劉紅軍 朱金成 顧宏 劉順萍

壩基及消力池固結灌漿施工工藝及其質量控制

劉紅軍 朱金成 顧宏 劉順萍

壩基及消力池固結灌漿是龍口水利樞紐工程建設的重要施工點，施工質量關系到大壩二期截流能否按期完成，影響到主體工程的順利施工。監(jiān)理在對壩基及消力池的固結灌漿施工過程中進行了重點控制，保證了工程的順利完成。

壩基 消力池 灌漿 質量控制

1 工程概況

龍口水利樞紐工程的壩基及消力池固結灌漿包括：壩踵齒槽A塊和B塊基礎固結灌漿，壩后消力池無蓋重固結灌漿，一級消力坎基礎固結灌漿，二級消力池差動尾坎基礎固結灌漿和一、二級消力池部分基礎的加強固結灌漿。

2 設計與技術要求

按灌漿設計，固結灌漿鉆孔間排距為3 m，成方格形布置，分兩序施工。設計孔深一般為5～7 m，只有壩踵上下游側巖石邊坡上的鉆孔由垂直巖面變更成鉛直向后，孔深則相應改變成8.0、9.5、14.0、17.5 m。設計灌漿壓力0.2～0.4 MPa。漿液水灰比為3∶1、1∶1、2∶1、0.5∶1，開灌比一般為3∶1，由稀到濃逐級變換，只有當巖體透水率較大時可越級使用。灌漿區(qū)內須設置抬動儀器，抬動變形值不允許超過0.2 mm。固結灌漿使用的水泥標號為普硅42.5。

3 灌漿技術和施工工藝

壩后消力池部位的固結灌區(qū)有地下排水管道，固結灌漿必須在無混凝土壓重下施工。壩基及消力坎的基礎固結灌漿要在該部位混凝土澆筑2～3 m厚，混凝土達到50%設計強度后施鉆灌注。灌漿鉆孔應按設計圖布置施鉆，在達到設計孔深再用清水沖洗干凈后，按分序加密的原則進行。孔深不大于7 m的灌漿孔采用全孔段孔內循環(huán)式灌漿，孔深大于7 m的鉆孔應采用自上而下分段孔內循環(huán)式灌漿，當吸漿量較小或有串漿時，也可采用雙孔并聯(lián)法施工。開灌比3∶1由稀到濃逐級變換灌注?？變妊h(huán)灌漿時射漿管距孔底距離不應大于0.5 m。灌漿結束標準為，在規(guī)定的最大設計壓力下，當注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注30 min灌漿即可結束。灌漿結束后采用壓力灌漿封孔法封堵全孔。

4 質量檢查和驗收標準

固結灌漿的質量檢查采用測量巖體彈性縱波波速或靜彈性模量為主，并結合分析灌漿鉆孔巖芯及壓水試驗成果為輔的方法進行綜合評價。

質量檢查孔由監(jiān)理工程師根據灌漿成果布置，檢查孔數不少于灌漿總孔數的5%。灌漿檢查孔應在該單元灌漿結束第14 d后進行，采用聲波測井和單點法壓水試驗檢測。用壓水試驗成果評定灌漿質量時，所測巖體透水率（q）值應不大于3 Lu，且孔段合格率應在80%以上，不合格孔段的透水率值不超過4.5 Lu且不集中，灌漿質量可認為合格。要求不同部位和不同巖性的波速值應分別大于2 000、3 300、4 000 m/s。

5 質量控制

灌漿工程實施過程中，監(jiān)理工程師按照灌漿設計文件的要求和水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范的規(guī)定，對灌漿工程進行全過程全方位的監(jiān)控，主要監(jiān)理手段有如下幾種：

（1）嚴格審查施工單位開工前報送的灌漿工程施工措施方案，使施工措施必須能結合本工程的實際，并符合設計文件和規(guī)程規(guī)范的要求。

（2）檢查審核施工隊伍的資質和質量保證體系，檢查施工人員的上崗證件，以保證施工隊伍和灌漿工作人員的技能和素質，能適應和勝任本工程的專業(yè)技術需要。

（3）對工程使用的原材料和設備進行檢查鑒定，要求灌漿所需的水泥、水、摻和料等符合有關材料的質量標準。要求灌漿工程所使用的鉆機、鉆頭、制漿機、灌漿泵和自動記錄儀等，能滿足本工程的需要并處于良好的工作狀態(tài)。

（4）冬季施工時，搭設保溫暖棚，棚內生火并加熱拌和用水，保證拌和水的水溫不低于15℃，漿液回漿溫度不低于5℃。杜絕平均氣溫-5℃時的露天作業(yè)。

（5）灌漿實施過程中，監(jiān)理工程師堅持現(xiàn)場巡視檢查，旁站監(jiān)理在現(xiàn)場實行24 h檢查。

（6）對灌漿原始資料進行檢查指導，要求原始記錄做到及時、準確、真實和齊備；綜合成果做到整理及時、圖件清晰、文字簡潔和條理清楚。

（7）嚴格執(zhí)行鉆孔灌漿的單孔檢查驗收標準，及時準確地進行灌漿單元工程的質量驗收和評定。

（8）適時地根據灌漿施工過程中出現(xiàn)的問題向承包商發(fā)出監(jiān)理通知，使灌漿工作處于監(jiān)理工程師的監(jiān)控之中，以保證灌漿工作能健康有序地進行。

6 灌漿成果

6.1 壩踵齒槽A塊和B塊基礎固結灌漿成果

本部位完成灌漿鉆孔953個，其中Ⅰ序孔480個，長度3678.0m；Ⅱ序孔473個，長度3614.0m。

據統(tǒng)計Ⅰ、Ⅱ序孔共注入水泥量225 543.49 kg，平均單位注入量30.93 kg/m，其中Ⅰ序孔共灌注水泥量181 244.22 kg，平均單位注入量49.28 kg/m；Ⅱ序孔共灌注水泥量44 299.27 kg，平均單位注入量12.26 kg/m。統(tǒng)計資料表示，Ⅰ序孔單位注入量在10～50 kg/m的有377段，占總段數的59%，Ⅱ序孔單位注入量小于10 kg/m的有290段，占總段數的47%。比較Ⅰ、Ⅱ兩序孔的單位注入量，可以明顯地看出Ⅱ序孔遠小于Ⅰ序孔，其單位注入量只相當于Ⅰ序孔的25%。符合基巖固結灌漿的正常規(guī)律，也證明了巖體的可灌性較好。

按規(guī)范要求本部位布置質量檢查孔53個，做鉆孔聲波測試和單點法壓水試驗65段。所測灌前和灌后鉆孔聲波巖體縱波波速絕對值平均值5 970 m/s，大于設計規(guī)定的4 000 m/s的合格標準。灌后波速提高率一般在1.2%～11.5%，平均提高率4.4%。壓水試驗所測巖體透水率最大值為1.33 Lu，最小值0.14 Lu，平均值0.19 Lu，均小于設計規(guī)定的不大于3 Lu的標準。此組數值與灌前66段壓水試驗所測巖體透水率平均值77.15 Lu比較，也小了很多，說明固結灌漿效果明顯，壩基巖體質量有很大提高。

6.2 壩后消力池無蓋重固結灌漿成果評價

壩后消力池無蓋重固結灌漿區(qū)位于樁號下0+ 41.6—下0+67.1，寬25.5 m，長121.0 m的范圍內。

完成固結灌漿鉆孔360個，累計延米1 800 m，其中Ⅰ序孔和Ⅱ序孔各180個，鉆孔長度900.0 m。固結灌漿分兩序施工，采用單孔全孔段一次性孔內循環(huán)灌漿法。根據無蓋重固結灌漿試驗成果，灌漿壓力Ⅰ序孔為0.15～0.20 MPa，Ⅱ序孔為0.2～0.25 MPa。開灌水灰比一般情況下采用2∶1，但位于上游陡坎邊緣漏漿嚴重的鉆孔直接采用濃漿灌注，以達到封堵灌區(qū)的目的。

本灌漿部位總計灌注水泥量41 211.1 kg，平均單位注入量22.895 kg/m，其中Ⅰ序孔灌注水泥27 535.6 kg，平均單位注入量30.595 kg/m，Ⅱ序孔灌注水泥13 675.5 kg，平均單位注入量14.91 kg/m。Ⅰ序孔單耗大部分集中在10～50 kg/m，占總段數的74%；Ⅱ序孔單耗多集中在不大于10 kg/m，占總段數的57%。分析Ⅰ、Ⅱ序孔的平均單位注入量和單耗區(qū)間分布特征，Ⅱ序孔明顯的小于Ⅰ序孔，屬固結灌漿的正常規(guī)律。

按規(guī)范要求共布置固結灌漿質量檢查孔18個，鉆孔聲波測試灌后波速一般為1 610～6 786 m/ s，平均波速比灌前波速提高率4.3%。18個孔的壓水試驗所測巖體透水率最大值為2.82 Lu，最小值為0.21 Lu，平均值為0.81 Lu，與灌前18個孔的壓水試驗所測巖體透水率平均值21.1 Lu比較，小了很多，說明灌漿效果明顯。

6.3 一級消力坎基礎固結灌漿成果

一級消力坎位于壩下一級消力池末端，樁號壩下0+115.5—下0+133.63的范圍內。按設計圖紙共布置固結灌漿鉆孔8排，44行，有鉆孔352個。鉆孔成方格形布置，第1、第8排孔位于消力坎齒槽上下游側的高程854.5 m平臺上，第2、第7排孔位于齒槽的坡面上，其余鉆孔則位于齒槽底部。其中Ⅰ序和Ⅱ序孔各176個，灌漿長度885 m。

灌漿統(tǒng)計成果顯示，Ⅰ、Ⅱ序孔共灌注水泥78 886.26 kg，平均單位注入量44.57 kg/m，其中Ⅰ序孔共灌注水泥67 017.6 kg，平均單位注入量72.35 kg/m，Ⅱ序孔共灌注水泥14 868.7 kg，平均單位注入量16.80 kg/m。Ⅰ序孔中有123段占總段數的69%，單耗集中在10～50 kg/m和50～100 kg/ m的2個區(qū)間。Ⅱ序孔中的單耗比較集中，主要分布在小于10 kg/m和10～50 kg/m的區(qū)間內，占總段數的98%。

本部位共布置固結灌漿質量檢查孔12個，鉆孔聲波測試縱波波速4 380～6 950 m/s，平均波速6 010 m/s，與對應的灌前鉆孔波速比較，提高率為3.9%～10.2%，平均提高率6.6%。檢查孔壓水試驗所測巖體透水率最大值2.1 Lu，最小值0.11 Lu，平均值0.99 Lu。與灌前17段壓水試驗所取得的巖石透水率平均值46.48 Lu比較，小很多，因此，有理由肯定該部位的固結灌漿效果顯著。從聲波測試成果和壓水試驗資料分析，本部位的固結灌漿質量滿足設計要求。

6.4 二級消力池差動尾坎基礎固結灌漿成果

二級消力池差動尾坎位于大壩下游二級消力池的末端，樁號壩下0+182.00—下0+193.54的范圍內。這個分部主體除Ek1—Ek411個差動尾坎單元工程外，還包括了與它毗鄰的左右兩端的邊墻基礎ZBQ9和YBQ12兩個單元。共有固結灌漿鉆孔275個，灌漿長度1 375 m。其中Ⅰ序孔137個，Ⅱ序孔138個，灌漿長度分別為685.0 m和690.0 m。

據固結灌漿成果，Ⅰ、Ⅱ序孔總計灌注水泥41 269.7 kg，平均單位注入量30.08 kg/m，其中Ⅰ序孔注入水泥33 378.9 kg，平均單位注入量48.73 kg/m；Ⅱ序孔注入水泥7 890.8 kg，平均單位注入量11.44 kg/m。Ⅰ序孔中有102段單位注入量在10～50 kg/m的區(qū)段內，占總段數的75%；Ⅱ序孔中有54%段數的單位注入量小于10 kg/m。分析Ⅰ、Ⅱ序孔的平均單耗和單位耗灰量集中的區(qū)段可以得出，Ⅱ序孔位單位耗灰量遠遠小于Ⅰ序孔的數值，屬固結灌漿的正?，F(xiàn)象和規(guī)律，證明固結灌漿效果明顯。

二級消力池差動尾坎部位應布置固結灌漿質量檢查孔14個。12個檢查孔聲波測試巖體縱波波速為2 200～6 900 m/s，平均波速5 320 m/s，灌后波速提高率為4.2%～23.9%，平均提高率為11.8%。12段壓水試驗所測巖體透水率最大值2.52 Lu，最小值0.67 Lu，平均值1.63 Lu，與灌前14段壓水試驗成果平均透水率值31.14 Lu比較，小了很多，說明固結灌漿取得了很大成效，其質量較好。

6.5 一、二級消力池部分基礎的加強固結灌漿成果

在基礎驗收過程中，部分基礎受開挖爆破震動或長期暴露地表層狀灰?guī)r的卸荷松馳影響，地震波波速達不到設計要求，因此，對這一部分的基礎做了局部加強固結灌漿的處理。

本部位的加強固結灌漿鉆孔設計間排距3 m×3 m?？咨顬?.0 m。灌漿壓力0.2～0.3 MPa。采用單孔孔內段循環(huán)式灌漿。

本類處理灌漿共布置固結灌漿鉆孔69個，其中Ⅰ序孔38個，灌漿長度121.0 m；Ⅱ序孔31個，灌漿長度99.0 m。Ⅰ序孔共灌注水泥20 128.6 kg，平均單位注入量166.35 kg/m；Ⅱ序孔共灌注水泥2 028.7 kg/m，平均單位注入量20.49 kg/m。Ⅰ序孔單位耗灰量主要分布在50～100 kg/m和100～500 kg/m的2個大值區(qū)間內，占總灌漿段數的65%，Ⅱ序孔單位耗灰量則集中在10～50 kg/m的區(qū)間和小于10 kg/m的小值區(qū)間內，占總段數的87%。從Ⅰ、Ⅱ序孔的平均單位耗灰量大小和區(qū)間分布的特點說明，這部分巖石基礎條件確實不夠理想，同樣也證明了加強固結灌漿處理的必要性和采用這種方法進行基礎處理的合理性。

按規(guī)范要求每一個處理單元各布質量檢查孔1個，共6個。檢查孔測試的灌后波速最小值一般為5 140～6 050 m/s，波速小值平均值為5 630 m/ s，整體鉆孔波速提高率為3.7%～14%，平均提高率9.28%。5個檢查孔的壓水試驗所測巖體透水率最大值為1.46 Lu，最小值1.0 Lu，平均值0.50 Lu。說明不合格基礎的完整性、均一性得到了改善，固結灌漿效果良好。

7 結語

在整個固結灌漿實施過程中，100個檢查孔中112段壓水試驗所測巖體透水率最大值2.52 Lu，最小值0.11 Lu，平均值0.895 Lu；101個鉆孔聲波檢測數據綜合統(tǒng)計成果表明，灌前巖體平均波速為5 730 m/s，灌后巖體平均波速為5 980 m/s，對比相應鉆孔波速成果平均提高率0.2%～31.7%，整體平均提高率5.9%。這些檢測成果均滿足設計規(guī)定的質量標準。

劉紅軍 男 工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

朱金成 男 助理工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

顧宏 男 工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

劉順萍 女 工程師 中水北方勘測設計研究有限責任公司 天津 300222

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