水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿施工處理技術(shù)措施之研究

胡孟利

廣東粵海水務(wù)股份有限公司 廣東 深圳 518021

隨著水工建筑項目的全面發(fā)展，水庫除險加固工作受到了更多的關(guān)注，要整合大壩帷幕灌漿施工作業(yè)要點，設(shè)定規(guī)范化施工模式，以提升統(tǒng)籌管理的科學(xué)性和規(guī)范性，實現(xiàn)工程項目統(tǒng)一發(fā)展的目標(biāo)。

1 工程案例

本文以某水庫項目為例，工程項目處于三鎮(zhèn)交界位置，地形較為復(fù)雜但外部交通環(huán)境便利，施工項目需要的材料、設(shè)備等都能有效運輸?shù)绞┕^(qū)域。當(dāng)?shù)囟嗄昶骄邓繛?92mm、多年平均降雨日為127天，每年6月到9月為汛期，尤其是8月到9月，受熱帶風(fēng)暴影響會出現(xiàn)高強度暴雨，因此，當(dāng)?shù)囟嗄晷钏ぷ骱涂购楣ぷ鲏毫^大，使得水庫結(jié)構(gòu)的主壩、副壩存在多出處滲漏問題，對水庫整體安全性產(chǎn)生影響，為此，當(dāng)?shù)毓芾聿块T在進行全面調(diào)研和數(shù)據(jù)匯總后，決定采取除險加固作業(yè)模式，有效避免險情的留存[1]。

依據(jù)工程項目設(shè)計部門的相關(guān)設(shè)計方案，主要是對水庫主壩和副壩進行灌漿防滲加固作業(yè)，其中，主壩利用高壓噴射灌漿處理、充填灌漿處理以及劈裂灌漿處理等，而對應(yīng)的副壩則采取充填灌漿和劈裂灌漿處理。

2 水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿施工處理技術(shù)內(nèi)容

在明確工程項目設(shè)計要求和具體設(shè)計方案后，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程開展具體工作，以確保能及時糾正相關(guān)問題，建構(gòu)完整的施工管理模型，實現(xiàn)統(tǒng)一管理控制的目標(biāo)，減少隱患問題留存造成的不良影響[2]。

2.1 準(zhǔn)備工作

為更好地維持水庫除險加固作業(yè)的安全性，要整合具體的資源體系，確保相關(guān)工作內(nèi)容都能逐步落實，有效建立完整控制機制的基礎(chǔ)上，從問題分析入手，及時掌握水庫除險加固工程的要點和難點，依據(jù)防滲標(biāo)準(zhǔn)落實更加合理的作業(yè)方案。

2.1.1 問題分析

為更好地保證后續(xù)作業(yè)順利開展，本工程項目在施工作業(yè)開始前進行了隱患問題的交流會。目前，大壩主要存在的是滲流問題，工程項目心墻截水槽原有設(shè)計的底部寬度為12m，目前局部壩段為8.1m，利用埋設(shè)的測壓管完成檢測后可知，心墻土壓實度以及滲透系數(shù)均不達標(biāo)，造成整體防滲失效。與此同時，工程項目大壩土多為分散性土，比例接近70%，長期滲流作用下被分解和沖蝕的問題較為嚴(yán)重，影響壩體抗?jié)B的穩(wěn)定性[3]。初步判斷大壩應(yīng)該為土石壩，采用心墻防滲，滲漏問題主要因心墻和壩體分散性土分解沖蝕造成，使得斷面出現(xiàn)變形沉降，如圖1所示。

圖1 土石壩斷面變形沉降示意圖（1）、（2）、（3）、（4）均為沉降示意線

基于水庫存在的問題，工程項目對具體的灌漿范圍進行了劃定，主要的位置在溢洪道控制閘前部、左側(cè)壩頂、相鄰壩坡段，按照規(guī)范化作業(yè)要求完成具體單元的設(shè)定評估，有效實現(xiàn)統(tǒng)一作業(yè)的目標(biāo)。

除此之外，要對灌漿作業(yè)中可能存在的異常情況予以預(yù)測，比如，灌漿中斷、漏漿等問題，并制定相應(yīng)的防控預(yù)案，確保出現(xiàn)具體情況可及時采取相應(yīng)措施。比如，灌漿中斷現(xiàn)象，造成灌漿中斷問題的因素較多，為減少其產(chǎn)生的不良影響，要選取高質(zhì)量輸漿管道，并且在每次施工作業(yè)開始前都要進行管道連接位置的質(zhì)量校驗。并且，要嚴(yán)格執(zhí)行具體的標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)內(nèi)容，完善灌漿設(shè)備常規(guī)化清理工作，定期開展水電系統(tǒng)維修和日常保養(yǎng)，從而確保實際作業(yè)的穩(wěn)定安全。

2.1.2 設(shè)備、材料準(zhǔn)備

在實際施工作業(yè)中，水工混凝土用水是建筑施工標(biāo)準(zhǔn)用水，為更好地維持工程項目的統(tǒng)一控制效果，灌漿用水要保持一致。與此同時，按照質(zhì)量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)選取水泥等材料，本工程項目選取32.5普通硅酸鹽水泥[4]。

另外，在開展灌漿處理工作中，要結(jié)合工程項目實際需求和控制標(biāo)準(zhǔn)選取灌漿設(shè)備和鉆孔設(shè)備，灌漿設(shè)備中，應(yīng)用高速攪拌機、儲漿攪拌機等，保證應(yīng)用控制環(huán)節(jié)的合理性，更好地維系統(tǒng)一管理效果。與此同時，利用高壓泥漿泵有效完成鉆孔沖洗以及壓水實驗，建構(gòu)完整的設(shè)備管理模式，保證設(shè)備能發(fā)揮其實際作用。

除此之外，要優(yōu)化準(zhǔn)入機制，確保相關(guān)設(shè)備操作人員具備對應(yīng)的專業(yè)資格認證，且能及時參與培訓(xùn)和安全指導(dǎo)，能嚴(yán)格按照規(guī)范流程和技術(shù)要領(lǐng)開展具體工作，從而一定程度上提高工程項目的整體安全水平。

2.1.3 具體工序

在完成準(zhǔn)備工作后，就要按照規(guī)范化流程開展具體施工作業(yè)，以保證各作業(yè)環(huán)節(jié)銜接合理，維持工程項目統(tǒng)一控制的科學(xué)性和規(guī)范性。

確定施工條件

結(jié)合本工程項目的實際情況，要開展大壩帷幕灌漿施工工作，要明確灌漿作業(yè)的基本條件，從而依據(jù)規(guī)范落實細節(jié)的設(shè)計和處理，確保工程項目協(xié)同管理的科學(xué)性和規(guī)范性。

第一，鉆孔灌漿處理環(huán)節(jié)要在帷幕層混凝土滿足28d養(yǎng)護期，且對應(yīng)的強度是設(shè)計強度的70%時陸續(xù)開展，不僅能保證帷幕作業(yè)的安全性，還能提高整體施工項目的管控效果。

第二，正處于灌漿作業(yè)或者是灌漿作業(yè)剛剛完成試，要對其周圍環(huán)境進行階段性管理，一般而言，30m范圍內(nèi)不能進行爆破作業(yè)等幅度較大的內(nèi)容，若是按照工期要求無法更改，則要落實完善的減震處理和防震處理。

第三，基于施工作業(yè)的具體要求，在帷幕灌漿作業(yè)開始前，施工部門要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范化試驗分析模式，確保灌漿處理的科學(xué)性和合理性。與此同時，要編寫對應(yīng)的試驗大綱，從而保證相關(guān)內(nèi)容都能逐步落實。

施工作業(yè)原則

結(jié)合本工程項目的實際情況，要建立相應(yīng)的評估機制，并且，嚴(yán)格執(zhí)行具體問題具體分析的原則。本工程項目利用“三序施工”處理機制，先完成第一序孔的鉆灌處理，然后進行第二序孔、第三序孔的處理，排序方面要秉持先外后內(nèi)的原則，雙排孔組成的帷幕結(jié)構(gòu)要先進行下游排孔的灌漿處理，然后進行上游排孔的處理。

作業(yè)要點

在確定灌漿作業(yè)方案后，就要嚴(yán)格按照規(guī)范流程開展具體工作，確保工序的完整性和科學(xué)性，進一步提高大壩帷幕灌漿施工水平。

第一，鉆孔作業(yè)。主要采取的設(shè)備是回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機，要在覆蓋層應(yīng)用硬質(zhì)合金鉆頭完成鉆進處理，更好地提高階段性作業(yè)的規(guī)范水平，確保實際作業(yè)可控合理。并且，在基巖結(jié)構(gòu)中利用金剛石鉆頭開展鉆進作業(yè)，鉆孔的孔徑維持在56mm。整個施工作業(yè)中，先導(dǎo)孔利用91mm完成開孔處理，以保證后續(xù)作業(yè)的安全性和規(guī)范性，并利用76mm進行終孔處理，為更好地提高整體作業(yè)的質(zhì)量水平，要對先導(dǎo)孔、第二序孔、第三序孔進行集中處理，并進行巖芯的質(zhì)量評估，更好地維護整體作業(yè)的科學(xué)性。另外，要對作業(yè)后的結(jié)果進行校準(zhǔn)，確?？孜粷M足設(shè)計要求，相應(yīng)的孔位偏差要控制在10cm以內(nèi)，及時進行相應(yīng)數(shù)據(jù)的記錄和匯總分析。灌漿孔施工作業(yè)時按照要求分序分段處理，并配合清水鉆進作業(yè)，提升基巖結(jié)構(gòu)中鉆進處理的質(zhì)量效果。最后，利用KXP-1型測斜儀進行最終的測量，只有滿足大壩帷幕灌漿施工設(shè)計規(guī)范才能開展后續(xù)作業(yè)。

第二，沖洗作業(yè)，主要是針對基巖結(jié)構(gòu)段，要利用壓力水完成孔壁沖洗作業(yè)，確保其不會對整體作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生影響，沖洗的時間由最終水流質(zhì)量決定，一直沖洗到回水清凈為止。并且，沖洗的壓力要維持在灌漿壓力80%左右，若是整個施工作業(yè)中灌漿壓力超出1MPa，則沖洗壓力選取1MPa。在完成沖洗處理工作后對沖洗結(jié)果進行檢查，確保孔內(nèi)沉積厚度能在20cm以內(nèi)。

第三，壓水試驗。在大壩帷幕灌漿施工作業(yè)中，壓水試驗是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，要整合具體的作業(yè)內(nèi)容，建立完整的試驗分析模式，保證相應(yīng)作業(yè)的安全性。1）灌漿孔在灌漿作業(yè)開始前要進行簡易的壓水試驗，以確保能全面評估其實際情況，更好地滿足后續(xù)作業(yè)要求。2）先導(dǎo)孔要按照自上而下分段卡塞的方式完成壓水試驗分析，并且，配合單點法壓水處理模式，確保整體作業(yè)的可控性和合理性。3）針對帷幕灌漿試驗孔、檢查孔則要采取五點法壓水試驗。所謂五點法壓水試驗，指的是依據(jù)大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿試驗要求，結(jié)合業(yè)主以及監(jiān)理部門現(xiàn)場指示，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對各個區(qū)段灌漿壓力進行計算，就能了解實際的壓水壓力，采取壓水壓力0.3倍、0.6倍以及1倍計算方式對各個壓力點的壓力進行處理。

第四，灌漿作業(yè)。1）在帷幕灌漿施工環(huán)節(jié)中，覆蓋層利用孔口封閉循環(huán)鉆的方式進行灌漿作業(yè)，而在基巖段，主要是利用孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)自上而下分段灌漿法完成處理工作，射漿管和孔底之間的距離要控制在50cm以內(nèi)，更好地維系整體作業(yè)的科學(xué)性和規(guī)范性。2）同一排上相鄰的兩個次序孔間要結(jié)合具體設(shè)計要求予以優(yōu)化處理，巖層中鉆孔灌漿的間距也要控制在固定范圍內(nèi)，一般是維持在15m以內(nèi)。3）為提高階段性作業(yè)的質(zhì)量，要嚴(yán)格執(zhí)行精細化測算分析機制，覆蓋層段的灌漿壓力表示為0.8D（D表示灌漿頂板以上地層厚度）、巖石基礎(chǔ)灌漿壓力表示為1.5+0.5D。整個作業(yè)體系中，最終的灌漿壓力由現(xiàn)場灌漿試驗確定。4）巖基灌漿段段長要控制在5m以內(nèi)，若是遭遇溶洞結(jié)構(gòu)、斷層結(jié)構(gòu)或者是軟弱夾層結(jié)構(gòu)，則相應(yīng)的長度要維持在3m以內(nèi)，結(jié)合實際情況具體確定。與此同時，灌漿墊層混凝土和基礎(chǔ)作業(yè)段灌漿結(jié)構(gòu)要進入巖層2m，終孔的最大段長度則要維持在10m以內(nèi)。5）為保證工程項目綜合作業(yè)的可控性和合理性，整個灌漿作業(yè)要利用水泥粘土漿完成灌注處理，混凝土和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的連接位置，要先進行水泥灌漿作業(yè)，相應(yīng)的漿液也要從稀到濃逐級處理，維持整體作業(yè)的安全性和科學(xué)性。6）在漿液處理環(huán)節(jié)中，灌漿壓力維持不變狀態(tài)下注入率也會出現(xiàn)持續(xù)降低的情況，此時，不能改變漿液的濃度。而在某一比級漿液注入量達到300L以上后，灌漿壓力和注入率均沒有出現(xiàn)較大的變化，此時，漿液濃度改為再濃的一級，從而保證作業(yè)的連續(xù)性和安全性。而在注入率超出30L/min以后，相應(yīng)的灌漿作業(yè)的具體級別就要視實際情況而定。整體作業(yè)基于調(diào)整壩體劈裂灌漿技術(shù)作業(yè)要求，能更好地處理心墻壩裂縫以及孔隙問題，更好地釋放壩體中積累的應(yīng)力，以確保原有不平衡的壩體應(yīng)力得以消散，在灌入泥漿后，壩體局部土層應(yīng)力有所提高，就能進一步優(yōu)化心墻壩的穩(wěn)定性和安全性。

第五，灌漿結(jié)束。為滿足大壩帷幕灌漿施工質(zhì)量和安全要求，要依據(jù)灌漿作業(yè)的實際情況，判定灌漿處理工序是否結(jié)束。一般而言，判定灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)主要分為兩個，第一個是灌漿段的貫入量在1L以內(nèi)，并且，設(shè)計壓力下已經(jīng)持續(xù)灌漿60min左右。第二個是在灌漿過程中回漿濃度降低一級濃度灌注處理，回漿的濃度變得更濃時。在實際作業(yè)中滿足以上兩個要求之一就認定灌漿結(jié)束。

第六，封孔處理，一般是利用純壓作業(yè)的方式完成封孔，壓力為1MPa到2MPa之間進行灌入，水灰比控制在0.5:1的濃度，屏漿處理120min結(jié)束，在沉淀作業(yè)結(jié)束后投入泥球并開始相應(yīng)的搗實處理，從根本上維持整體作業(yè)管理的可控性和安全性。

3 質(zhì)量驗收

在完成大壩帷幕灌漿施工作業(yè)后，要結(jié)合質(zhì)量管理要求開展質(zhì)量驗收工作，確保工程項目施工作業(yè)內(nèi)容更加貼合實際需求，提高階段性作業(yè)的基本水平。

本工程項目在完成除險加固灌漿處理工作后，當(dāng)?shù)毓芾聿块T對其進行了為期1年的跟蹤管理，了解相應(yīng)作業(yè)的實際情況。一方面，主壩結(jié)構(gòu)、副壩結(jié)構(gòu)在進行充填灌漿和劈裂灌漿作業(yè)后，壩頂布置的深槽能有效維持灌漿處理效果。主壩漿脈厚度約為16cm到52cm，副壩的漿脈厚度約為8cm到14cm，整體漿脈較為均勻連續(xù)，搭接結(jié)構(gòu)也非常完整，工程項目的滲透性較小，為當(dāng)?shù)胤篮楣ぷ魈峁┝肆己玫谋Ｕ?，整體灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計規(guī)范和要求。

4 建議

在完成大壩劈裂灌漿作業(yè)時，要明確除險加固的要點，基于心墻防滲要求，重構(gòu)壩體應(yīng)力平衡狀態(tài)，維持心墻壩的穩(wěn)定性，并嚴(yán)格執(zhí)行具體的作業(yè)要求。首先，提高作業(yè)人員的基本素質(zhì)，利用交流會、培訓(xùn)等方式確保作業(yè)人員能嚴(yán)格執(zhí)行具體的工序標(biāo)準(zhǔn)，并確保相關(guān)試驗分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可控性，更好地減少隱患問題。其次，要落實崗位責(zé)任機制，將責(zé)任落實到個人，提高工作人員的危機意識，保證其能嚴(yán)格執(zhí)行具體作業(yè)方案，維持整體作業(yè)管理的科學(xué)效果。最后，要秉持階段性總結(jié)管理的原則，針對階段性作業(yè)內(nèi)容予以評估，針對存在的問題及時整改，并且對帷幕灌漿可能存在的隱患問題予以預(yù)測，及時制定防控處理方案。

5 結(jié)束語

總而言之，水庫除險加固施工作業(yè)具有重要的研究價值，要有效融合大壩帷幕灌漿施工內(nèi)容，建構(gòu)完整的作業(yè)體系，保證灌漿施工作業(yè)各個環(huán)節(jié)緊密銜接，提高階段性工程質(zhì)量效果，并及時開展質(zhì)量驗收，強化工序管理和人員管理的同時，為水庫安全應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。