參窩水庫(kù)壩基帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿施工及質(zhì)量控制

隋麗君

（遼寧省參窩水庫(kù)管理局，遼寧 遼陽(yáng) 111000）

參窩水庫(kù)經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，水的揚(yáng)壓力作用、向下游放水時(shí)對(duì)壩體的震動(dòng)、常年發(fā)電對(duì)壩體的震動(dòng)等因數(shù)影響，使得廊道內(nèi)排水孔有淤積和封堵現(xiàn)象，從觀測(cè)結(jié)果看揚(yáng)壓力值增大，滲流、繞流現(xiàn)象較重。因此，2001年對(duì)參窩水庫(kù)大壩進(jìn)行了壩基帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理。

1 施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制

1.1 灌漿孔的布置

灌漿孔布置的范圍是整個(gè)壩基，帷幕灌漿的中心線(xiàn)位于壩軸線(xiàn)下游4.5 m處，（即原帷幕中心線(xiàn)），帷幕灌漿為單排孔，分三序進(jìn)行鉆孔灌漿。①孔距：2，3，4，24，25，26 這 6 個(gè)壩段孔距為 1.5 m；其余壩段的孔距為2.0 m。②孔深：1號(hào)壩段孔深為基巖下10 m；2～30號(hào)壩段孔深為基巖下15 m；31號(hào)壩段孔深為基巖下8 m。以上帷幕灌漿孔的終孔段，當(dāng)其透水率大于設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，鉆孔需要繼續(xù)加深處理。

1.2 灌漿設(shè)備和機(jī)具

帷幕灌漿時(shí)，壓力表應(yīng)安裝在孔口回漿管路上。壓力值宜讀取壓力表指針擺動(dòng)的中值，指針擺動(dòng)的范圍應(yīng)小于灌漿壓力的20%，擺動(dòng)范圍應(yīng)做記錄。孔口的封閉器應(yīng)具有良好的耐壓和密封性能，在灌漿工程中灌漿管應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)和升降。

1.3 鉆 孔

帷幕灌漿孔宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。灌漿孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于10 cm，孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。實(shí)際的孔深、孔位置應(yīng)有記錄。普通孔孔徑為φ56 mm，先導(dǎo)孔及檢查孔孔徑為φ75 mm。灌漿鉆孔必須保證孔向準(zhǔn)確，并采取保證措施；鉆機(jī)安裝必須平正穩(wěn)固；鉆機(jī)立軸和孔口管的方向必須與設(shè)計(jì)孔向一致；鉆進(jìn)應(yīng)采用較長(zhǎng)的粗徑鉆具并適當(dāng)?shù)目刂妻D(zhuǎn)進(jìn)壓力。灌漿鉆孔每段都應(yīng)進(jìn)行孔斜測(cè)量。發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)要求的應(yīng)及時(shí)糾正或采取補(bǔ)救措施。垂直的或灌漿孔頂角不小于5°的帷幕灌漿孔，其孔底的偏差值不得大于表1的規(guī)定：

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值 m

孔深大于60 m時(shí)，孔底最大允許偏差值應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況考慮帷幕的排數(shù)具體確定，一般不宜大于孔距。頂角不大于5°的斜孔。底孔最大允許偏差值可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放寬，方位角的偏差值不宜大于5°。先導(dǎo)孔和檢查孔的巖芯全孔保留，一序孔、二序孔的混凝土與巖石接觸段的巖芯保留。鉆灌漿孔時(shí)應(yīng)對(duì)巖層、巖性以及孔內(nèi)的各種情況作詳細(xì)記錄。揚(yáng)壓力的觀測(cè)孔和排水孔必須在帷幕灌漿孔檢查合格后方可鉆進(jìn)。

1.4 鉆孔沖洗、裂縫沖洗和壓水試驗(yàn)

鉆孔完成后，應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積的厚度不宜超過(guò)20 cm。各類(lèi)孔的施工暫時(shí)中止時(shí)，孔口應(yīng)妥善保護(hù)，防止流入污水或落入雜物。各灌漿段在灌漿前應(yīng)采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時(shí)為止，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa時(shí)20 min，每5 min測(cè)讀一次壓入流量。取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率表示。在有泥質(zhì)充填物和遇水性能易惡化的巖層中進(jìn)行灌漿時(shí)，可不進(jìn)行裂縫沖洗和簡(jiǎn)易壓水。

1.5 制漿

各類(lèi)漿液配置好后，必須攪拌均勻并測(cè)定將夜的密度。純水泥漿液的攪拌時(shí)間，使用使用普通攪拌機(jī)時(shí)應(yīng)大于3 min；使用高速攪拌機(jī)時(shí)應(yīng)大于30 s。漿液在使用前應(yīng)過(guò)篩，自制的漿液備用時(shí)間不宜大于4 h。拌制漿液時(shí)根據(jù)拌制材料的成份和形態(tài)，確定向攪拌機(jī)內(nèi)加料的順序。配制水泥基漿液時(shí)，應(yīng)先加水后加水泥，基本攪拌均勻后再加膨潤(rùn)土粉和其他摻合料，細(xì)沙、外加劑最后加入。寒冷季節(jié)應(yīng)做好機(jī)房和灌漿管路的防寒保暖工作。炎熱季節(jié)應(yīng)采取防曬和降溫措施。漿液溫度應(yīng)保持在5～40℃之間。若用熱水制漿，水溫不能超過(guò)40℃。

1.6 壩基帷幕灌漿

1）帷幕灌漿分三序孔。在進(jìn)行灌漿作業(yè)（包括壓水試驗(yàn)）時(shí)，抬動(dòng)變形測(cè)量?jī)x讀數(shù)變化不允許超過(guò)0.2 mm。

2）灌漿方法。帷幕灌漿孔各灌漿段不論透水率大小均應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行灌漿，采用孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)灌漿法。灌漿管的外徑與鉆孔孔徑之差宜為10～20 mm,若用鉆桿作為灌漿管，應(yīng)采用平接頭連接。射漿管距底孔不得大于50 cm。在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，混凝土蓋板與基巖接觸部位的灌漿段應(yīng)先行灌漿，而后鑲鑄孔口管。接觸段在巖石中的長(zhǎng)度為2 m，以下灌漿段長(zhǎng)度依次為1，2，5…5 m，最后一段長(zhǎng)度小于6 m時(shí)可一次灌注。普通孔的孔口為φ73 mm無(wú)縫鋼管，先導(dǎo)孔孔口為φ91 mm無(wú)縫鋼管。套管材料要符合標(biāo)準(zhǔn)YB231-64的要求；孔口管待凝72 h后，方可進(jìn)行第二段的鉆孔和灌漿工作，灌漿時(shí)灌漿塞卡在第一個(gè)灌漿段上部0.5 m處。灌漿過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)和上下活動(dòng)灌漿管，回漿管宜有15 L/min以上的回漿量，防止灌漿管在孔內(nèi)被水泥漿凝住。

3）灌漿壓力和漿液變化。灌漿壓力初步擬定為：第一段不大于1 MΡa，第二段2 MΡa第三段及以下各段為3 MΡa，在施工過(guò)程中根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。灌漿時(shí)應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但注入率較大或易于抬動(dòng)的部位應(yīng)分級(jí)升壓。灌漿漿液應(yīng)由稀到稠逐級(jí)變換。灌漿漿液水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1 這 6 個(gè)等級(jí)。開(kāi)灌水灰比采用 5∶1。

灌漿漿液變換原則：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；當(dāng)某級(jí)的漿液注入量已達(dá)300 L以上，或灌注時(shí)間已達(dá)1 h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)；當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)的措施處理。灌漿過(guò)程中應(yīng)定時(shí)測(cè)記漿液密度，必要時(shí)應(yīng)測(cè)量漿液的溫度。灌注穩(wěn)定漿液時(shí)還應(yīng)測(cè)記漿液粘度和析水率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)漿液性能偏離規(guī)定指標(biāo)較大時(shí)，應(yīng)查明原因，及時(shí)處理。

4）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封口方法。帷幕灌漿各灌漿段的結(jié)束條件為：在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min；或不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90 min，可結(jié)束灌注。每段灌漿結(jié)束后，可不待凝。封孔采用“全孔灌漿封孔法”：全孔灌漿完畢后，將導(dǎo)管下入到鉆孔底部，用灌漿泵向?qū)Ч軆?nèi)泵入0.5∶1的水泥漿。在泵入漿液過(guò)程中，隨著水泥漿在孔內(nèi)上升，可將導(dǎo)管徐徐上提，但應(yīng)注意務(wù)使導(dǎo)管底口始終保持在漿液以下。而后將灌漿塞塞入孔口，繼續(xù)使用這種漿液進(jìn)行純壓式灌漿封孔，壓力為灌漿壓力，灌漿持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于1 h。封孔灌漿結(jié)束后，閉漿24 h。當(dāng)進(jìn)行封孔灌漿時(shí)的注入量大于1 L/min時(shí)，應(yīng)按正常灌漿過(guò)程進(jìn)行灌漿，直至達(dá)到要求的結(jié)束條件。

采用上述方法封孔，待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，灌漿孔上部空余部分，大于3 m時(shí)，應(yīng)繼續(xù)采用導(dǎo)管注漿法進(jìn)行封孔；小于3 m時(shí)，可使用干硬性水泥砂漿人工封填搗實(shí)。

5）特殊情況處理。帷幕灌漿孔的終孔段，其透水率大于設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)鉆孔宜繼續(xù)加深。灌漿過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。灌漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，應(yīng)一泵一孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。否則，應(yīng)塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿?？卓谟杏克牡墓酀{孔段，灌漿前應(yīng)測(cè)記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，可選用自上而下分段灌漿、縮短段長(zhǎng)、提高灌漿壓力、進(jìn)行純壓式灌漿、灌注濃漿、灌注速凝漿液、屏漿、閉漿、待凝、分段灌漿封孔或全孔灌漿封孔法等一系列綜合性措施。

灌漿段注入量大而難于結(jié)束時(shí)，可選用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿；灌注速凝漿液；灌注混合漿液。

1.7 質(zhì)量檢查

1）帷幕灌漿的質(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、成果資料和檢驗(yàn)測(cè)試資料的分析，綜合評(píng)定。

2）帷幕灌漿檢查孔應(yīng)在分析施工資料的基礎(chǔ)上布置，主要部位：帷幕中心線(xiàn)上；斷層、巖石破碎、裂隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位；末序孔注入量大的孔段附近；鉆孔偏斜過(guò)大、灌漿情況不正常以及經(jīng)分析資料認(rèn)為對(duì)帷幕灌漿質(zhì)量有影響的部位。

3）灌漿檢查孔的數(shù)量為灌漿孔的數(shù)量的10%，一個(gè)壩段或一個(gè)單元工程內(nèi)，至少應(yīng)布置一個(gè)檢查孔。檢查孔應(yīng)取巖芯并繪制鉆孔柱狀圖。帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)在該部位灌漿結(jié)束14 d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)發(fā)，壓力值為0.7 MPa。檢查孔孔徑為φ75 mm，深度應(yīng)少于該部位灌漿孔深度2 m，檢查孔各孔段長(zhǎng)度為5 m。

4）檢查工作結(jié)束后，進(jìn)行灌漿和封孔，與灌漿孔的灌漿和封孔相同。

5）對(duì)帷幕灌漿孔的封孔質(zhì)量檢查應(yīng)進(jìn)行抽樣檢查。方法是：對(duì)已完成封孔的鉆孔在原孔中進(jìn)行鉆孔取芯檢查，鉆孔孔深應(yīng)符合要求。

2 結(jié)語(yǔ)

參窩水庫(kù)大壩壩基帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿工程竣工后，效果較明顯。大壩帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿施工，制定了詳盡的施工技術(shù)和工藝措施，采用新工藝，新灌漿材料，加強(qiáng)了薄弱位置的抗?jié)B能力。此次加固后，通過(guò)觀測(cè)沉陷、位移、揚(yáng)壓力、滲漏，基本恢復(fù)到設(shè)計(jì)值。繞壩滲流明顯減少，壩體的應(yīng)力和抗滑穩(wěn)定完全滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求，達(dá)到了加固的目的。