水口水庫大壩漿砌石壩體加固工程中灌漿的應(yīng)用

黎 偉

(望江縣水利局 ， 安徽 望江 246200)

水口水庫工程于2016年建設(shè)，受資金限制，分二期實(shí)施，一期大壩澆筑至410.7m，二期大壩澆筑至設(shè)計(jì)高程414.5m。一期工程完工蓄水后，發(fā)現(xiàn)壩體與壩基砼墊層之間、壩體背水側(cè)局部位置出現(xiàn)滲漏。經(jīng)調(diào)研、翻閱施工及監(jiān)理資料，結(jié)合滲漏點(diǎn)位置，分析壩體滲漏是：壩體混凝土墊層及漿砌石壩體接觸面未處理；壩體砌石施工過程中，石塊坐漿不密實(shí)，壩體內(nèi)部空腔較多。在二期工程實(shí)施時(shí)，借鑒壩基固結(jié)灌漿充填壩基空隙效果及其他工程實(shí)例，對一期壩體采用壩體灌漿加固方案，壩體灌漿分為鉆孔及灌漿工藝。

1 壩體灌漿

1.1 鉆孔及灌漿設(shè)備

一期工程現(xiàn)狀大壩壩頂寬6m，壩頂最大高度為5.4m，壩基砼墊層最大厚度1.5m，漿砌石壩體最大厚度為3.9m，鉆孔深入砼墊層與漿砌石壩體底部之間，因此可確定最大鉆孔深度為4m，灌漿深度較淺，可選用手風(fēng)鉆鉆孔；根據(jù)灌漿注入壓力及注入量要求，配置了儲漿攪拌機(jī)、灌漿泵灌漿設(shè)備，其中儲漿攪拌機(jī)為雙層，上層攪拌，下層儲液，具體型號及相關(guān)參數(shù)如表1所列。

表1 鉆孔及灌漿設(shè)備表

1.2 鉆孔布置及工藝

于現(xiàn)狀壩頂布置鉆孔，鉆孔排距采用2m，共3排，孔距1.5m，第1排孔布置于壩體防滲墻后1.0m；壩頂中部孔深4m，鉆孔剛好穿透砌塊石壩體與墊層，靠近壩肩位置孔深3m，鉆孔入巖深度約大于0.5m；鉆孔孔數(shù)共32個(gè)，孔深總進(jìn)尺共140m；鉆孔孔徑不小于42mm。要求鉆孔一次性鉆至設(shè)計(jì)孔深。

1.3 灌漿布置及工藝

(1)孔位布置。孔位布置如圖1所示。

圖1 孔位布置圖

灌漿區(qū)為現(xiàn)狀大壩壩頂，孔位分為3序，Ⅰ序孔數(shù)為14個(gè)，Ⅱ序孔數(shù)為9個(gè)，Ⅲ序孔數(shù)為10個(gè)，共32個(gè)灌漿孔。灌漿順序總體按先圍后擠原則實(shí)施，首先將Ⅰ序孔作為周邊孔灌漿，結(jié)合迎水側(cè)砼防滲墻，形成封閉灌漿區(qū)間；待Ⅰ序孔完成后，依次分灌Ⅱ、Ⅲ序孔。

(2)灌漿準(zhǔn)備。采用PVC管插入灌漿孔，孔徑38mm(外徑)，與鉆孔孔徑42mm及灌漿管管徑38mm(內(nèi)徑)相互匹配，伸入深度不小于35cm，伸出深度10cm～15cm，PVC管與壩體表面接觸部位采用混凝土或砂漿封口。

(3)灌漿工具。攪拌機(jī)、灌漿泵、輸漿管。

(4)灌漿方法。灌漿孔深小于6m，要求采用全孔一次性純壓式灌漿?，F(xiàn)狀壩頂砌石外露，灌漿之前，先采用水泥砂漿充填砌體表面空隙并加厚至200mm。根據(jù)砌體初始有較大空腔特點(diǎn)，Ⅰ序孔要求先小壓灌漿，使?jié){液盡可能均勻地充填空腔，Ⅱ、Ⅲ序孔為充填剩余孔隙，加大灌漿壓力。

(5)灌漿材料及濃度。灌漿材料采用P.042.5普通硅酸鹽水泥，Ⅰ序孔小壓階段砌體空腔吃漿量普遍較大，開灌灌漿時(shí)水灰比選擇2∶1(重量比)；Ⅱ、Ⅲ序孔加壓階段壩體內(nèi)部空腔已填充至孔隙，吃漿量普遍較小，灌漿時(shí)水灰比選擇3∶1，充填壩體內(nèi)的孔隙。施工現(xiàn)場按吃漿量及壓力表變化調(diào)整。

(6)灌漿壓力。依據(jù)各序孔灌漿目的及壩體灌漿后孔隙大小變化，灌漿壓力依次加大，Ⅰ序孔為0.2-0.4MPa，Ⅱ序孔為0.4-0.7MPa，Ⅲ序孔為1MPa。根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)，以不抬動漿砌石壩體為準(zhǔn)。

灌漿壓力先以區(qū)間小值為開灌壓力，總體分序灌漿濃度逐步減小。

若遇到吸漿量較大，可增大灌漿壓力，同時(shí)減小灌漿水灰比。

(7)灌漿檢查。為檢查灌漿后壩體的密實(shí)性，待灌漿結(jié)束后，選?、笮蚩字?個(gè)孔，重新鉆孔，進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查。壓水試驗(yàn)壓力均采用最大灌漿壓力的80%，即0.8MPa。

1.4 鉆孔及灌漿時(shí)出現(xiàn)問題及解決辦法

(1)局部位置鉆孔。鉆孔卡頭很難鉆至設(shè)計(jì)深度，施工時(shí)調(diào)整至周邊位置重新鉆孔，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)砌體分縫處鉆孔明顯較其他位置容易。

(2)Ⅰ序孔為周邊孔。其距壩肩較近，不宜較大壓力灌漿；但灌漿時(shí)發(fā)現(xiàn)，按孔距依次灌漿時(shí)，吸漿量較小，施工時(shí)調(diào)整按間隔3m分2次灌注，第1次吸漿量明顯較好，第2次待第1次漿液凝固一段時(shí)間后，重新加壓灌漿。

(3)Ⅰ序孔第一個(gè)孔開灌。灌漿泵壓力表在0.2MPa下吸漿量較大，持續(xù)時(shí)間超過30min，注漿量超過900kg，說明初始壩體空腔很大，暫時(shí)調(diào)整灌漿壓力至0.4MPa，灌漿水灰比調(diào)整至1：1，待灌漿壓力浮動較大，注漿較困難時(shí)結(jié)束灌漿。

(4)灌漿。Ⅰ序孔灌漿完成后施工單位馬上進(jìn)行Ⅱ序孔左岸灌漿，發(fā)現(xiàn)灌漿量依然很大，由于水泥原材料運(yùn)輸未及時(shí)送至場地，Ⅱ序孔右岸灌漿間隔將近12h后才實(shí)施灌漿，但是灌漿后發(fā)現(xiàn)灌漿量要小于左岸灌漿。說明壩體空腔較大吸漿量較多時(shí)，各序孔灌漿應(yīng)考慮一段時(shí)間灌漿待凝時(shí)間。

1.5 灌漿成果分析

壩體空腔較大，灌漿前未進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查透水率。施工過程中詳細(xì)記錄了各個(gè)分序孔的吸漿量，待灌漿完成后，分別于灌漿3序孔附近重新鉆孔進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，通過吸漿量及壓水試驗(yàn)分析了壩體灌漿成果。如表2、表3所列。由表中數(shù)據(jù)可見：①壩體Ⅰ序孔在灌漿壓力較小的情況下灌漿大于200kg/m，間接說明了壩體砌塊石之間坐漿不密實(shí)，空腔較大。②壩體Ⅱ、Ⅲ序孔在灌漿壓力逐次增大的條件下，吃漿量不增反減，尤其Ⅲ序孔吃漿量小于150kg/m，說明砌體內(nèi)部孔隙已被充填。③壩體分序灌漿，隨著壩體內(nèi)部空腔縮減至孔隙，灌漿漿液量逐次降低，與壩體孔隙大小變化基本一致，符合灌漿吃漿規(guī)律。④壓水試驗(yàn)表明，壩體滲透系數(shù)小于5lu，滿足設(shè)計(jì)要求，解決了壩體滲漏及空腔問題。

表2 灌漿注入量成果

表3 注水試驗(yàn)成果

2 結(jié)束語

工程加固后，壩體灌漿效果較明顯，壩體無滲漏；手搖鉆鉆孔時(shí)，局部孔鉆卡頭未至設(shè)計(jì)深度，可適當(dāng)調(diào)整位置，重新鉆孔，建議可在砌石體澆筑縫位置鉆孔。受限于工程設(shè)備及進(jìn)度限制，本次壩體灌漿漿液采用純水泥漿，遇類似壩體有較大空腔工程，可首先考慮采用水泥砂漿作為灌漿漿液，再實(shí)施純水泥漿灌漿，最大限度減小工程造價(jià)。壩體灌漿分序?qū)嵤詽{量較大時(shí)，應(yīng)考慮一定時(shí)間待凝。