趙忠輝

(東寧縣水務(wù)局，黑龍江東寧157200)

自20世紀(jì)以來(lái)，帷幕灌漿技術(shù)被廣泛用于水庫(kù)的基礎(chǔ)、滲漏、裂縫等方面的處理，對(duì)保證水工建筑物的安全運(yùn)行起著重要作用，其作用和效果越來(lái)越顯著。以下通過工程實(shí)例綜述壩基惟幕灌漿的施工工藝。

1 基本情況

紅陽(yáng)水庫(kù)位于廣東省海豐縣梅隴鎮(zhèn)梅聯(lián)河的上游，該水庫(kù)于1976年建成。包括:主壩、3座副壩、泄洪閘、輸水涵管等。紅陽(yáng)水庫(kù)是以灌溉為主，兼顧發(fā)電、防洪的綜合效益的中型水利樞紐工程，距梅隴鎮(zhèn)7 km。30年運(yùn)行中險(xiǎn)情不斷，壩基滲透性強(qiáng)，防滲性能差，需要對(duì)壩基進(jìn)行處理。

主壩壩體最大高度27.1 m，壩頂寬5 m，最大壩頂高程30.6 m，總長(zhǎng)度101 m;副壩3座，第一副壩總長(zhǎng)度85 m，壩頂寬5 m，最大壩高19.7 m，壩頂高程30.5 m;第二副壩總長(zhǎng)度113 m，壩頂寬5 m，最大壩高20.8 m，壩頂高程30.5 m;第三副壩即泄洪閘副壩，位于主壩左壩頭小山包的左邊坡，總長(zhǎng)度118 m，壩頂寬5 m，壩頂高程30.5 m。

一座主壩、3座副壩壩基帷幕灌漿工程(灌漿長(zhǎng)度1 277 m)，在壩的軸線上游排為帷幕灌漿孔，孔距2 m，分兩序施工，跳孔施工。

2 工程地質(zhì)

2.1 主壩地質(zhì)條件

主壩頂以下10 m以礫質(zhì)輕壤土、中壤土為主，黃色、硬塑，夾含較多強(qiáng)風(fēng)化巖塊，結(jié)構(gòu)松散。其下部以礫質(zhì)中土壤、重壤土為主，可塑。壩基為殘積土、沖積土及強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

2.2 副壩地質(zhì)條件

1)一副壩壩體填土為黃色間灰白色的礫質(zhì)重壤土、粉礫、砂礫，夾含水量較多強(qiáng)風(fēng)化巖塊，結(jié)構(gòu)松散。壩基為殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及弱風(fēng)化砂巖。壩體及壩基滲透性較強(qiáng)，防滲性能差。

2)二副壩壩體填土為黃色間灰白色的礫質(zhì)重壤土、粉礫、砂礫，夾含水量較多強(qiáng)風(fēng)化巖塊，結(jié)構(gòu)松散。壩基為殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及弱風(fēng)化砂巖。壩體及壩基滲透性較強(qiáng)，防滲性能差。

3)泄洪閘(三副壩)涵閘頂以上填土厚3.4 m。涵頂拱為漿砌石，厚1.3 m，石塊為灰色弱風(fēng)化砂巖;涵閘底板為厚0.5～0.8 m的漿砌石。底板下部為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，黃色或灰黑色，節(jié)理發(fā)育，巖芯破碎。

3 帷幕灌漿方法

帷幕灌漿主要作用是增強(qiáng)壩基的抗?jié)B性和改善壩基的承載強(qiáng)度，確保大壩的穩(wěn)定性。紅陽(yáng)水庫(kù)帷幕灌漿位于壩軸線上游，總進(jìn)尺約1 277 m，主壩及副壩均設(shè)一排鉆孔布置，孔距2.0 m，與壩軸線平行。帷幕灌漿按孔類分試驗(yàn)孔施工、基本孔施工及檢查孔施工3部分。鉆孔需鉆穿壩體填土層達(dá)到基巖層，孔深5～35 m，帷幕灌漿基線大約在壩基線下4～6 m。灌漿長(zhǎng)度按壩段帷幕灌漿設(shè)計(jì)圖確定。

在基本孔施工前，分別于河床和壩肩段各取一段試灌段，通過試灌段選用合適的施工工藝及施工參數(shù)。灌漿施工，帷幕孔按分序加密的原則，分兩個(gè)次序進(jìn)行施工。其中Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3…為Ⅰ序孔，Ⅱ -1、Ⅱ -2、Ⅱ -3…為Ⅱ序孔。灌漿孔距2.0 m。帷幕灌漿孔平面布置見圖1。

圖1 壩平面帷幕、劈裂灌漿布孔圖

帷幕灌漿施工工藝流程見圖2。

圖2 帷幕灌漿施工工藝流程圖

3.1 鉆孔

1)鉆孔采用杭州SGZ-Ⅲ型地質(zhì)鉆機(jī)，壩體土層及砂卵礫石層用Φ110 mm合金鉆頭，Φ108 mm套管護(hù)壁跟進(jìn)，基礎(chǔ)巖層改用Φ59 mm合金鉆頭鉆進(jìn)。鉆灌孔段長(zhǎng)除接觸段為2.0 m外，其余一般為4 m。

2)鉆孔應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙統(tǒng)一編號(hào)，并按規(guī)定的施工次序分段鉆進(jìn)。終孔深度應(yīng)達(dá)到帷幕設(shè)計(jì)底線高程。

3)開孔前，平整樁位，墊平機(jī)身，對(duì)好孔并加固，保證立桿成一鉛垂線并對(duì)準(zhǔn)孔位。鉆孔時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)有松動(dòng)或位移，及時(shí)校正加固，用測(cè)斜儀檢測(cè)鉆孔垂直度，確保鉆孔垂直度符合規(guī)范要求。

4)試灌段、先導(dǎo)孔和所有檢查孔均采集巖芯，并進(jìn)行巖芯描述。檢查后巖芯保留。

5)準(zhǔn)確、詳細(xì)、清楚地填寫鉆孔記錄。

6)檢查孔安排在一個(gè)試驗(yàn)段完成14 d后再鉆進(jìn)檢查孔。

3.2 沖洗

1)每段鉆孔結(jié)束后，應(yīng)用大流量水流進(jìn)行鉆孔孔壁沖洗，直至回水清凈后延續(xù)10 min止，孔內(nèi)沉積厚度≤20 cm。

2)在灌漿前應(yīng)采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗。沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，且≤1 MPa。

3.3 壓水試驗(yàn)

1)各灌漿孔各段在洗孔后均作簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。

2)壓水試驗(yàn)壓力值一律采用0.3 MPa，先導(dǎo)孔按壓水試驗(yàn)規(guī)程，其余孔按灌漿規(guī)范，其他要求按“水利水電工程壓力試驗(yàn)規(guī)程”執(zhí)行。

3.4 灌漿

1)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)，選擇地質(zhì)條件與實(shí)際地質(zhì)灌漿區(qū)相似的地段作為灌漿試驗(yàn)區(qū)，并整理分析各序孔和檢查孔的單位吸水率和單位耗灰量等試驗(yàn)資料，并報(bào)送監(jiān)理人。不得在帷幕灌漿線上進(jìn)行灌漿試驗(yàn)。

2)帷幕灌漿采用循環(huán)式自上而下分段灌漿法施工。各灌漿段灌漿時(shí)，下入灌漿管，管口距段底＜50 cm。

3)各段不論透水率大小均按技術(shù)要求進(jìn)行灌漿。

4)灌漿壓力表安裝在孔口回漿管路上。灌漿壓力設(shè)計(jì)值暫定為0.5～1.0 MPa，施工時(shí)通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)予以調(diào)整修正。

5)灌漿材料:灌漿所用水泥和水，均符合拌制水工混凝土用水要求。

6)漿液的配合比，使用及調(diào)換:①漿液的配比通過實(shí)驗(yàn)確定，初擬水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1(重量比)等 7 個(gè)比級(jí);②漿液的濃度使用按先稀后濃的原則，起始的漿液濃度一律采用5∶1;③漿液濃度的變換:采用限量法，即每一級(jí)濃度的漿液灌入300 L后，單位吸漿量(L/min)仍大于初始單位吸漿量的80%時(shí)，或灌漿時(shí)間已持續(xù)1 h，單位吸漿量仍大于初始單位吸漿量的70%時(shí)，則可變換濃一級(jí)灌注，如改變濃度后，壓力突增或單位吸漿量突然減小時(shí)，應(yīng)立即換回原濃度繼續(xù)灌注;④一般每隔10 min測(cè)定吸漿量和壓力，并適當(dāng)測(cè)定漿液比重，并記錄;⑤灌漿的結(jié)束條件

在規(guī)定壓力情況下，單位吸漿量＜0.4 L/min，延續(xù)灌 ＜60 min，注入率 ＜1 L/min時(shí)，續(xù)灌90 min即可結(jié)束。在規(guī)定壓力下，回漿濃度變濃時(shí)，測(cè)定回漿比重，如果達(dá)到比原灌入漿液濃度高一級(jí)時(shí)，應(yīng)立即稀釋為原灌入漿的濃度繼續(xù)灌注，并測(cè)定回漿比重，當(dāng)回漿比重二次又增大到前述比重時(shí)，表明灌漿段內(nèi)確已達(dá)到進(jìn)水不進(jìn)水泥的狀態(tài)，這時(shí)，不論單位吸漿量多少，延續(xù)10 min即可停灌。

3.5 封孔

全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行一次復(fù)灌回填封孔，射漿管距孔底＜0.5 m，灌液用0.5∶1的水泥漿，壓力用0.3 MPa，單位吸漿 ＜0.4 L/min，并延續(xù)30 min即可終孔，待2～3 d之后，用水泥砂漿徒手封閉孔口凝縮段。

灌漿過程中，應(yīng)每隔一定時(shí)間測(cè)定漿液的比重，如出現(xiàn)吸水不吸漿情況，加水稀漿，如再出現(xiàn)同樣情況，也可結(jié)束灌漿。

3.6 特殊情況的處理

1)灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

2)灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時(shí)進(jìn)行灌漿，應(yīng)1泵灌1孔。否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，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。

3)灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，可按照下述原則進(jìn)行處理:①應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿;若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿;②恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)使用開灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級(jí)的水泥漿繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應(yīng)逐級(jí)加濃繼續(xù)灌注;③恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施;④灌漿段注入量大，灌漿難于結(jié)束時(shí)，可選用下列措施處理:低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿;摻加速凝劑;灌入穩(wěn)定漿液或混合漿液。該段經(jīng)處理后仍應(yīng)掃孔，重新依照技術(shù)要求進(jìn)行灌漿，直至結(jié)束;⑤灌漿過程中如回漿變濃，可換用相同水灰比的新漿進(jìn)行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30 min，即可停止灌漿;⑥灌漿過程中密切注意異常情況的出現(xiàn)，并進(jìn)行大壩變形觀測(cè)。灌漿效果檢查。

3.7 灌漿效果檢查

在檢查孔中進(jìn)行，檢查孔是在完成灌漿14 d開始鉆進(jìn)。灌漿檢查孔的數(shù)量約為灌漿孔總數(shù)的10%，1個(gè)壩段或1個(gè)單元工程內(nèi)至少布置1個(gè)檢查孔。

1)防滲性能檢查:首先逐段(5 m)作壓水試驗(yàn)，壓力采用 0.3、0.5、0.7、1.0、0.7、0.5、0.3 MPa。試驗(yàn)要求按“水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程”執(zhí)行。

2)耐久性能試驗(yàn):檢查孔全孔一次進(jìn)行，用0.5 MPa壓力作壓水試驗(yàn)，持續(xù)48 h，觀測(cè)水量有無(wú)變化或突變。

3)觀察描述檢查孔的巖芯，有無(wú)結(jié)石，充填程度，密實(shí)程度，巖芯的完整程度，以及結(jié)石樣，測(cè)定其物理性能及抗壓強(qiáng)度。紅陽(yáng)水庫(kù)經(jīng)運(yùn)行至目前為止壩基帷幕灌漿效果顯著。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)研究出了許多灌漿新技術(shù)，但每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。在工程實(shí)際中，根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù)，以達(dá)到科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的目的。

［1］李德欣，陳冬君.壩基帷幕灌漿施工中應(yīng)注意的問題［J］.黑龍江水利科技，2004，32(4):76.