張滕飛，王克儉，羅帥領(lǐng)，盧 通

（河南省水利第二工程局，450016，鄭州）

一、工程概況

前坪水庫溢洪道泄槽段長達134m，消能防沖段長17 m，設(shè)計圖紙混凝土底板厚80 cm， 為提高建基面巖體的整體性和抗變形能力，設(shè)計在該部位布置間排距 3 m×3 m、 孔深 5 m 的固結(jié)灌漿。 泄槽段和消能防沖段底板厚度較小，且固結(jié)孔較多，對后期封孔處理要求高，影響混凝土外觀質(zhì)量，故采用無蓋重固結(jié)灌漿。 施工前通過現(xiàn)場灌漿工藝試驗確定施工參數(shù)。

二、工程地質(zhì)特性及基巖分布

1.工程地質(zhì)特性

溢洪道工程地質(zhì)情況主要包括重粉質(zhì)壤土層、卵石層、安山玢巖和輝綠巖四種情況。 ①重粉質(zhì)壤土層：黃褐色，可塑狀，見針狀孔隙，土質(zhì)不均一，其底部粉粒含量稍高，部分地段有少量礫、卵石，局部含有植物根系。 ②卵石層：主要成分為安山玢巖，夾有中細砂透鏡體或薄層。 ③安山玢巖：暗紫色或紫紅色，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶為斜長石，大部分已經(jīng)風(fēng)化成乳白色， 少量為肉紅色正長石。 基質(zhì)為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)，并見有輝石、角閃石等暗色礦物，裂隙發(fā)育，裂隙面見有黃色鐵錳質(zhì)浸染及少量的鈣質(zhì)、錳質(zhì)薄膜。 質(zhì)堅性脆，巖芯破碎，多呈碎塊狀。 分布于進口至閘室段。 ④輝綠巖：青灰色，風(fēng)化后呈黃色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。 上部裂隙發(fā)育， 裂縫寬 0.5～1.0 mm， 裂面較平整，多附黑色鐵錳質(zhì)薄膜，多為全至強風(fēng)化，風(fēng)化后呈砂土狀。 下部弱風(fēng)化，裂隙不發(fā)育，多呈閉合狀，少量充填鈣質(zhì)，膠結(jié)較好。 分布于閘室以后。

2.基巖分布

泄槽段和出口消能防沖段巖性為弱風(fēng)化安山玢巖， 上部為覆蓋層，下伏弱風(fēng)化輝綠巖，巖體裂隙發(fā)育且呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，完整性和抗沖刷能力較差；消能工段下游二級階地覆蓋層厚度為7.0～11.1 m， 巖性為土壤和卵石，下伏基巖為弱風(fēng)化安山玢巖。

三、固結(jié)灌漿工藝試驗

1.第一次工藝試驗過程

（1）試驗布置

根據(jù)設(shè)計要求，泄槽段和消能防沖段固結(jié)灌漿孔正方形布置，孔距3 m，垂直孔，深入基巖5 m；抬動測試孔入巖6 m，聲波測試孔呈正三角形布置，邊長3 m，入巖5 m，固結(jié)灌漿孔、聲波測試孔直徑76 mm， 抬動測試孔直徑91 mm。 全孔一次灌漿。

本次灌漿試驗布置在泄槽段（溢0+065～溢 0+080），共 9 個孔，呈正方形布置， 試驗孔中間布置聲波測試孔。 固結(jié)灌漿試驗孔布置見圖1。

（2）試驗結(jié)果

通過對本次試驗區(qū)域灌前灌后聲波檢測對比，聲波檢測波速在灌后未提高15%以上，不符合設(shè)計要求。

2.第二次工藝試驗

（1）試驗布置

在固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗（灌漿孔間排距3 m×3 m）完成后，聲波測試結(jié)果未達到設(shè)計要求。

為選擇合理的設(shè)計參數(shù)進行后續(xù)施工，經(jīng)與建管、設(shè)計、地質(zhì)、監(jiān)理單位溝通， 共同決定再選擇5 個試驗區(qū)域進行固結(jié)灌漿試驗。 灌漿試驗區(qū)域S1區(qū)、S2區(qū) （S1區(qū)為 2.5 m×2.5 m、S2區(qū)為2 m×2 m） 采用全孔一次灌漿的方法進行施工。 灌漿試驗區(qū) S3區(qū)、S4區(qū)、S5區(qū) （S3區(qū)為 3 m×3 m、S4區(qū)為 2.5 m×2.5 m、S5為區(qū) 3 m×3 m）試驗孔分段灌注，第一段2 m，灌漿壓力為0.3MPa，第二段3 m，灌漿壓力均為0.4MPa，試驗孔中間位置布置聲波測試孔。

（2）試驗結(jié)果

在灌漿結(jié)束15 天后， 對波速進行了檢測，通過分析總結(jié)5 次試驗結(jié)果報告， S1、S3、S4、S5試驗區(qū)灌漿前低波速（波速小于3 000 m/s）在灌漿后未提高 15%以上，只有 S2（2 m×2 m）試驗區(qū)聲波檢測的波速在灌后提高15%以上，符合設(shè)計要求。

四、溢洪道固結(jié)灌漿施工

施工時采用固結(jié)灌漿孔孔距2 m×2 m，正方形布置，灌漿壓力0.4 MPa，可以滿足設(shè)計要求的灌漿后聲波測試孔平均波速不小于3 450 m/s，或灌漿前波速小于3 000 m/s 的區(qū)域在灌漿后應(yīng)提高15%以上。

圖1 固結(jié)灌漿試驗孔布置

灌漿施工工藝： 施工準(zhǔn)備→孔位放樣→灌前聲波檢測→Ⅰ序孔施工→Ⅱ序孔施工→灌后聲波檢測→封孔。

1.鉆孔

①采用潛孔鉆機進行鉆孔。 灌漿孔鉆進過程中記錄項目齊全，量測準(zhǔn)確，對地層巖性、孔深、回水等描述準(zhǔn)確。 按設(shè)計、監(jiān)理單位的要求，對試驗孔、檢查孔等留置巖心并按規(guī)定妥善保存。 ②灌漿孔孔位偏差值≤10cm，鉆進過程中垂直度滿足要求。

2.裂隙沖洗

①鉆孔結(jié)束后，用大水流清洗孔內(nèi)巖粉、渣屑。 ②進行裂隙沖洗，回水清凈時止。 ③根據(jù)試驗成果，依據(jù)公式計算本試段的透水率。

式中，q 為試段透水率；Q 為壓力流量（L/min）；P 為作用于試段的全壓力（MPa）；L 為試段長度（m）。

3.灌漿施工

采用全孔一次灌漿方法施工。

（1）制漿

灌漿采用P.O 42.5 水泥， 水泥漿采用拌和用水拌制。 制漿時，水泥和水必須量測準(zhǔn)確， 以公斤為單位，稱量誤差小于5%。 水泥以袋為模數(shù)，水量由桶內(nèi)的水位高度來換算。 同一配比的水泥盡可能使用同一個配合量及2～3 個合適的水量。

使用灰漿攪拌機，攪拌水泥漿的時間大于60 s， 漿液需在4 h 內(nèi)自制備至用完，漿液由攪拌筒放入貯漿筒時過篩。 拌制和使用過程中漿液溫度為 5℃～40℃。

（2）灌漿

固結(jié)灌漿采用分序加密、 循環(huán)式灌漿法，孔口止塞，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。 以 3∶1 水灰比開灌，根據(jù)現(xiàn)場實際情況逐級提升水灰比濃度。灌漿壓力最終達到0.4 MPa，分級升壓。

當(dāng)某一級漿液注入量達300 L 以上時， 或者灌漿時間達到30 min 時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著，增加一級水灰比；注入率超過30 L/min 時越級變漿。

灌漿過程中，如果機械發(fā)生故障立即修理并盡快投入使用；如果壓力表突然損壞不能指示正確壓力時，立即更換壓力表。

（3）封孔

封孔液水灰比為0.5∶1；孔口段采用人工封口。

4.質(zhì)量檢查

施工時在灌漿區(qū)段中心部位按等邊三角形鉆取3 個檢查孔， 孔距2.6m，入巖孔深5.0m。 灌漿前后進行超聲波檢查，檢查前先用高壓水清洗檢查孔， 再在檢查孔內(nèi)注滿清水，安裝超聲探頭至孔底，手握3 根導(dǎo)線同時緩緩提升探頭至孔口，并進行巖體波速數(shù)據(jù)記錄。 施工期間，溢洪道工程泄槽段和消能防沖段固結(jié)灌漿共檢測 19 組（見表 1）。

表1 泄槽段和消能防沖段固結(jié)灌漿檢測統(tǒng)計表

五、結(jié) 語

通過灌漿前后的聲波對比，滿足設(shè)計要求，說明泄槽段和消能防沖段固結(jié)灌漿效果較好。