劉光第

（中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司,陜西 西安 710065）

1 工程概況

韓城市小迷川水庫是一座具有村鎮(zhèn)居民生活供水和農(nóng)業(yè)灌溉功能的Ⅳ等小（1）型水利樞紐工程。水庫壩址位于距韓城市21 km 的板橋鎮(zhèn)王坪村涺水河一級(jí)支流小迷川。小迷川支流發(fā)源于黃龍山區(qū)任家溝,源頭高程為1623 m,流域面積53.6 km2,河流長度22.50 km,水庫壩址以上控制流域面積46.6 km2,河道長20.87 km,河川平均比降2.12%。

灌漿施工主要包括大壩壩基防滲帷幕灌漿、左右壩肩帷幕灌漿、溢洪道帷幕灌漿、壩基固結(jié)灌漿。左壩肩帷幕灌漿長度50 m,壩基帷幕灌漿起點(diǎn)0-007,末點(diǎn)0+252,灌漿長度245 m,帷幕灌漿單排,灌漿孔徑76 mm,孔距2 m,呈直線分布,大壩帷幕灌漿位于壩軸線處；大壩壩基固結(jié)灌漿,采用雙排灌漿,距壩軸線各2 m,灌漿孔徑76 mm,灌漿深度5 m,孔距4 m,呈直線布置。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

通過灌漿試驗(yàn),充分掌握不同比級(jí)或最終比級(jí)水泥漿在現(xiàn)有基礎(chǔ)巖層中的擴(kuò)散半徑,以確定準(zhǔn)確施工過程中的孔距,掌握現(xiàn)有巖性單位吸漿量情況,以確定施工過程中采用定量或定參數(shù)的方法,或決定最終采取定量與定參數(shù)相結(jié)合的方法從而準(zhǔn)確掌握大壩基礎(chǔ)不同深度巖石的滲透系數(shù),為后續(xù)灌漿施工提供準(zhǔn)確、充分的依據(jù)。

3 試驗(yàn)原材料選擇

3.1 水泥

根據(jù)規(guī)范要求文件,回填灌漿、固結(jié)灌漿和帷幕灌漿所用水泥的強(qiáng)度等級(jí)可為32.5 或以上。帷幕灌漿的水泥細(xì)度要求通過80μm 方孔篩的篩余量不大于5%。

3.2 水

灌漿用水應(yīng)符合拌制水工混凝土用水的要求。拌漿水的溫度不得高于40℃。

3.3 外加劑

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際需要,可在水泥漿液中摻入速凝劑、減水劑、穩(wěn)定劑等。各種外加劑的質(zhì)量符合有關(guān)條文規(guī)定,其最優(yōu)摻加量通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定。所有能溶于水的外加劑以水溶液狀態(tài)加入水泥漿液內(nèi)。

3.4 摻合料

水泥漿液中摻入的砂、粘性土、粉煤灰、和微膨脹劑等摻合料質(zhì)量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定,其摻入量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。

3.5 砂

灌漿采用的砂應(yīng)為質(zhì)地堅(jiān)硬的天然砂或人工砂,粒徑不宜大于1.5 mm。

4 灌漿試驗(yàn)布置安排

4.1 現(xiàn)場試驗(yàn)的要求

現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)過程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件和施工中所遇到的不同情況,適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各項(xiàng)施工參數(shù)和技術(shù)措施。根據(jù)所取得資料成果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)比、以期求得最佳的施工技術(shù)參數(shù),包括灌漿壓力、灌漿材料、漿液配比、孔深、孔距與漿液變換標(biāo)準(zhǔn)等。

4.2 試驗(yàn)區(qū)的選擇

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,選擇有代表性的地段作為灌漿試驗(yàn)區(qū)。本次灌漿試驗(yàn)區(qū)選在主結(jié)合槽壩0+68～壩0+98。

4.3 試驗(yàn)區(qū)灌漿孔位布置

帷幕孔位單排布置,共計(jì)13 個(gè)孔,Ⅰ序孔4 個(gè),Ⅱ序孔3 個(gè),Ⅲ序孔6 個(gè),孔距分別為1.5 m、2.0 m、2.5 m。試驗(yàn)將按照分序逐漸加密的原則進(jìn)行,先進(jìn)行Ⅰ序孔,在進(jìn)行Ⅱ序孔,最后Ⅲ序孔。固結(jié)孔為平排布置,排距為4 m,孔距4 m,共計(jì)14 個(gè)孔。固結(jié)灌漿分2 序進(jìn)行,先施工Ⅰ序孔（單號(hào)）,再施工Ⅱ序孔（雙號(hào)）。

5 灌漿施工方法

5.1 安裝抬動(dòng)監(jiān)測裝置

為了防止在灌漿過程中由于壓力過大或其它原因造成地表抬動(dòng),在混凝土蓋板比較薄,且灌漿要求壓力大的情況下,一般應(yīng)安裝抬動(dòng)觀測裝置。

灌漿作業(yè)時(shí),特別是上部淺層巖體灌漿過程中,必須加強(qiáng)對(duì)灌漿過程的控制和抬動(dòng)變形監(jiān)測工作,同時(shí),亦應(yīng)加強(qiáng)對(duì)蓋板混凝土和周邊巖體巡視,發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫或有其他抬動(dòng)破壞征兆時(shí),應(yīng)立即停止灌漿施工。

5.2 鉆孔技術(shù)參數(shù)

（1）固結(jié)灌漿孔鉆孔參考技術(shù)參數(shù)：

孔距：4.0 m；孔位偏差：不大于10 cm；孔徑：Φ76 mm；孔深：深入巖石5.0 m。

（2）帷幕灌漿孔鉆孔參考技術(shù)參數(shù)

鉆孔孔距：2 m；孔位偏差：不大于20 cm；灌漿孔徑：孔徑Φ76 mm；灌漿孔孔深：入巖40 m。

鉆孔角度：以預(yù)埋管的方位和傾角為準(zhǔn),方向偏差應(yīng)控制在2°以內(nèi)。

5.3 鉆孔施工

（1）固結(jié)灌漿孔鉆孔

固結(jié)灌漿孔不取巖芯,固結(jié)灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī),鉆孔深度為入巖5 m,鉆孔直徑Φ76 mm。

（2）帷幕灌漿孔（非取芯）的鉆孔

帷幕灌漿孔利用預(yù)埋管穿透混凝土,非取芯的帷幕灌漿孔的鉆孔采用XY-2PC/150 型油壓地質(zhì)鉆機(jī)。鉆孔直徑Φ76 mm,孔深入巖40 m。

（3）先導(dǎo)孔的鉆孔

先導(dǎo)孔要求進(jìn)行取芯鉆孔。鉆孔采用XY-2 型回轉(zhuǎn)鉆機(jī),Φ75 mm 金剛石鉆頭三管取芯鉆具,鉆孔直徑Φ76 mm。根據(jù)地層情況,合理使用和調(diào)整技術(shù)參數(shù),最大回次進(jìn)尺控制在3.0 m。保證在堅(jiān)硬巖石的取芯率至少為95%,在風(fēng)化或破碎巖石或其他地層取芯率至少為80%。

6 鉆孔沖洗和壓水試驗(yàn)

6.1 鉆孔沖洗

鉆孔工作完成后,應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗,直至孔口回水返清后沖洗結(jié)束。

6.2 壓水試驗(yàn)

固結(jié)灌漿前壓水試驗(yàn)數(shù)量不少于總孔數(shù)的5%,帷幕灌漿前壓水試驗(yàn)數(shù)量不少于總孔數(shù)的10%,采用簡易壓水試驗(yàn)方法,即采用灌漿壓力的80%,若大于1 MPa,采用1 MPa,壓水20 min,每5 min 測讀一次壓水流量,取最后的流量值作為計(jì)算流量。先導(dǎo)孔按不少于灌漿總孔數(shù)的20%布置。自上而下分段作壓水試驗(yàn),按圖紙要求采用單點(diǎn)法,灌漿壓力采用灌漿壓力的80%,若大于1 MPa,采用1 MPa。質(zhì)量檢查孔一律采用相應(yīng)段次最大灌漿壓力的80%且不大于1MPa。

7 灌漿

7.1 灌漿方法

所有鉆孔均需安裝孔口管,安裝孔口封閉器。孔口管一般應(yīng)深入到基巖結(jié)合面以下2.0 m,帷幕灌漿采用孔口封閉、自上而下分段鉆灌、孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法。射漿管距離孔底不應(yīng)大于50 cm。帷幕灌漿段長一般采用5 m,當(dāng)遇特殊情況下可適當(dāng)縮減或加長,但不得大于10 m。

7.2 漿液制備

灌漿漿液宜采用穩(wěn)定性漿液,制漿采用XL-2 型旋流式高速制漿機(jī),其轉(zhuǎn)速不低于1500 r/min。

7.3 漿液配比

固結(jié)灌漿擬采用水灰比3、2、1、0.5 四個(gè)比級(jí)的漿液進(jìn)行灌注,開灌比級(jí)為3∶1；帷幕灌漿開灌漿液使用水灰比為5∶1的漿液,根據(jù)實(shí)際灌漿情況漿液水灰比可采用5、3、2、1、0.7、0.5 六個(gè)比級(jí)。

7.4 漿液質(zhì)量控制

漿液的制備擬采用集中制漿的方法,由集中制漿站將按規(guī)定要求制好的漿液,經(jīng)輸漿管路送至灌漿施工點(diǎn)。在施工現(xiàn)場用泥漿測試儀器,定時(shí)對(duì)漿液的黏度、比重和溫度進(jìn)行檢測,灌漿施工全過程,漿液的有關(guān)控制指標(biāo)必須符合規(guī)定要求。

7.5 灌漿壓力

試驗(yàn)階段,固結(jié)灌漿壓力擬暫定為0.3 MPa。最終由現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)驗(yàn)證。

表1 帷幕灌漿壓力參考值表

7.6 封孔

先將選取的鉆桿一次性下放到孔底,沿著鉆桿中灌入0.5∶1 水泥漿液到孔口位置,然后再將鉆桿慢慢上提,同時(shí)在孔內(nèi)補(bǔ)充水泥漿使注漿管口在水泥漿液面50 cm 以下位置且保持滿孔,然后采用孔口封閉,壓力3.0 MPa 純壓式灌漿進(jìn)行封孔,封孔時(shí)間持續(xù)不能小于1 小時(shí)結(jié)束。封孔結(jié)束后24 小時(shí)再采取同樣方法第2 次封孔灌漿,待初凝后有析出水空余段部分進(jìn)行人工砂漿封孔,砂漿比例為水泥：砂：水=1∶1∶0.5,采取封孔時(shí),禁止向孔內(nèi)投石塊和巖芯,確?？锥磧?nèi)不留間歇且要密實(shí)。

8 灌漿質(zhì)量檢查

（1）固結(jié)灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)在灌漿結(jié)束7 天后進(jìn)行,可采用簡易壓水試驗(yàn)的方法。

（2）固結(jié)灌漿檢查孔不少于總灌漿孔數(shù)的5%,壓水試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的80%,且最大不大于1 MPa。固結(jié)灌漿檢查孔的鉆進(jìn)可采用非取芯鉆進(jìn)。

（3）帷幕檢查孔灌漿結(jié)束14 d 后進(jìn)行,擬在試驗(yàn)區(qū)布置2 個(gè)檢查孔對(duì)帷幕灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查,壓水試驗(yàn)方式采用呂容試驗(yàn)。

（4）檢查孔采用三管鉆具取芯鉆進(jìn),鉆孔孔徑76 mm。壓水試驗(yàn)段長一般為5 m。最大的壓水試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的80%,且最大不大于1 MPa。

9 結(jié)語

通過工程實(shí)例表明,現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)過程中,對(duì)鉆孔方法、漿液配比、灌漿壓力、注入量、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等真實(shí)、詳盡地記錄,根據(jù)所取得資料成果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)比，以期求得最佳的施工技術(shù)參數(shù),因此,通過本工程灌漿試驗(yàn)技術(shù)有效的降低了安全風(fēng)險(xiǎn),在后續(xù)灌漿施工中應(yīng)大面積推廣。