八寶海水庫壩基帷幕灌漿工法的探討

王喜波

（遼寧阜蒙縣水利局，遼寧 阜蒙 123100）

八寶海水庫壩基帷幕灌漿工法的探討

王喜波

（遼寧阜蒙縣水利局，遼寧 阜蒙 123100）

八寶海水庫于2007年進行除險加固。砂礫石層按照帷幕灌漿設(shè)計和傳統(tǒng)的施工方法進行壩基帷幕灌漿，其后出現(xiàn)了串孔、冒漿、壩體劈裂的問題。經(jīng)過灌漿試驗和工法的探討及研究，三次工藝改進解決了以上問題。

砂礫石層；帷幕灌漿；工法探討

1 主壩的工程地質(zhì)

八寶海水庫壩體是以亞粘土為主料的均質(zhì)土經(jīng)多次碾壓而成，強度不均，質(zhì)量較差。壩基分布有厚3至5 m砂礫石層，為極強透水層，透水率2.84 L/（min·m·m)。其次為強風(fēng)化巖（玄武巖）平均厚 10—15 m，透水率 1.54 L/（min·m·m)。建基面18～20 m以內(nèi)為弱風(fēng)化玄武巖，透水率0.45 L/（min·m·m)。建基面18～20 m以下為微風(fēng)化玄武巖，透水率 0.046 L/（min·m·m)。風(fēng)化層以下為新鮮玄武巖。

2 帷幕線的位置

根據(jù)八寶海的地質(zhì)條件及其滲漏情況，帷幕灌漿孔設(shè)計在主壩軸線上。帷幕線的長度按主壩長度在主壩樁號0+000向左延10 m，即帷幕樁號0-010～0+215。

3 帷幕灌漿的結(jié)構(gòu)形式

由于八寶海水庫的相對隔水層埋深較淺，帷幕灌漿采用接地式，防滲標(biāo)準(zhǔn)為巖石單位透水率0.05 L/（min·m·m)。位置為正常高水位 64 m 至相對隔水層內(nèi)5 m的范圍內(nèi)，最大帷幕深度27 m。

4 帷幕灌漿參數(shù)

設(shè)計帷幕厚度為2 mm，最終孔距3 m。單排直線式同次序等距孔，按照孔序逐漸加密的原則，分Ⅲ序施工。

5 帷幕灌漿工藝

在施工前選擇地質(zhì)條件劣的壩段做灌漿實驗，以校核設(shè)計及為施工提供更準(zhǔn)確的參數(shù)。帷幕灌漿分Ⅲ序施工，各次序孔按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ順序逐漸加密。每個灌漿段均按照下列順序進行施工：造孔→沖洗→壓水實驗→灌漿，再依次循環(huán)上述過程，直到達(dá)到防滲標(biāo)準(zhǔn)，灌漿封孔。

1）造孔的一般要求。實際與設(shè)計孔位偏差不得大于10 cm，鉆直孔，孔壁直孔徑110～75 mm，壩體采用麻花鉆頭鉆進，基巖采用合金鉆頭鉆進。試驗孔、先導(dǎo)孔和檢查孔要求保留巖芯，對巖芯進行描述、鑒定并拍照，灌漿孔不要求保留巖芯，但應(yīng)注意記錄巖石節(jié)理、裂隙內(nèi)水泥結(jié)石充填和膠結(jié)情況?？咨畲笥?0 m時，每鉆進10 m測斜一次。根據(jù)SL62-94《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》第3.2.6條，其孔底最大允許偏差，見表1。

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值

2）沖孔的一般要求。所有鉆孔在灌漿前均應(yīng)進行沖洗。在沖洗時，采用灌漿壓力的80%壓力，進行壓力水沖洗。沖洗應(yīng)沖至回水變清后10 min結(jié)束。且總的沖洗時間每段不少于20 min，孔內(nèi)殘留的沉積物厚度不得超過20 cm。

3）壓水試驗。試驗孔、先導(dǎo)孔和檢查孔要求做三級壓力，5個階段的五點法正式壓水試驗，三級壓力采用0.1，0.2，0.3 MPa；其余灌漿孔做簡易壓水試驗，簡易壓水的壓力為灌漿壓力的80%，若該值大于0.3 MPa，采用0.3 MPa。

4）灌漿的一般要求。這次帷幕灌漿施工采用孔口封閉灌漿法，由于壩體與基巖直接接觸，沒有混凝土蓋板，且接觸部位巖石強風(fēng)化比較破碎，給灌漿施工增加了難度。為了滿足壓力要求，防止冒漿等現(xiàn)象，在壩體鉆透后，基巖鉆進30 cm，然后下入套管，再將300L 0.5∶1濃漿加適量速凝劑攪拌均勻，用泵壓送入孔底灌注，而后待凝8 h以上，再鉆灌下一段。其它灌漿段長度一般要求5～6 m。

5）灌漿壓力的控制。灌漿宜盡快達(dá)到設(shè)計壓力值，但注入率大時應(yīng)分級升壓。帷幕灌漿壓力標(biāo)準(zhǔn)值見表2。

表2 帷幕灌漿壓力標(biāo)準(zhǔn)值MPa

6）灌漿材料及漿液濃度選擇。采用標(biāo)號32.5的普通硅酸鹽水泥灌注。灌漿漿液應(yīng)由稀到濃。濃度水灰比分級采用標(biāo)準(zhǔn)為：5∶1，3∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1，5個比級。

7）灌漿濃度變換標(biāo)準(zhǔn)和灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。濃度變換標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300 L以上或灌注時間已達(dá)1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時，應(yīng)改濃一級；當(dāng)注入率大于30 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注60 min；或不大于1 L/min時，繼續(xù)灌注90 min，灌漿即可結(jié)束。當(dāng)長期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)及時向地質(zhì)工程師及監(jiān)理工程師匯報，共同研究解決。

8）封孔。灌漿孔封孔，采用“置換和壓力灌漿封孔法”，巖石部分采用水泥濃漿；壩體部分用粘土封填密實。

6 灌漿施工

1）問題的產(chǎn)生。按設(shè)計要求2008年4月3日至4月19日進行帷幕灌漿試驗，樁號0+138—0+146，孔號25～37，計10孔。首先對壩基以下砂礫石層灌試。25，29，33孔出現(xiàn)：灌漿孔口管（穿透壩體鑲嵌入砂礫石30 cm的89 mm鋼管）外返漿、孔口管松動、壩體順壩軸線方向裂縫，裂縫長12 m，最大縫寬4 mm。壓力表不起壓，第一段（砂礫石層）灌漿無法進行。

2）原因分析。壩基沒有混凝土齒槽或蓋重，砂礫石層透水率大，孔口管載不住（管外壁不能形成水泥結(jié)石）。漿液順土壩薄弱部位發(fā)生剪切破壞和管外返漿。

3）解決措施。業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工單位共同研究，經(jīng)有關(guān)方面專家多次論證。確定了一個最優(yōu)方案：修正灌漿設(shè)計參數(shù)、改變灌漿工藝。具體措施如下：①砂礫石層灌漿比級有5∶1起灌變?yōu)?∶1起灌，在水泥中摻入膨潤土，即比級為1∶0.5∶0.5。以增加漿液和易性和稠度。②砂礫石層段降低灌漿壓力，由原設(shè)計0.15 MPa降為0.1 MPa。③灌漿工藝孔口封閉改為孔底封閉，減小漿液對土壩和砂礫石層間的沖切力。④砂礫石層段下套管（花管），使?jié){液壓力均勻并以水平方向進入砂礫石層縫隙。⑤載管時在管外（底部）纏厚6 cm海帶。海帶遇水膨脹和濃漿結(jié)合形成鍋蓋式的蓋重（水泥石）。

7 結(jié)論

通過以上措施杜絕了砂礫石層灌漿管外返漿和壩體裂縫的現(xiàn)象，使砂礫石層在沒有蓋重條件下的灌漿得以進行。并且通過檢查孔的壓水試驗滿足了設(shè)計的要求（q≤0.05 L/（min·m·m）。所以說：八寶海水庫壩基砂礫石層灌漿取得的經(jīng)驗，值得其他灌漿工程借鑒。

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2011-04-08