二期圍堰基礎(chǔ)惟幕灌漿設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘 要 二期圍堰基礎(chǔ)惟幕灌漿孔需穿過(guò)厚度僅為80～100cm，深度達(dá)70多m的塑性混凝土防滲墻體，這給帷幕鉆孔灌漿施工增加了施工技術(shù)難度，且施工工期緊迫。塑性混凝土防滲墻體內(nèi)成孔主要采用預(yù)埋管法、并輔以鉆孔法成孔，克服了薄深墻成孔難點(diǎn)，加快了施工進(jìn)度，保證了帷幕工程質(zhì)量。為圍堰的按期建成和基坑按期抽水創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞 基巖 帷幕灌漿 鉆孔 埋管 混凝土防滲墻

1、 工程概況

三峽工程二期上、下游橫向土石圍堰與右河床一期混凝土縱向圍堰及長(zhǎng)江左岸坡共同圍成封閉的二期基坑。上游土石圍堰按Ⅱ級(jí)臨時(shí)建筑物設(shè)計(jì)，圍堰頂高程88.5m，最大擋水水頭80多m，圍堰軸線長(zhǎng)1439.6m，堰體防滲結(jié)構(gòu)型式為低雙排塑性混凝土防滲墻上接土工膜。下游土石圍堰按Ⅲ級(jí)臨時(shí)建筑物設(shè)計(jì)，圍堰頂高程81.5m，最大擋水水頭近80m，圍堰軸線長(zhǎng)1075.9m，堰體防滲結(jié)構(gòu)型式為低單排塑性混凝土防滲墻上接土工膜。

二期圍堰防滲墻底基巖為弱～微風(fēng)化前震旦系閃云斜花崗巖，巖性堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)完整，高傾角構(gòu)造裂隙較為發(fā)育。防滲墻要求嵌入弱風(fēng)化巖層內(nèi)1.0m，但圍堰基礎(chǔ)弱風(fēng)化帶中仍然存在一定規(guī)模的嚴(yán)重透水帶，如不對(duì)這種嚴(yán)重透水帶采取處理措施，將影響圍堰穩(wěn)定，加大圍堰滲水量。為保證圍堰安全運(yùn)行，在結(jié)構(gòu)防滲設(shè)計(jì)上采用了防滲墻底下接帳幕灌漿的方法進(jìn)行防滲處理。

2、 防滲帷幕灌漿設(shè)計(jì)

2.1 基巖帷幕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

二期圍堰防滲墻底基巖防滲帳幕灌漿孔沿防滲軸線布置，為單排孔，孔距1.5m，孔徑76mm，分兩序自上而下施工。帷幕灌漿底線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：上游圍堰q＜10.0Lu，下游圍堰q＜50Lu。灌漿孔最低孔底高程上游圍堰約3.5m左右，下游圍堰約0.0m左右，位于上、下游園堰的深槽部位，最大孔深80多m。灌漿后鉆孔壓水試驗(yàn)檢查合格標(biāo)準(zhǔn)為q≤5。

2.2 滲流計(jì)算分析

計(jì)算模型采用主河床深槽典型斷面，防滲墻按單排墻，上游水位86.2m，下游水位取基坑最低水位，進(jìn)行了平面和三維有限元滲流計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)圍堰防滲墻底無(wú)帷幕灌漿時(shí)，防滲墻后浸潤(rùn)線較高，堰基滲流量及滲透比降均較大。當(dāng)圍堰防滲墻底設(shè)置了帷幕灌漿后，防滲效果明顯，防滲墻后基礎(chǔ)中滲流集中現(xiàn)象減弱，墻后浸潤(rùn)線降低，堰基滲流量及滲透比降均有顯著減小，墻下游滲流出逸點(diǎn)高程下降最大幅度達(dá)12.8m，滲流量減少1.7～2.0倍，淤砂及淤砂與碎石過(guò)渡帶接觸的滲透比降分別減少0.65～1.17和0.06～0.21。因此圍堰防滲墻底透水巖體采取帷幕灌漿處理后，堰基的滲透穩(wěn)定指標(biāo)滿足圍堰安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 帷幕灌漿施工技術(shù)要求

(1)帷幕灌漿在防滲墻施工完畢且在墻體達(dá)到70%強(qiáng)度，且相鄰槽孔混凝土強(qiáng)度達(dá)50%以上后施工才能開(kāi)始鉆孔灌漿。

(2)帷幕灌漿底線：在施工I序孔時(shí)，按9m左右的間距超前鉆鑿先導(dǎo)孔，做壓水試驗(yàn)，由壓水試驗(yàn)成果資料確定。

(3)灌漿材料：采用新鮮無(wú)結(jié)塊的普通硅酸鹽或硅酸鹽大壩水泥漿液材料。水泥標(biāo)號(hào)不低于425號(hào)，細(xì)度為通過(guò)0.08mm方孔篩篩余量不大于5％。制漿時(shí)水泥漿應(yīng)經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌分散并經(jīng)濕磨機(jī)磨細(xì)至水泥平均粒徑不大于0.03mm。在制漿過(guò)程中摻和水泥重量0.5%～1%的GJ-2減水劑，以改善漿液的可灌性能。

一般情況下，先用水灰比為3：1濕磨細(xì)水泥漿開(kāi)灌；對(duì)于漏量大于40L/min的孔段，可用未經(jīng)濕磨的水泥漿灌至漏量不大于10L/min后，再改用濕磨水泥漿灌注。

(4)灌漿分段及其灌漿壓力：第一段即接觸段段長(zhǎng)1m，第二段段長(zhǎng)2m，第三段及其以下各段段長(zhǎng)3～5m。帷幕灌漿最大灌漿壓力1.5MPa。帷幕設(shè)計(jì)底線在防滲墻頂高程以下深35m以?xún)?nèi)時(shí)，第一段灌漿壓力0.5MPa，第二段灌漿壓力自0.5MPa逐步升到1.0MPa，第三段及其以下各段均為1.0MP。；帷幕設(shè)計(jì)底線在防滲墻頂高程以下深超過(guò)35m的孔，第一段灌漿壓力0.5～1.0MPa，第二段灌漿壓力自1.0MPa逐步升到1.5k4Pa，第三段及其以下各段均為1.5MPa。

(5)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，單位吸漿量不大于0.4L/min，持續(xù)灌注60min，或不大于1L/min，繼續(xù)灌注90min，灌漿可以結(jié)束。灌漿結(jié)束后，除第一段和大漏量孔段待凝24h外，其它孔段可不待凝。

3、 施工方案與施工技術(shù)措施

3．1工程施工特點(diǎn)

帷幕灌漿需利用混凝土防滲墻施工平臺(tái)進(jìn)行施工，灌漿孔需穿過(guò)厚度僅為80～100cm、深度一般30～45m、

深槽段深度達(dá)70多m的塑性混凝土防滲墻體，這給帷幕鉆孔灌漿施工：增加了施工技術(shù)難度，且施工工期緊迫。特別上游圍堰雙墻段上游墻部分的帷幕灌漿孔，在上游墻完成并形成度汛擋水子堰(擋汛期5%頻率洪水

流量的水位)后施工，且下游墻又正在緊張進(jìn)行，工期更加緊迫，施工干擾大。

3.2 塑性混凝土墻體內(nèi)成孔施工方案比選

基巖防滲帳幕灌漿孔穿過(guò)薄而深的塑性混凝土防滲墻體，對(duì)墻體內(nèi)成孔質(zhì)量要求特別高，對(duì)塑性混凝土墻體內(nèi)成孔考慮了如下幾種成孔方案：如果在成墻后采用鉆機(jī)鉆孔，鉆孔精度要求高，鉆灌比大，工期緊，難以保證鉆灌工程質(zhì)量和工期；如果在墻體澆筑時(shí)，采用預(yù)埋管成孔，耗費(fèi)管材，但便于成子孔，成孔率高，可節(jié)省工期。如果在墻體澆筑時(shí)采用拔管法成孔，經(jīng)濟(jì)快捷，但成孔率低，且與混凝土墻體澆筑施工干擾大，技術(shù)復(fù)雜。經(jīng)比選，塑性混凝土防滲墻體內(nèi)成子孔主要采用預(yù)埋管法、并輔以鉆機(jī)鉆孔法成孔。預(yù)埋管的安設(shè)在防滲墻槽孔成槽，清孔換漿結(jié)束后進(jìn)行。當(dāng)槽孔深度小于30m時(shí)，埋管為內(nèi)徑個(gè)120～φ128mm的厚壁PVC塑料管。槽孔深度大于30m時(shí)，埋管為內(nèi)徑φ114mm的鋼管。

3.3 預(yù)埋灌漿管成孔技術(shù)措施

槽內(nèi)預(yù)埋灌漿管難點(diǎn)是定位和防止?jié)仓炷習(xí)r混凝土料沖擊灌漿管，使之位移偏斜，造成埋管失敗。經(jīng)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定的措施是：在防滲墻槽段劃分時(shí)考慮埋管間距要求，并按防滲墻槽孔形狀焊接制作輔助理管定位的保持鋼筋架，保持鋼筋架沿埋管深度方向上每隔9～13m左右設(shè)置一個(gè)定位架，底部位保持架距子孔底不大于2.0m，孔口保持架應(yīng)固定在槽口導(dǎo)墻上，管腳采用圓形鋼筋定位架定位。如預(yù)埋鋼管，則按設(shè)計(jì)成孔位置將鋼管焊在保持架上固定，預(yù)埋鋼管接頭采用對(duì)口焊接。如預(yù)埋塑料管，則按設(shè)計(jì)成孔位置將塑料管膠接捆扎在保持架上固定，塑料管接頭采用對(duì)口外套接頭套捆扎膠接，埋設(shè)時(shí)采用內(nèi)套鋼管待混凝土澆筑后拔出鋼管的方法施工。

有預(yù)埋管的孔，鉆孔時(shí)先用合金鉆將預(yù)埋管內(nèi)的殘留混凝土掃除后再進(jìn)行基巖段鉆孔作業(yè)。沒(méi)有埋管的孔，用個(gè)110mm的合金鉆鉆至距防滲墻底50cm，下入φ91mm的鋼管或塑料管，注入水泥漿并將管口封住，待水泥漿從管外涌出時(shí)停止注漿，等到水泥漿滿足強(qiáng)度要求后即可開(kāi)始先用合金鉆將管內(nèi)水泥結(jié)石掃除后再進(jìn)行基巖段鉆子孔作業(yè)。

3.4 基巖鉆孔灌漿施工方法

基巖段鉆子L采用十76mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)。基巖段灌漿先導(dǎo)孔采用自上而下分段鉆孔、自下而上分段阻塞、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法施工；一般灌漿孔：如墻體采用預(yù)埋鋼管法成孔，則采用自上而下分段鉆孔，孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法灌漿；如墻體采用預(yù)埋塑料管成孔或鉆機(jī)鉆探成孔，則采用自上而下分段鉆孔灌漿，灌漿采用孔內(nèi)阻塞，孔內(nèi)循環(huán)法灌注，阻塞器下置至灌漿段頂，以保護(hù)墻體安全。灌漿時(shí)射漿管距孔底不大于.5m。灌漿施工采用自動(dòng)記錄儀進(jìn)行記錄。

3.5 對(duì)施工過(guò)程中有關(guān)問(wèn)題的處理措施

(1)預(yù)埋灌漿管失?。簩?duì)預(yù)埋管偏斜過(guò)大。致使無(wú)法施工的灌漿孔，施工中發(fā)生孔內(nèi)事故和預(yù)埋管孔距大于2.0m的孔，在原孔旁重新鉆孔灌漿或設(shè)加密灌漿孔。

(2)灌漿時(shí)漿液失水回濃：基巖帷幕灌漿施工，存在漿液失水回濃現(xiàn)象。分析其原因，主要是基巖裂隙微細(xì)，水能進(jìn)入微細(xì)裂隙，而水泥灌液難以注入。因此規(guī)定灌漿水泥采用525#普硅水泥，并要求采用濕磨機(jī)磨細(xì)水泥顆粒，以提高漿液對(duì)基巖裂隙的可灌性。

(3)灌漿時(shí)液漿外漏：灌漿過(guò)程中和墻體側(cè)壁串通產(chǎn)生外漏的孔段，采用濃漿限流，間歇法灌漿，在堵住外漏后恢復(fù)正常灌漿至結(jié)束。對(duì)于串通孔段，則封堵被串孔，灌漿結(jié)束后，沖洗被串孔段內(nèi)漿液后繼續(xù)鉆灌；對(duì)于外漏量特別大的孔段，采取定量灌注5～6t后待凝，再掃孔復(fù)灌。

(4)安全度汛：灌漿施工后期，汛期臨近，為了加快施工進(jìn)度，使圍堰安全度汛，對(duì)基巖段鉆孔灌漿的分段作了一些調(diào)整。第一次調(diào)整：按原設(shè)計(jì)要求分段，第一段按原設(shè)計(jì)鉆孔灌漿，第二及以下各段可一次鉆鑿成，自下而上分段灌漿。第二次調(diào)整：第一段段長(zhǎng)2.0m，第一段灌前壓水試驗(yàn)單位吸水量小于30L/min時(shí)，可將第二段段長(zhǎng)加長(zhǎng)至5.0m，灌漿壓力調(diào)整為1.3MPa，以下各段灌漿壓力為1.5MP，；第一段灌前壓水試驗(yàn)單位吸水量大于30L/min時(shí)，第二段段長(zhǎng)2.0m，第三段及以下各段段長(zhǎng)4.0～5.0m。

4、 灌漿施工成果資料及帷幕運(yùn)行狀況

總體平均單位注入量超過(guò)100kg/m，灌漿孔灌漿前壓水試驗(yàn)單位透水率及灌漿單位注入量I、II序孔遞減規(guī)律顯著。個(gè)別地層出現(xiàn)異常情況，主要是地質(zhì)條件和接觸段有外漏等原因造成，經(jīng)III序孔加密鉆灌(最小孔距0.75m)處理后達(dá)到了灌漿合格標(biāo)準(zhǔn)。灌漿后檢查孔壓水試驗(yàn)單位透水率q≤5Lu，滿足灌漿質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明帳幕灌漿設(shè)計(jì)與施工技術(shù)參數(shù)是合適的，施工質(zhì)量較好，滿足設(shè)計(jì)要求。

基坑抽水后圍堰滲水量不到設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值的1/10，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大滲透量的明顯滲水點(diǎn)，圍堰自開(kāi)始運(yùn)行以來(lái)，滲水量呈逐漸遞減之勢(shì)，結(jié)合圍堰監(jiān)測(cè)資料分析，帷幕的防滲性能滿足了圍堰工程安全運(yùn)行的要求。

5、 結(jié)語(yǔ)

二期圍堰塑性混凝土防滲墻底基礎(chǔ)帷幕灌漿的設(shè)置，解決了圍堰防滲墻基礎(chǔ)滲漏問(wèn)題，滿足了圍堰工程安全運(yùn)行的要求。墻體內(nèi)成孔主要采用預(yù)埋管法、并輔以鉆孔法成孔，解決了薄深墻成孔難題，加快了施工進(jìn)度，灌漿采用孔內(nèi)循環(huán)法濕磨細(xì)水泥漿灌注，保證了帷幕灌漿工程質(zhì)量，為圍堰的按期建成和基坑按期抽水創(chuàng)造了條件。