水庫大壩水庫壩體灌漿工程施工技術(shù)

劉榮

[摘要] 文章首先介紹壩體水文工程地質(zhì)條件，分析壩體防滲灌漿設(shè)計、防滲體灌漿方法及工藝，通過灌漿有效解決了壩體滲漏和大壩穩(wěn)定問題。

[關(guān)鍵詞] 水庫大壩灌漿漿砌石壩體施工技術(shù)

1.工程概況

本水庫樞紐工程由漿砌石重力壩、輸水管道、壩后式電站等組成。 最大壩高44.00 m，壩頂寬5.00 m，壩軸線長182.5m，壩底寬35.00 m，壩頂高程1266.03 m，水庫正常蓄水位為1265.03m，總庫容為 1032 萬 m3，水庫是以灌溉防洪為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用效益的中型水利工程。工程于1997 年 10 月建成并投入使用。 建壩時，由于施工工藝粗糙等種種原因，運行后 ，病險相繼出現(xiàn) ，2008年9 月經(jīng)相關(guān)單位安全評估為三類病險壩 ，列入除險加固工程。

2.壩體水文工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔揭露，壩體漿砌石塊體為粉紅色花崗巖，主要礦物有正長石、石英、及少量暗色礦物，其中塊石多為弱風(fēng)化，少數(shù)為強風(fēng)化，結(jié)構(gòu)松散。大多數(shù)塊石間不見砂漿，連接不密實。砌石之間多呈松散堆積狀態(tài)，鉆進時，多數(shù)孔段無回水，壓水試驗時連水位均無法觀察到 ，砌石間空隙多且大，連通性極好。 前期安全評估時，現(xiàn)場測得壩體密度最小為1.76 g/cm3、最大的僅2.12 g/cm3，壩體空隙率極高，壩體漏水嚴(yán)重，水庫不能正常蓄水。

3.壩體防滲灌漿設(shè)計

原設(shè)計壩體防滲灌漿孔為三排， 排距 1 m, 上游排在壩下0+000.1m 處 ，下游排在壩下0+002.1 m 處，中間排在0+001.1 m 處，上 、下游排孔距為2.0 m，中間排孔距為1.0 m，分三序進行施工，自孔深1m 開始自上而下每5m一段進行灌漿，灌漿壓力根據(jù)試驗確定。灌漿水泥使用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥。防滲標(biāo)準(zhǔn)q＜5 Lu。此外，防滲體后至壩址設(shè)計了孔、排距分別為3 m 的壩體固結(jié)灌漿孔。

其他要求按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2001）執(zhí)行。

4.防滲體灌漿施工技術(shù)

4.1 防滲體灌漿生產(chǎn)性試驗

（1）防滲體灌漿生產(chǎn)性試驗技術(shù)要求。

根據(jù)設(shè)計要求， 生產(chǎn)性試驗安排在大壩左岸 0+139～0+144 m 段進行。 防滲體灌漿試驗采用自上而下分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法，段長原則上 5 m 一段，，但當(dāng)鉆孔回水消失，不受段長限制；灌漿壓力：上、下游排（1～6）m，壓力 0.2MPa ；（6～16）m，壓力0.4 MPa；（16～26）m，壓力 0.6 MPa；26m 以下0.8 MPa；中間排（1～6）m，壓力 0.3 MPa；（6～16）m，壓力0.6 MPa，（16 ～26）m，壓 力 0.9 MPa，26 m 以 下 1.2MPa；分Ⅲ序逐序施工。 在各段規(guī)定壓力條件下，當(dāng)注入率小于1 L/min 時，繼續(xù)灌注 60 min，灌漿結(jié)束；封孔采用導(dǎo)管將孔內(nèi)余漿置換成為水灰比0.5∶1 的濃漿 ，而后進行純壓式灌漿封孔。灌漿結(jié)束 7 天后，在試驗區(qū)適當(dāng)位置檢查孔，進行鉆孔取芯和壓水試驗檢查，評價灌漿效果。

（2）防滲灌漿生產(chǎn)性試驗施工。

按照防滲灌漿生產(chǎn)性試驗擬定的施工參數(shù)和技術(shù)要求，完成試驗灌漿孔11個，進尺 162.78 m，簡易壓水38 段，灌漿段長151.78 m，共注入水泥 189.6 t。檢查孔1個，進尺 15.5 m，壓水試驗3 段，壓水試驗結(jié)束后全孔灌入水泥 400 kg。

（3）施工時出現(xiàn)的特殊情況。

鉆孔孔口回水情況：Ⅰ序排鉆孔時全部沒有回水，中間還有少量掉鉆；上游排Ⅱ序孔及中間排Ⅲ序孔鉆孔時上部段回水情況有所好轉(zhuǎn)，有少量回水 ；到中間排Ⅲ序孔鉆孔時回水有明顯好轉(zhuǎn)，但是在鉆進過程中仍有某些部位仍然出現(xiàn)回水減少，甚至消失，說明壩體內(nèi)空洞通過上、下游排Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿后仍存在少數(shù)空隙未得到充分灌注。灌漿段壩坡冒漿情況及處理：在灌漿過程中，出現(xiàn)多處漏漿現(xiàn)象。 特別是剛開始對下游排Ⅰ序孔灌漿時，從下游壩坡不同高程 處多達20余處出現(xiàn)冒水和漏漿。灌漿時，冒漿量較小處，隨漿液水灰 比變濃 ，漏漿點逐漸消失， 按正常灌漿方式灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)冒漿量較大，采取用水不漏和棉紗等材料嵌縫、地表封堵方法封堵，再采取低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理 ，灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

灌漿段大量吸漿情況及處理方法：由于壩體裂隙、空洞較多，結(jié)構(gòu)較松散，導(dǎo)致灌漿過程中孔段吸漿量非常大，如下游排的Ⅰ序孔 K21″、K23″孔， 其分別灌注水泥 59.5 t和49.3 t，平均單耗達到4.25 t/m 和 3.18 t/m。整個灌漿試驗的平均單耗為1.25 t/m。 遠大于設(shè)計的 100 kg/m。

4.2 防滲體灌漿技術(shù)要求的補充

通過防滲灌漿生產(chǎn)性試驗成果分析，結(jié)合灌漿過程中各種不同情況的處理結(jié)果，經(jīng)深入總結(jié)探討，對防滲體灌漿技術(shù)要求補充如下：

（1）灌漿材料。防滲體灌漿上、下游排出現(xiàn)大量吸漿時添加細砂，要求潔凈，含泥量＜3%。 出現(xiàn)漏漿時摻加水玻璃，摻加比例為3％～5%。

（2）灌漿方法。大壩防滲體灌漿上游排和下游排孔先自上而下用水泥砂漿進行充填灌漿， 出現(xiàn)漏漿時摻水玻璃進行堵漏處理，再按防滲體灌漿要求，自下而上分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法復(fù)灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。 防滲體灌漿中間排采用純水泥漿自上而下分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法進行灌漿。

（3）施工參數(shù)：段長原則上為5 m，但當(dāng)遇孔內(nèi)鉆孔回水消失，即停即灌，不受段長限制；純水泥灌漿壓力上、下游排（1～6）m，壓力0.2 MPa 、（6～16）m 采用 0.4 MPa，16 m 以

下采用0.6 MPa；中間排（1～6）m，壓力 0.3 MPa，6 m 以下壓力0.6 MPa；充填灌漿當(dāng)孔口無回水 ，采用摻加細砂 10％～20%進行空隙充填灌漿，一旦出現(xiàn)壩外漏漿，結(jié)合摻加水玻璃進行，至孔內(nèi)填滿溢漿為止；漿液的水灰比，充填灌漿漿液一律為0.8∶1，摻砂量按 20%左右進行；砂漿充填灌滿至孔口返漿，充填灌漿結(jié)束。

雙液灌漿至漏漿現(xiàn)象停止，停止摻加水玻璃，再按純水泥漿灌漿要求灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（4）灌漿時地表冒漿處理：灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)先查明原因，根據(jù)漏漿量的大小，選用不同方法處理：如漏漿量較小，按正常灌漿方式灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)漏漿量較大時，暫停灌漿作業(yè)，對灌漿影響范圍內(nèi)的廊道、壩坡、結(jié)構(gòu)分縫等進行逐項檢查并進行封堵處理后再恢復(fù)灌漿；恢復(fù)灌漿時，采取灌注水泥砂漿加水玻璃結(jié)合低壓、限流、間歇、待凝等方法處理。

4.3 防滲體灌漿效果

防滲體灌漿按照設(shè)計布置和相關(guān)技術(shù)要求，施工完成鉆孔364 個，累計灌漿段長 8 161.08 m，灌入水泥 3942.5t，單位注入量 483.1 kg/m，砂480t，水玻璃100t。 防滲體灌漿施工完成后，綜合效果表明防滲體灌漿質(zhì)量良好，達到預(yù)定效果。

（1）單位注入量逐排逐序減少明顯。 先施工的下游排單位注入量914.7 kg/m，上游排單位注入量643.0 kg/m，后施工的中間排單位注入量193.1 kg/m。 序次上先施工的下游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序單位注入量分別為1189.3，1073.3，691.4 kg/m，上游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分別為 952.9，648.8，481.1kg/m，中間排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分別為 257.8，231.7，141.8kg/m，逐排逐序減少明顯。

（2）漿砌石內(nèi)空隙充填密實。壩體隨機鉆孔容重檢測試驗，壩體容重達到 2.33 t/m3。此外，溢流面開挖揭露，水泥結(jié)石已基本密實地充填在空隙中，鉆孔巖芯多呈柱狀，膠結(jié)良好。

（3）壩內(nèi)防滲體檢查孔壓水試驗透水率均＜5 Lu,滿足設(shè)計要求。防滲體灌漿完成 14天后，施工檢查孔37個，壓水試驗190 段，透水率均＜5 Lu，全部合格。

5.結(jié)束語

本水庫壩體漿砌石空隙率高，結(jié)構(gòu)松散，透水性強烈，是形成加固前工程的主要病因。 灌漿時漿砌石壩體到處出現(xiàn)漏漿，吸漿量大，較大地提高了除險加固工程費用。針對本水庫壩體漿砌石空隙率高，結(jié)構(gòu)松散，透水性強烈的特點，及時調(diào)整灌漿方法、灌漿材料、工藝參數(shù)、特殊孔段處理措施，從根本上保證了防滲體灌漿施工質(zhì)量。