也可增強(qiáng)帷幕灌漿防滲漏的效果。