紅旗水庫防滲加固施工中高噴灌漿質(zhì)量控制

劉宏超

紅旗水庫始建于20 世紀(jì)60年代，是一座以防洪、灌溉為主的?。ㄒ唬┬退畮?。大壩為黏土斜墻砂殼壩，壩高22.0m。水庫樞紐由大壩、放水涵和溢洪道組成。水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)按照50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。70年代、80年代分別進(jìn)行脫險(xiǎn)加固。經(jīng)過多年運(yùn)行和工程的自然老化，水庫大壩下游存在壩坡滲流出逸點(diǎn)較高、無反濾保護(hù)、壩腳滲透破壞等問題，嚴(yán)重影響水庫的安全運(yùn)行。2010年2月經(jīng)鑒定為“三類壩”，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固。通過對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的比較和論證，采用高壓灌漿防滲墻方案對水庫壩身進(jìn)行防滲加固。后經(jīng)工藝性試驗(yàn)確定采用高壓擺噴灌漿（擺角60°）防滲墻加固方案。高壓擺噴防滲墻的技術(shù)指標(biāo)為：①墻頂在壩頂高程以下1.2m，墻底進(jìn)入壩基以下0.50m；②灌漿孔距為0.80m，灌漿體的搭接長度0.20m；③加固墻體的滲透系數(shù)k ≤1×10-6cm/s；④加固墻體水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度R28≥2.0MPa；⑤采用三管灌漿法施工。高壓灌漿防滲墻屬于隱蔽工程，工序復(fù)雜、影響因素多。工序質(zhì)量好壞直接影響加固效果，為此施工過程中必須牢牢地控制各環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

一、鉆孔質(zhì)量控制

1．鉆孔孔位

根據(jù)防滲墻的軸線布置，在軸線的兩端設(shè)置軸線控制點(diǎn)并引至不受破壞的位置，且加以保護(hù)；依據(jù)灌漿孔的布置，在墻體軸線上準(zhǔn)確地將孔位放出并插入鋼釬標(biāo)記，保證孔位的偏差在±20mm 范圍內(nèi)。鉆孔前，先將鉆機(jī)鉆頭準(zhǔn)確對準(zhǔn)孔位，由質(zhì)檢員復(fù)核，經(jīng)過監(jiān)理工程師確認(rèn)準(zhǔn)確無誤后，才可開鉆鉆孔，并及時地做好鉆孔施工記錄。

2．鉆孔垂直度

鉆孔的垂直度直接影響高噴墻體的搭接質(zhì)量，為此必須嚴(yán)格控制鉆孔的垂直度。實(shí)際操作中，先進(jìn)行鉆機(jī)定位，對中調(diào)平，用水準(zhǔn)尺調(diào)平鉆機(jī)平臺使其保持水平，在鉆機(jī)機(jī)架立桿的豎直方向的兩個側(cè)面使用吊錘懸掛垂線來控制垂直度。立桿垂直度調(diào)平偏差不大于1/100。鉆進(jìn)過程中隨時掌握機(jī)臺的平整度和機(jī)架的垂直度，進(jìn)而保證鉆孔的垂直度，鉆孔結(jié)束后必須經(jīng)過檢測合格后才可移位進(jìn)行下一個孔的鉆進(jìn)。

3．鉆孔護(hù)壁

鉆孔采用回轉(zhuǎn)鉆具，孔徑130mm。鉆孔過程中孔壁采用膨潤土黏土泥漿護(hù)壁；在實(shí)施鉆進(jìn)過程中，有時鉆孔中出現(xiàn)孔口不返漿、壩身填土泥漿存在漏失等現(xiàn)象時，這時需鉆孔采取加大進(jìn)漿護(hù)壁泥漿濃度，由正常鉆進(jìn)時進(jìn)漿密度1.15g/cm3左右，增大至1.25～1.30g/cm3，以進(jìn)行壩身堵漏；對于少數(shù)加大泥漿濃度仍無明顯效果的，可采用套管護(hù)壁跟進(jìn)鉆進(jìn)成孔，待下噴射管之前拔出套管。

4．鉆孔的有效深度

高噴灌漿鉆孔的有效深度在設(shè)計(jì)灌漿深度以下0.30～0.50m。主要是由于高噴灌漿時噴嘴位于噴管底端約有0.15m 的距離。另外，鉆進(jìn)采用泥漿護(hù)壁，鉆孔孔底會有沉淀物淤塞孔底。故采取適當(dāng)加深有效孔深來保證墻體的有效深度。

二、水泥漿液質(zhì)量控制

1．水泥原材料

灌漿采用純水泥漿液，水泥選用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥的品質(zhì)經(jīng)檢測其結(jié)果見表1。其各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格。

表1 灌漿用水泥檢測結(jié)果匯總表

2．水泥漿液

灌漿水泥漿液制備采用高速攪拌機(jī)，其轉(zhuǎn)速大于1200r/min。漿液制備方法采用質(zhì)量比法，即在攪拌機(jī)內(nèi)先加入定量的水，按照水灰比1 ∶1，加入等量經(jīng)檢驗(yàn)合格的水泥，在攪拌機(jī)內(nèi)充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時間控制在30～50s。攪拌好的漿液從攪拌機(jī)內(nèi)放入貯罐內(nèi)待用，漿液在使用前均過篩避免漿液凝結(jié)而堵塞輸漿管。水泥漿液的貯存時間控制在120min 內(nèi)用完，使用前需要檢測貯罐內(nèi)水泥漿液密度，使其不得低于1.50g/cm3。

三、灌漿質(zhì)量控制

1．灌漿工藝參數(shù)的確定

在工程灌漿之前，先進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，確定出本工程的灌漿施工參數(shù)見表2。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù)。

表2 高噴灌漿防滲墻施工工藝控制參數(shù)表

2．灌漿施工過程中質(zhì)量控制

（1）將噴漿臺車移至成孔孔位處，下噴射管前先試噴，檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況，無異常后，將噴射管下沉至預(yù)定深度處，調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動角度。按照規(guī)定的控制參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后開始提升噴射。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定好擺動角度和方向，嚴(yán)格控制噴射提升速度為12cm/min，擺動速度為8r/min。

（3）灌漿開始前，需要配備滿足該孔施灌所需要的漿液，嚴(yán)禁灌漿過程中漿液貯存不足而造成灌漿中斷。在使用之前適時監(jiān)測貯漿桶內(nèi)水泥漿液的密度，避免水泥漿產(chǎn)生離析。

（4）灌漿過程中一旦供漿中斷，需及時查明原因，將噴射管下沉到停漿面以下0.50m 處，待供漿恢復(fù)正常后再次提升。

（5）在進(jìn)漿正常的情況下，當(dāng)孔口回漿密度變小、回漿量增大，應(yīng)當(dāng)降低氣壓并加大漿液密度或進(jìn)漿量。

（6）施工過程中及時記錄水、氣、漿液地壓力、流量等控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時查明原因，采取有效措施予以解決。

（7）高噴灌漿施工結(jié)束后，由于灌漿孔內(nèi)的漿液發(fā)生離析析水、沉淀和凝固收縮，高噴固結(jié)體的頂部會產(chǎn)生凹穴，需要用漿液及時回灌填補(bǔ)?；毓酀{液采用后施工的貯漿溝內(nèi)的回漿回填，然后使用單獨(dú)制備的新濃漿（水灰比0.5 ∶1）進(jìn)行最終回灌。直至孔口漿面不下降為止。

3．影響高噴灌漿質(zhì)量問題的處理

（1）灌漿孔串漿：采用間隔跳打法，按照兩序孔進(jìn)行施工。發(fā)生串漿時，立即填堵串漿孔，待灌漿孔結(jié)束后，對串漿孔掃孔，進(jìn)行灌漿。相鄰兩個灌漿孔的施工間隔時間不小于48h，間距控制為4～6m。

（2）孔口不冒漿或斷續(xù)冒漿：有時因壩身填土松軟、不密實(shí)，可適當(dāng)進(jìn)行復(fù)噴灌漿；有時因壩體內(nèi)存在著“交界溝”或“洞穴”等，則應(yīng)不提升灌漿管，降低灌漿壓力加大灌漿量或進(jìn)漿濃度，直至孔口正常冒漿為止。

（3）鉆孔局部垂直度偏差較大：為了保證搭接質(zhì)量，在不改變噴射參數(shù)的條件下，分別對相鄰的孔段進(jìn)行重復(fù)2 次復(fù)噴，從而加大有效加固長度。

（4）施工過程中斷：在施工過程中因各種因素的影響，導(dǎo)致部分灌漿過程中斷。查明原因后，中斷孔段進(jìn)行復(fù)噴時，應(yīng)放入停漿面以下0.50m 處，待供漿恢復(fù)后再提升，從而保證二次連接處的質(zhì)量。

四、質(zhì)量控制效果

（1）高噴灌漿防滲墻完工后，監(jiān)理工程師核定灌漿單元工程質(zhì)量全部合格，單元工程優(yōu)良率為85%，高噴灌漿防滲墻工程質(zhì)量等級為優(yōu)良。

（2）墻體鉆孔注水試驗(yàn)得出：防滲墻體的滲透系數(shù)為4.87×10-8～2.26×10-7cm/s，滿足墻體的滲透系數(shù)k ≤1×10-6cm/s 的設(shè)計(jì)要求。

（3）墻體中不同深度處水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值為2.83～9.88MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）防滲墻體無損檢測的結(jié)果顯示：墻體電性分布較均勻，具有同一電性特征，防滲墻體均勻、連續(xù)，完整性較好