勞正紹

(廣西潤(rùn)能水電設(shè)計(jì)研究有限公司，廣西 南寧 530007)

1 概 述

我國(guó)“十一五”期間對(duì)大量的大中型病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，“十二五”期間在鞏固大中型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固成果的基礎(chǔ)上，將加快小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固建設(shè)，確?！笆濉蹦┩瓿扇啃⌒退畮?kù)除險(xiǎn)加固任務(wù)，而壩體防滲灌漿加固是病險(xiǎn)水庫(kù)加固建設(shè)任務(wù)中重要的實(shí)施內(nèi)容，壩體防滲灌漿常用水泥高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿等，以提高壩體、壩基防滲能力，而高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿質(zhì)量檢測(cè)以檢查孔鉆孔注水和鉆孔壓水試驗(yàn)為主，因此檢查孔鉆孔注水和壓水試驗(yàn)為病險(xiǎn)水庫(kù)防滲加固工程質(zhì)量檢查、驗(yàn)收提供重要的科學(xué)依據(jù)。

高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿工程投入使用驗(yàn)收前應(yīng)進(jìn)行施工過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)，工程竣工驗(yàn)收前應(yīng)進(jìn)行竣工驗(yàn)收前抽樣檢測(cè)。

2 檢測(cè)方法及檢測(cè)依據(jù)

(1)高噴灌漿質(zhì)量檢測(cè)以檢查孔鉆孔注水試驗(yàn)為主，檢測(cè)依據(jù)為DL/T 5200—2004 《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》和SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》。

(2)充填灌漿質(zhì)量檢測(cè)以檢查孔鉆孔注水試驗(yàn)為主，檢測(cè)依據(jù)為SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》。

(3)帷幕灌漿質(zhì)量檢測(cè)以檢查孔鉆孔壓水試驗(yàn)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，進(jìn)行綜合評(píng)定。檢測(cè)依據(jù)為SL 62—94 《水工建筑物水利灌漿施工技術(shù)規(guī)范》和SL 31—2003 《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》。

3 檢查孔抽檢部位及抽檢數(shù)量的確定原則

3.1 高壓噴射灌漿、充填灌漿抽檢部位的確定原則

(1)地層復(fù)雜的部位。

(2)漏漿嚴(yán)重的部位。

(3)可能存在質(zhì)量缺陷的部位或發(fā)生過(guò)質(zhì)量事故的部位。

(4)存在質(zhì)量爭(zhēng)議的部位。

(5)主管部門或建設(shè)各方對(duì)工程質(zhì)量提出懷疑或目觀存在明顯不合格的部位。

3.2 壩基帷幕灌漿檢查孔抽檢部位的確定原則

(1)帷幕中心線上。

(2)巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位。

(3)注入量大的孔段附近。

(4)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。

(5)存在質(zhì)量爭(zhēng)議的部位。

(6)主管部門或建設(shè)各方對(duì)工程質(zhì)量提出懷疑部位。

3.3 檢查孔抽檢的數(shù)量

高壓噴射灌漿、充填灌漿、壩基帷幕灌漿施工過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)的檢查孔數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%左右，一個(gè)壩段或一個(gè)單元工程內(nèi)至少布置一個(gè)檢查孔?？⒐を?yàn)收前抽樣檢測(cè)的檢查孔數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的3%，且每個(gè)單位工程不少于3 個(gè)孔。

4 鉆孔注水試驗(yàn)

4.1 檢查孔鉆孔注水試驗(yàn)段鉆孔

(1)高噴灌漿檢查孔鉆孔應(yīng)無(wú)水鉆進(jìn)并采取巖芯，對(duì)芯樣加以描述并計(jì)算獲得率及對(duì)芯樣進(jìn)行編碼拍照，每試段抽取一組芯樣送回試驗(yàn)室進(jìn)行凝結(jié)體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。檢測(cè)孔布置在灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢測(cè)孔垂直鉆進(jìn)，深度鉆至距灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進(jìn)行注水。

(2)充填灌漿檢查孔不能使用泥漿鉆進(jìn)，如有取巖芯要求時(shí)應(yīng)無(wú)水鉆進(jìn)，如不需要取巖芯時(shí)可采用無(wú)水或清水少水鉆進(jìn)，防止試段巖土層被擾動(dòng)，孔底沉淀物的厚度不應(yīng)大于10cm。檢測(cè)孔布置在灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢測(cè)孔垂直鉆進(jìn)，深度鉆至距灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進(jìn)行注水。

(3)試段長(zhǎng)度不宜大于5m，同一試段不宜跨越透水性相差懸殊的兩種巖土層。

(4)鉆孔施工中，應(yīng)用測(cè)斜儀進(jìn)行孔斜率測(cè)量，孔深小于30m 時(shí)鉆孔偏斜率不大于1%，孔深大于30m 小于50m 時(shí)鉆孔偏斜率不大于1.6%。

(5)對(duì)孔壁穩(wěn)定性較差的試段，要求及時(shí)下護(hù)壁花管以避免塌孔。

4.2 確定地下水位

確定地下水位的目的是確定注水試驗(yàn)水頭的計(jì)算零點(diǎn)。

4.2.1 確定地下水位范圍

地下水位應(yīng)在庫(kù)前水位與下游壩坡測(cè)壓管水位之間，利用庫(kù)前水位和下游壩坡測(cè)壓管水位來(lái)合理確定地下水位范圍，以利于合理安排試驗(yàn)段段數(shù)及段長(zhǎng)。

4.2.2 觀測(cè)地下水位

在庫(kù)前水位與下游壩坡測(cè)壓管水位之間的試段，應(yīng)進(jìn)行地下水位觀測(cè)。水位觀測(cè)間隔5min，當(dāng)連續(xù)兩次觀測(cè)數(shù)據(jù)變幅小于10cm 時(shí)，水位觀測(cè)即可結(jié)束，用最后一次觀測(cè)值作為地下水位計(jì)算值。

4.3 注水試驗(yàn)

壩體高噴灌漿和充填灌漿注水試驗(yàn)常用常水頭注水試驗(yàn)，注水試驗(yàn)的設(shè)備有機(jī)械秒表、量筒、水位測(cè)量?jī)x等;注水試驗(yàn)前先測(cè)量記錄好孔深、地下水位、孔斜率等數(shù)據(jù)。

試段隔離后，應(yīng)向套管內(nèi)注入清水，使套管中水位高出地下水位一定高度(或到孔口)，并保持固定不變，用流量計(jì)或量桶量測(cè)注入流量。進(jìn)行注水試驗(yàn)時(shí)，開(kāi)始每隔5min 量測(cè)一次，連續(xù)量測(cè)5 次，以后每隔20min 量測(cè)一次，并至少連續(xù)量測(cè)6 次。當(dāng)連續(xù)2 次量測(cè)的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%時(shí)，該段試驗(yàn)即可結(jié)束，取最后一次注入流量作為計(jì)算值。當(dāng)試段漏水量大于供水能力時(shí)，通過(guò)記錄注入的最大流量來(lái)計(jì)算參考滲透系數(shù)，以利于對(duì)試段滲透性的參考性評(píng)價(jià)，但應(yīng)在備注中注明該滲透系數(shù)是在供水能力不能滿足漏水量時(shí)的參考值。

4.4 滲透系數(shù)的計(jì)算及試驗(yàn)資料的整理

4.4.1 滲透系數(shù)的計(jì)算

注水試驗(yàn)滲透系數(shù)K 值計(jì)算按SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》的5.3.2、5.3.3 條執(zhí)行，當(dāng)試段位于地下水位以下時(shí)采用下式計(jì)算:

式中 K——滲透系數(shù)，cm/s;

Q——注入流量，L /min;

H——試驗(yàn)水頭，cm，等于試驗(yàn)水位與地下水位之差，當(dāng)尚未發(fā)現(xiàn)地下水位時(shí)，地下水位值為0;

A——為形狀系數(shù)，cm，按SL 345—2007 《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》附錄表B選用。

當(dāng)試段位于地下水位以上時(shí)采用下式計(jì)算:

式中 l——試段長(zhǎng)度，cm，要求50 ＜H/r ＜200、H≤l;

r—鉆孔半徑，cm。

4.4.2 試驗(yàn)資料的整理

根據(jù)檢查孔試驗(yàn)成果，結(jié)合施工資料進(jìn)行綜合評(píng)定。

5 鉆孔壓水試驗(yàn)

帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合施工資料和試驗(yàn)成果綜合評(píng)定。帷幕灌漿檢查孔應(yīng)自上而下分段壓水試驗(yàn)，采用五點(diǎn)法或單點(diǎn)法，壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部位灌漿14 天后進(jìn)行。

5.1 鉆孔

鉆機(jī)常用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，鉆頭用金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭，鉆孔孔徑宜為59 ～150mm，通常為75mm、91mm、110mm，試驗(yàn)鉆孔的孔徑對(duì)壓水試驗(yàn)成果有影響，但一般很微小，可以忽略不計(jì)，不能使用泥漿等護(hù)壁材料鉆進(jìn)。為了防止由于鉆孔相距過(guò)近，壓水試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生水流串通而影響試驗(yàn)成果的真實(shí)性，檢查孔間距布置盡可能大于10m。含斷層破碎帶、裂隙密集帶、溶蝕帶與透水帶的孔段，應(yīng)根據(jù)具體情況確定試段長(zhǎng)度，同一試段不應(yīng)跨越透水性懸殊的兩種巖層。

檢查孔布置在帷幕灌漿中心線上，并處于相鄰兩施工灌漿孔中間。檢查孔沿垂直鉆進(jìn)，深度鉆至距帷幕灌漿底部以上約0.5m，采用自上而下分段進(jìn)行鉆孔和壓水試驗(yàn)，每段約5m。

檢查孔鉆孔施工中，應(yīng)用測(cè)斜儀進(jìn)行孔斜率測(cè)量，孔深小于20m 時(shí)鉆孔偏斜率不大于1.25%，孔深大于20m 小于30m 時(shí)鉆孔偏斜率不大于1.6%，孔深大于30m 小于40m 時(shí)鉆孔偏斜率不大于2%。

帷幕灌漿檢查孔應(yīng)采取巖芯，計(jì)算獲得率，并加以描述及對(duì)芯樣進(jìn)行編碼拍照。

5.2 洗孔

洗孔應(yīng)采用壓水法，洗孔管應(yīng)下到孔底，至孔口回水清潔，肉眼觀察無(wú)巖粉時(shí)方可結(jié)束。當(dāng)孔口無(wú)回水時(shí)，洗孔時(shí)間不得少于15min。沖洗壓力可為灌漿壓為的80%，該值若大于1MPa 時(shí)，采用1MPa。

5.3 栓塞安設(shè)

土壩壩基帷幕灌漿壓水試驗(yàn)栓塞應(yīng)安設(shè)在壩基巖石較完整的部位，定位應(yīng)準(zhǔn)確。混凝土壩壩基帷幕灌漿壓水試驗(yàn)栓塞應(yīng)安設(shè)在混凝土與基巖接觸線上約2m 處，其目的是有效地檢測(cè)混凝土與基巖接觸段的透水率。

5.4 壓水試驗(yàn)壓力值的選用

(1)呂榮試驗(yàn)是世界各國(guó)普遍采用的常規(guī)性壓水試驗(yàn)方法，采用這種試驗(yàn)，有利于國(guó)際間的技術(shù)合作交流。帷幕灌漿施工過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)及竣工驗(yàn)收前抽樣檢測(cè)常用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)除執(zhí)行SL 31—2003 《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》外，還執(zhí)行SL 62—94 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》;單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的壓水試驗(yàn)壓力值選用SL 62—94 《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》表A1，檢查孔各孔段壓水試驗(yàn)選用的壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)壓力的80%，同時(shí)應(yīng)保證水庫(kù)在正常蓄水位時(shí)的水柱壓力作用下壩基透水率能滿足工程設(shè)計(jì)要求。

(2)當(dāng)壩高小于70m 時(shí)，S (試段內(nèi)的實(shí)際壓水壓力) =H0或1.5H0［H0為正常蓄水位與帷幕所在部位基巖面之差(m)，1m≈0.01MPa］。

S = S1+ S2+ Sf

式中 S1——壓力表指示壓力，MPa;

S2——水柱壓力，S2= (試驗(yàn)水頭-壓力起算零線) ×0.01MPa

Sf——壓力損失，主要為工作管路損失。

(3)確定壓力起算零線

1)地下水位在試段以上時(shí)，壓力起算零線為地下水位線(以地下水位線為參照)。

2)地下水位在試段以下時(shí)，壓力起算零線為通過(guò)試段中點(diǎn)的水平線。

3)地下水位在試段以內(nèi)時(shí)，壓力起算零線為地下水位以上試段中點(diǎn)的水平線。

5.5 流量觀測(cè)

壓水試驗(yàn)的設(shè)備有壓力表、機(jī)械秒表、水表、水位測(cè)量?jī)x等;壓水試驗(yàn)前先測(cè)量記錄好孔深、地下水位、孔斜率等數(shù)據(jù)。

在穩(wěn)定的壓力下，每3 ～5min 測(cè)讀一次壓入流量。連續(xù)4 次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min 時(shí)，本階段試驗(yàn)即可結(jié)束，取最終值作為計(jì)算值(取最后一次讀數(shù)作為計(jì)算值)。反之試驗(yàn)繼續(xù)，直至符合上述要求時(shí)方可結(jié)束試驗(yàn)。

5.6 帷幕灌漿壓水試驗(yàn)透水率的計(jì)算

(1)試驗(yàn)結(jié)果透水率的計(jì)算:

式中 q——透水率，Lu;

Q——壓入流量，L/min;

p——作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa;

l—試段長(zhǎng)度，m。

5.7 試驗(yàn)成果的評(píng)定

帷幕灌漿質(zhì)量壓水試驗(yàn)檢查，壩體混凝土與基巖接觸段及其下一段的合格率應(yīng)為100% (對(duì)檢驗(yàn)帷幕灌漿的質(zhì)量是否滿足水庫(kù)正常運(yùn)行的要求有著重要意義)，再以下各段的合格率應(yīng)在90%以上，不合格段的透水率不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值的100%，且不集中，灌漿可認(rèn)為合格;反之為不合格。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)防滲灌漿加固工程的檢查孔的質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)試驗(yàn)成果，結(jié)合施工資料對(duì)防滲灌漿加固工程進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，是判定水庫(kù)能否安全正常運(yùn)行的重要科學(xué)依據(jù)。

［1］ SL 345—2007 水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

［2］ DL/T 5200—2004 水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

［3］ SL 62—94 水工建筑物水利灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:水利電力出版社，1994.

［4］ SL 31—2003 水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.