劉奕辰

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

水庫(kù)瀝青混凝土心墻基底防滲加固施工，首先需要進(jìn)行固結(jié)灌漿，通過(guò)向鉆孔注入高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)漿液，閉合基底巖體縫隙，形成整體性良好的完整基座結(jié)構(gòu)，否則在帷幕灌漿時(shí)可能會(huì)因整體性差而出現(xiàn)拉裂問(wèn)題，繼而影響工程質(zhì)量。固結(jié)灌漿施工完成并經(jīng)質(zhì)量驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行帷幕灌漿，將漿液注入基底裂隙及孔隙中形成阻水帷幕，達(dá)到加固基礎(chǔ)，提高防滲效果的目的。

1 工程概況

水庫(kù)位于我國(guó)西北某高寒山區(qū)，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型水庫(kù)，主體工程大壩為2級(jí)建筑物，其他主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。工程擋泄水建筑物上下游校核洪水位以下部位屬淡水水位變化區(qū)，建筑物所處的侵蝕環(huán)境類別為三類，校核洪水位以上部位屬露天環(huán)境，建筑物所處的侵蝕環(huán)境類別為二類。擋水大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，基座以下為河床砂礫卵石。地勘資料表明，水庫(kù)大壩所在河床段砂礫石層厚度在2.8～5 m，河床砂卵礫石室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定臨界水力坡度為0.28～0.30；滲透系數(shù)4.19×10-2～6.61×10-2cm/s，屬?gòu)?qiáng)透水層。因此，對(duì)瀝青混凝土心墻基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理是必要的。

2 固結(jié)灌漿總體施工流程

對(duì)瀝青混凝土心墻基底開(kāi)展固結(jié)灌漿施工，固結(jié)灌漿時(shí)首先測(cè)量放點(diǎn)，根據(jù)施工設(shè)計(jì)找準(zhǔn)固結(jié)灌漿鉆孔的位置，將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)一次性鉆進(jìn)，再將配置好的高強(qiáng)度漿液通過(guò)灌漿泵灌注到鉆孔中，完成固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿總體施工方案見(jiàn)圖1。

圖1 固結(jié)灌漿施工流程示意圖

3 固結(jié)灌漿施工工藝

3.1 鉆孔

該水庫(kù)固結(jié)灌漿孔按3排梅花形布置，排距1.5 m，孔距3.0 m，孔深約5 m。固結(jié)灌漿施工的鉆孔設(shè)備主要為沖擊鉆機(jī)，對(duì)于地質(zhì)較硬的部位采用XY-50型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，鉆頭為金剛石鉆頭，嚴(yán)格按照固結(jié)灌漿孔設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行鉆孔，孔徑91 mm，誤差控制在±5 mm以內(nèi)。此外，還要保持角度，角度誤差控制在±5°以內(nèi)。

鉆孔開(kāi)始前，先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放樣測(cè)點(diǎn)，確定鉆孔位置，并做好標(biāo)記，之后將鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位，孔位誤差控制在±5 cm。通過(guò)水平尺找平，沒(méi)有位置偏差后，全孔一次鉆進(jìn)，達(dá)到進(jìn)尺后檢查鉆孔尺寸，如果與設(shè)計(jì)尺寸偏離較大，則應(yīng)當(dāng)將鉆孔填平封堵后重新鉆孔

3.2 清孔

鉆孔結(jié)束后先檢查是否有質(zhì)量缺陷及尺寸偏差，并加以處理，沒(méi)有問(wèn)題后進(jìn)行洗孔處理。清孔應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①?zèng)_洗孔壁，采用風(fēng)管、水管聯(lián)合沖洗孔壁，也可以用導(dǎo)管向孔底注入大流量清水，由孔底朝著孔外沖洗，之后再通過(guò)80%灌漿壓力且低于1 MPa的水壓沖洗裂隙。②清孔沖洗時(shí)間一般設(shè)置為20 min，但如果回水仍然渾濁還應(yīng)繼續(xù)沖洗，直到回水干凈為止。③如果鉆孔臨近有灌漿后不足24 h時(shí)或正在灌漿的孔，則暫時(shí)不做清孔沖洗。④沖洗完成后需取總孔數(shù)至少5%的灌漿孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格才能進(jìn)行灌漿。⑤沖洗完后應(yīng)立即灌漿，若24 h內(nèi)未能進(jìn)行灌漿，則在灌漿開(kāi)始前應(yīng)再次進(jìn)行沖洗清孔。

3.3 制漿

根據(jù)固結(jié)灌漿要求，水泥材料應(yīng)采用強(qiáng)度不低于C32.5級(jí)的硅酸鹽水泥，為保證固結(jié)效果，配置灌漿的水泥、外加劑、砂子等材料以及制備流程都要復(fù)核規(guī)范、規(guī)程要求，并經(jīng)過(guò)灌漿試驗(yàn)確定配合比，確保所配置的漿液達(dá)到施工要求。

3.3.1 灌漿材料要求

（1）水泥：灌漿使用的水泥必須是同一品種、同樣的高強(qiáng)度等級(jí)，所有水泥材料不能低于C32.5級(jí)，尤其是同一個(gè)灌漿孔不能使用不同廠家的水泥。因此在采購(gòu)的水泥到貨后，需要按照種類、強(qiáng)度等級(jí)、廠家等分別存放，在使用前需要放置在倉(cāng)庫(kù)中，避免因保存不當(dāng)導(dǎo)致變質(zhì)。與此同時(shí)，還要檢查出廠日期，袋裝水泥不能在3個(gè)月以上，快硬水泥不能在1個(gè)月以上。

（2）水：符合施工水質(zhì)要求的清水即可，但一般情況下水溫不能超過(guò)40 ℃。如果是接縫或接觸灌漿，那么水溫則要控制在20 ℃以內(nèi)。

（3）摻合料、外加劑：除水泥、水之外，漿液中還要加入各類摻合料及外加劑，主要有砂石、粉煤灰、水玻璃、速凝劑、減水劑等。具體的加入劑量配比需要通過(guò)試驗(yàn)確定，對(duì)于可溶水的外加劑，在使用時(shí)一定要按照水溶狀態(tài)進(jìn)行拌合。

3.3.2 拌和制漿要求

試驗(yàn)確定，該水庫(kù)固結(jié)灌漿水灰比采用0.5∶1，選擇純水、C32.5級(jí)的硅酸鹽水泥以及各類摻合料、外加劑等進(jìn)行拌合，且應(yīng)滿足下列要求：①拌和時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)比例加入各材料，誤差控制在5%以內(nèi)，固態(tài)材料采用稱重方式計(jì)量。②針對(duì)送漿流速應(yīng)控制在1.4～2.0 m/s的要求，配置漿液時(shí)周?chē)h(huán)境溫度要人為加以控制，如果過(guò)冷就要防寒，過(guò)熱就要防曬及降溫。漿液溫度要控制在5～40 ℃范圍，如果超過(guò)或低于這個(gè)溫度范圍則不能使用。③拌和時(shí)必須充分?jǐn)嚢?，如采用普通攪拌機(jī)則至少需攪拌3 min，如采用高速攪拌機(jī)則不能低于30 s。本工程采用攪高速攪拌設(shè)備，型號(hào)為ZJ-400型高速制漿機(jī)，轉(zhuǎn)速可超過(guò)1 200 r/min，攪拌時(shí)間為30 s。④漿液在使用之前應(yīng)質(zhì)檢過(guò)篩，為避免漿液凝固，從開(kāi)始配置到全部用完必須控制在4 h以內(nèi)，超過(guò)則需要重新配置。因此，在施工之前，需要協(xié)調(diào)好交通，選擇交通不擁堵的時(shí)間段和路線，在配置完成并過(guò)篩合格后，立即送到固結(jié)灌漿施工現(xiàn)場(chǎng)。此外，正式施工前，還要關(guān)注天氣情況，盡可能選擇沒(méi)有雨雪的天氣進(jìn)行施工。

3.4 灌漿

該水庫(kù)固結(jié)灌漿采用SGB6-10型高壓泵進(jìn)行灌漿，各灌漿孔均采用全孔一次灌漿法，進(jìn)漿管到孔底距離要控制在0.5 m以內(nèi)。灌漿施工除采用高壓灌漿泵以外，還采用JJB-2B攪拌槽，邊攪拌邊灌漿，同時(shí)采用GJY-IV型灌漿記錄儀，關(guān)注灌漿情況，根據(jù)具體部位及孔深波動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，將灌注壓力始終保持0.3～0.5 MPa范圍。灌注的漿液要從稀到濃，水灰比從稀到濃依次采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1。在灌注時(shí)從最稀的漿液開(kāi)始，如果注入量達(dá)300 L，或是持續(xù)灌注30 min，但灌注壓力或注入率沒(méi)有發(fā)生變化，則轉(zhuǎn)換為濃一級(jí)的漿液進(jìn)行灌注。如果注入率超過(guò)30 L/min，則可視情況越級(jí)轉(zhuǎn)換更濃一級(jí)的漿液進(jìn)行灌注。

3.5 封孔

在規(guī)定的灌注壓力下，如果注入率已不足1 L/min，持續(xù)灌注30 min后結(jié)束灌注。如果始終未達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，需要將異常情況及時(shí)向工程師反映，找到成因并及時(shí)處理。停止灌注后，通過(guò)機(jī)械壓漿封孔或者是壓力灌漿封孔的辦法進(jìn)行封孔處理。

3.6 質(zhì)量檢查

封孔后進(jìn)行質(zhì)量檢查，一般結(jié)合外觀檢查和取樣試驗(yàn)來(lái)綜合判斷固結(jié)灌漿是否合格，試驗(yàn)方法主要有鉆孔取芯、鉆孔壓水試驗(yàn)為主，液體波速和靜彈性模量等測(cè)量為輔，確保得到更加全面的質(zhì)量檢查結(jié)果。鉆孔壓水、巖體波速及靜彈性模量檢查不能在封孔后立即進(jìn)行，應(yīng)在封孔后的3～7 d以及封孔后的2周分別進(jìn)行。抽取固結(jié)灌漿孔總數(shù)的5%進(jìn)行檢查，抽檢孔的合格率要求超過(guò)85%，否則必須返工。本工程抽檢孔合格率達(dá)到98%，滿足質(zhì)量檢查要求，可以進(jìn)行后續(xù)帷幕灌漿施工。

4 固結(jié)灌漿施工質(zhì)量控制

固結(jié)灌漿施工可能出現(xiàn)冒漿、串漿等質(zhì)量缺陷問(wèn)題，為保證施工質(zhì)量，可以從以下幾個(gè)方面入手加強(qiáng)質(zhì)量控制。

（1）灌漿施工中如出現(xiàn)冒漿問(wèn)題，應(yīng)視具體情況分別采取以下辦法進(jìn)行處理：①如果冒漿并不嚴(yán)重，則無(wú)需特殊處理，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)并繼續(xù)灌漿。②如果冒漿情況比較嚴(yán)重，可以降低灌注壓力、減少灌輸劑量、換為濃度高一級(jí)的漿液，或是間歇一段時(shí)間再灌注。③情況尤其嚴(yán)重者，可對(duì)冒漿嚴(yán)重的地方進(jìn)行封堵后，重新灌注。

（2）灌注過(guò)程中也可能會(huì)遇到串漿問(wèn)題，對(duì)于此類問(wèn)題首先要暫停施工，盡快查明串漿部位和串通量，確定具體的串漿孔后，采取2個(gè)串漿孔同時(shí)灌漿的方法進(jìn)行施工。如果灌漿設(shè)備不足，則應(yīng)堵住1個(gè)串通孔，等到灌注完成1個(gè)孔后，再將堵住的串通孔鉆進(jìn)疏通、灌漿。需要注意，灌漿時(shí)最多只能同時(shí)灌注2個(gè)孔，避免整體向上抬動(dòng)問(wèn)題發(fā)生。

（3）對(duì)于注漿量大、灌漿遲遲不見(jiàn)結(jié)束征兆的灌漿孔，可采用下列辦法：①降低灌注壓力，換位更濃的漿液、間歇待凝，仍未見(jiàn)效的話可加入一定的速凝劑。②停止?jié){液灌注，待凝24 h后，重新進(jìn)行掃孔以及補(bǔ)灌等工作。③如果出現(xiàn)這種質(zhì)量缺陷的孔段比較多，或是某個(gè)區(qū)域反復(fù)出現(xiàn)這種質(zhì)量問(wèn)題，則要對(duì)漿液進(jìn)行送檢，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整漿液配比。

（4）在灌漿施工中，定期觀察回漿情況，如果回漿失水越來(lái)越濃，則可以采取以下辦法：①適當(dāng)調(diào)大灌注壓力。②更換相同水灰比的新配置漿液進(jìn)行重新灌注。③如果上述辦法沒(méi)有顯著效果，則可換為水泥膨潤(rùn)土或者化學(xué)漿液進(jìn)行灌注。

（5）對(duì)于出現(xiàn)涌水的孔位，需要在灌漿施工前對(duì)涌水情況進(jìn)行評(píng)估，了解涌水壓力以及涌水量，再按照以下辦法進(jìn)行處理：①適當(dāng)增加灌注壓力，采用“灌注設(shè)計(jì)壓力+涌水壓力”確定施工灌注壓力。②在灌漿結(jié)束后需要對(duì)存在涌水問(wèn)題的孔位進(jìn)行屏漿處理，至少持續(xù)屏漿60 min。③停止灌漿，孔中注滿漿液之后，封閉待凝一段時(shí)間再進(jìn)行下一步施工。④通過(guò)以上辦法仍沒(méi)有顯著改善，應(yīng)當(dāng)先擱置該孔位，聯(lián)系工程師進(jìn)行處理。

（6）在鉆孔時(shí)如果穿過(guò)斷裂構(gòu)造發(fā)育帶，導(dǎo)致塌孔、掉塊等問(wèn)題，或者出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏時(shí)停止鉆孔，聯(lián)系工程師調(diào)整鉆孔位置、深度等方案后再進(jìn)行施工。

（7）灌注施工原則上不應(yīng)當(dāng)間斷，但在施工過(guò)程中也可能因?yàn)橐恍┨厥馇闆r不得不暫停施工，暫停施工后需按照以下辦法加以處理：①盡可能縮短間隔時(shí)間，如果不能在24 h內(nèi)恢復(fù)注漿，就需要重新鉆孔、洗孔再恢復(fù)注漿。②如果在24 h以內(nèi)恢復(fù)灌漿，則按照更高一級(jí)濃度水灰比的漿液灌注施工，如果注入率達(dá)到灌前水平，則可換為中斷時(shí)所用濃度的漿液進(jìn)行灌注。如果注入率仍然比中斷時(shí)低很多，則應(yīng)當(dāng)降低漿液濃度進(jìn)行灌注。如果注入率始終上不去，而且和中斷時(shí)相差非常大，則應(yīng)暫停該孔灌注，并聯(lián)系工程師共同探查原因并進(jìn)行處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上，為滿足水庫(kù)的整體防滲要求，對(duì)于水庫(kù)瀝青混凝土心墻基底需要進(jìn)行加固防滲處理，主要辦法是固結(jié)灌漿與帷幕灌漿，其中固結(jié)灌漿是防滲加固的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是施工的第一步。因此，通過(guò)鉆孔注入高質(zhì)量漿液，使巖體縫隙閉合，增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，為實(shí)施后續(xù)帷幕灌漿，滿足整體防滲要求奠定基礎(chǔ)。本工程瀝青混凝土心墻基礎(chǔ)固結(jié)灌漿施工按照上述施工方法，在規(guī)定工期內(nèi)完成施工，抽檢其中5%的孔位，合格率達(dá)到98%，滿足合格率超過(guò)85%的質(zhì)檢要求，并對(duì)個(gè)別不合格灌漿孔位及時(shí)加以處理，處理后滿足合格標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行后續(xù)帷幕灌漿施工，施工效果理想，可供同類工程參考借鑒。