水利水電工程灌漿施工技術(shù)

楊秀成

(貴陽(yáng)竣豐建設(shè)工程有限公司，貴陽(yáng)550000)

水利水電工程灌漿施工技術(shù)

楊秀成

(貴陽(yáng)竣豐建設(shè)工程有限公司，貴陽(yáng)550000)

灌漿施工技術(shù)作為建筑物地基工程主要的工程技術(shù)之一，被廣泛的應(yīng)用于水利水電工程施工，尤其被采用在大壩壩基的防滲與加固處理中。此外，水利水電工程中應(yīng)用灌漿施工技術(shù)又是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，存在許多的因素會(huì)影響施工質(zhì)量。因此，為了確保施工質(zhì)量就要對(duì)灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究。文章結(jié)合具體實(shí)例闡述了灌漿施工技術(shù)在實(shí)際水利水電工程的應(yīng)用，希望能為同行提供寶貴的意見。

水利工程;水電工程;灌漿施工;回填灌漿;施工技術(shù)

0 引言

在水利水電工程施工中灌漿施工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在灌漿施工中如何確保施工質(zhì)量，確保水利水電工程的質(zhì)量成為了關(guān)鍵問題。必須高度重視水利水電工程中灌漿施工控制工作，在水利水電工程的不同工程項(xiàng)目施工中采取各自有效的控制方法，確保灌漿施工的質(zhì)量。

1 工程概況

某水電站位于上游河段，工程規(guī)模為大(1)型。工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸泄水建筑物(包括隧洞式溢洪道和泄洪洞)、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成。電站裝機(jī)2臺(tái)，總裝機(jī)容量450 MW。某水電站導(dǎo)流隧洞土建工程的基礎(chǔ)處理，包括導(dǎo)流洞洞身段的頂拱回填灌漿和圍巖固結(jié)灌漿、堵頭段帷幕灌漿。

2 灌漿試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)包括帷幕灌漿、回填灌漿、固結(jié)灌漿。灌漿試驗(yàn)包括漿液試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)，通過對(duì)不同水灰比、材料、施工程序和方法進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，檢查灌漿效果，確定灌漿參數(shù)，指導(dǎo)灌漿施工，灌漿試驗(yàn)的參數(shù)按技術(shù)規(guī)范需要經(jīng)過監(jiān)理工程師的批示執(zhí)行［1］。

漿液試驗(yàn):依據(jù)監(jiān)理工程師的相應(yīng)指示，試驗(yàn)不同水灰比以及不同摻合料等的漿液。試驗(yàn)的內(nèi)容包括:漿液配制程序及拌制時(shí)間;漿液的密度或者比重的測(cè)定;漿液流動(dòng)性或流變參數(shù);漿液的凝結(jié)時(shí)間;漿液結(jié)石的容重、強(qiáng)度以及滲透性等;監(jiān)理工程師規(guī)定的其他內(nèi)容。

現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn):生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)擬選擇場(chǎng)地的地質(zhì)條件應(yīng)與實(shí)際灌漿區(qū)相似。對(duì)于試驗(yàn)孔的布置需要依據(jù)業(yè)主提供施工圖紙要求或者參照監(jiān)理工程師安排來進(jìn)行，對(duì)于孔深、灌漿壓力等試驗(yàn)參數(shù)的選擇也要根據(jù)監(jiān)理工程師要求的和有關(guān)規(guī)范來進(jìn)行。

3 回填灌漿

3.1 施工程序

回填灌漿分區(qū)段進(jìn)行。分區(qū)端必須封堵嚴(yán)密，灌漿分兩個(gè)次序，施工時(shí)自較低的一端開始，向較高的一端推進(jìn)。同一區(qū)段內(nèi)的同一次序孔全部或部分鉆孔完成后進(jìn)行灌漿［2］?；靥罟酀{工藝流程見圖1。

圖1 回填灌漿工藝流程圖

回填灌漿的分序序數(shù)以及分序手段依據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況以及工程要求來確定。此外，還需報(bào)送監(jiān)理工程師審批。

3.2 施工方法

鉆孔:在隧洞襯砌頂拱 90°～120°范圍，采用YT—28氣腿鉆在預(yù)留Φ50 mmPVC管中鉆孔，孔徑Φ 42 mm，孔深入基巖10 cm。

埋管:埋設(shè)Φ25～40 mm鋼管作為灌漿孔口管并進(jìn)入巖石5～8 cm。

灌漿:待相應(yīng)混凝土襯砌達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，按劃分的灌漿區(qū)段分序加密進(jìn)行。

回填灌漿采用3SNS砂漿泵、JJS-2B攪拌桶、GJY-Ⅲ型灌漿自動(dòng)記錄儀配套使用，純壓式灌漿法施工。水灰比為:Ⅰ序孔0.6(或0.5):1，Ⅱ序孔1∶1和0.6(或0.5):1，空隙大的部位灌砂漿。結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為:在合規(guī)的壓力狀態(tài)下下，停止灌漿孔的吸漿工序，而且繼續(xù)灌注5 min，這樣就可以結(jié)束。

封孔:采用扎管法。待漿液凝固后，割除管頭，采用水泥砂漿進(jìn)行補(bǔ)封并將表面壓抹平整［3］。

4 固結(jié)灌漿

4.1 施工程序

固結(jié)灌漿采取全孔一次鉆進(jìn)，終孔后全孔一次灌漿法。單孔段灌漿施工工藝程序?yàn)?鉆孔→沖洗→洗縫→壓水→灌漿→封孔。

4.2 施工方法

4.2.1 單元和孔段劃分

固結(jié)灌漿施工時(shí)，按每一混凝土襯砌段12 m劃為1個(gè)灌漿單元，按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的措施進(jìn)行施工。圍巖固結(jié)灌漿依照環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則來進(jìn)行，環(huán)間分2個(gè)次序，地質(zhì)不良地段可分為3個(gè)次序。

4.2.2 鉆孔

采用YT-28汽腿鉆鉆機(jī)造孔，孔徑Φ 42 mm，孔深入基巖6 m。

4.2.3 沖洗

在各孔段鉆孔工序完成后，需要對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗。沖洗選擇孔口敞開式孔底導(dǎo)水法，是指利用導(dǎo)管(鉆桿)通入大流量水流，從孔底向孔外進(jìn)行沖洗。這種沖洗要直至回水無(wú)殘留物后10 min為結(jié)束。

裂隙選擇壓水法脈動(dòng)式進(jìn)行沖洗，注意單孔時(shí)長(zhǎng)要≥30 min，串通孔時(shí)長(zhǎng)則要≥2 h。對(duì)回水沒有達(dá)到澄清的孔段，繼續(xù)沖洗，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度允許的最大值為20 cm。

沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，沖洗風(fēng)采用50%的灌漿壓力。

4.2.4 壓水試驗(yàn)

在對(duì)各孔段進(jìn)行灌漿之必須首先進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)方法選擇“簡(jiǎn)易壓水”。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)通常是在裂隙沖洗后進(jìn)行或者連同裂隙沖洗一起進(jìn)行。采用壓力應(yīng)為灌漿壓力的80%，時(shí)長(zhǎng)需要20 min，每間隔5 min測(cè)試一次壓水流量，將最后的流量值作為計(jì)算流量，其結(jié)果以透水率表示［4］。

4.2.5 灌漿

灌漿的壓力為0.3～0.5 Mpa。對(duì)于接觸段以及注入率要求大的孔段進(jìn)行分級(jí)升壓。原則上，固結(jié)灌漿是一泵灌一孔。但是當(dāng)出現(xiàn)相互串漿時(shí)，也可以選擇群孔并聯(lián)灌注，不過并聯(lián)的孔數(shù)最好保持在2個(gè)以下，控制灌漿壓力。實(shí)際灌漿中，需要先對(duì)第一序孔輪灌，采用“少灌多復(fù)”的方法，待第一孔灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行第二序孔，以次數(shù)推。

4.2.6 結(jié)束與封孔

固結(jié)灌漿在要求的壓力狀態(tài)下，當(dāng)灌入率≤0.4 L/min，繼續(xù)灌注30 min，灌漿即可結(jié)束。如果在實(shí)際灌漿中，長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，那么此時(shí)應(yīng)該報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師共同研究解決方案。

5 帷幕灌漿

5.1 施工流程

帷幕灌漿的施工程序:施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→抬動(dòng)孔鉆孔以及安裝觀測(cè)裝置→下游排先導(dǎo)孔鉆孔、壓水、灌漿及封孔→下游排I序孔施工→下游排II序孔施工→下游排Ⅲ序孔施工→上游排I序孔施工→上游排II序孔施工→上游排Ⅲ序孔施工→檢查孔施工。

鉆、灌施工工藝流程:施工準(zhǔn)備→孔位放樣→鉆機(jī)定位→第一段鉆孔、沖孔→洗縫→壓水→灌漿→埋管、待凝→第二段鉆、灌→第三段鉆、灌→終孔段鉆、灌→全孔封孔→移機(jī)至下一孔施工。

5.2 施工方法

5.2.1 鉆孔取芯

主要采用XY-2回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金鋼石鉆頭鉆進(jìn)。無(wú)孔口管的帷幕灌漿孔孔徑為Φ 76 mm;有孔口管的帷幕灌漿孔的第1段孔徑為Φ 91 mm，以下段為Φ 60 mm;壓水檢查孔孔徑為Φ 76 mm。頂拱垂直孔采用YG—30潛孔鉆機(jī)造孔。

鉆孔施工要點(diǎn):鉆孔時(shí)盡可能地使用了較長(zhǎng)鉆具，以保證鉆孔孔斜;鉆孔前將鉆機(jī)固定，保證鉆機(jī)水平，立軸鉛直;檢查孔鉆孔限制了單回次鉆進(jìn)長(zhǎng)度≤5 m，以保證巖芯采取率。灌漿孔位偏差≤10 cm。按施工圖紙和監(jiān)理工程師的要求，對(duì)于監(jiān)理工程師要求的鉆孔，應(yīng)予鉆取巖芯，按取芯次序統(tǒng)一編號(hào)，填牌裝箱。芯樣的長(zhǎng)度最大值要保持3 m及以下，如果發(fā)現(xiàn)芯樣卡鉆或者被磨損，必須及時(shí)取出。通常情況下，對(duì)于1 m或者＞1 m的鉆進(jìn)循環(huán)，如果芯樣的獲得率＜80%，那么下一次進(jìn)行循環(huán)時(shí)要相應(yīng)的減少50%的循環(huán)深度，依次類推，直至減至50 cm。倘若芯樣的回收率很低，那么就需要更換鉆孔機(jī)具或者改進(jìn)鉆進(jìn)措施。鉆孔時(shí)，需要對(duì)鉆孔沖洗水、鉆孔壓力以及其他可以反映巖石或者混凝土特性的要素予以監(jiān)測(cè)、記錄，并且報(bào)知監(jiān)理工程師。同時(shí)，要對(duì)鉆孔操作的工序進(jìn)行認(rèn)真的記錄，提交給監(jiān)理工程師。

5.2.2 孔口管

采用孔口管時(shí)，灌漿孔當(dāng)鉆灌完第一段(2 m)后鑲嵌孔口管，孔口管采用Φ 89 mm地質(zhì)管，比以下段孔徑大2級(jí)，有利于孔內(nèi)事故的處理?？卓诠艿蔫偳恫捎盟嗌皾{人工埋管法，其方向必須與鉆孔垂直，長(zhǎng)度為深入基巖≥2 m，并待凝72 h;孔口管管口采用了法蘭盤結(jié)構(gòu)，比絲扣結(jié)構(gòu)更安全可靠。

5.2.3 沖洗與壓水試驗(yàn)

5.2.3.1 鉆孔沖洗

帷幕灌漿孔各孔段鉆孔完成后均進(jìn)行沖洗。沖洗采用孔口敞開式、孔底導(dǎo)水法，即采用導(dǎo)管(鉆桿)通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行沖洗，沖洗沖至回水澄清后10 min結(jié)束。

5.2.3.2 壓水試驗(yàn)

帷幕灌漿孔各孔段灌漿前均進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)采用“簡(jiǎn)易壓水”;壓力為灌漿壓力的80%，該值若 ＞1 MPa時(shí)，采用1 MPa;壓水20 min，每5 min測(cè)讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以呂容表示。先導(dǎo)孔、帷幕常規(guī)檢查孔壓水試驗(yàn)采用“單點(diǎn)法”，壓力為灌漿壓力的80%，該值若＞1 MPa時(shí)，采用1 MPa。

5.2.4 灌漿

1)原材料:水泥選用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，且水泥存放期不超過3個(gè)月，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不受潮結(jié)塊。水利用混凝土施工供水系統(tǒng)供水，符合JGJ63—89第3.0.4條的規(guī)定，拌漿用水的水溫≤40℃。

2)灌漿方法:第一段采用常規(guī)阻塞孔內(nèi)循環(huán)灌漿法;以下各段采用自上而下分段、小口徑孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)灌漿法;壓水、灌漿選用3SNS三缸高壓灌漿機(jī);射漿管采用 Φ 50 mm鉆桿，距孔底距離≤50 cm。

3)漿液變換:灌漿采用水泥漿液的水灰比(重量比)為五級(jí):3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1;開灌水灰比為3∶1。漿液變換為當(dāng)滿足:灌入量＞300 L，且壓力與灌入率變化不大時(shí);灌注時(shí)間＞1 h，且壓力和灌入率變化不大時(shí)。其中一條時(shí)，可變濃一級(jí)水灰比灌注;改變水灰比后如壓力突增或吸漿率突減，則回原級(jí)水灰比灌注;一般不進(jìn)行越級(jí)變漿。

4)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):在灌段最大設(shè)計(jì)壓力下，孔段注入率≤0 L/min，延灌90 min?；蛟诠喽巫畲笤O(shè)計(jì)壓力下，孔段注入率≤0.4 L/min，延灌60 min。

5)孔斜控制:鉆孔開孔前嚴(yán)格校正鉆機(jī)立軸角度，保證開孔角度滿足設(shè)計(jì)要求?？卓诠苈裨O(shè)要求按設(shè)計(jì)角度采用角度尺和羅盤校驗(yàn)埋設(shè)。鉆孔孔深20 m以內(nèi)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)參數(shù)，保證鉆孔豎直。

6)終孔驗(yàn)收與封孔:鉆孔終孔后，必須進(jìn)行驗(yàn)收;終孔驗(yàn)收后進(jìn)行終孔段灌漿，灌漿結(jié)束后進(jìn)行“置換—壓力灌漿法”封孔，全孔灌漿結(jié)束后，用配合比為0.5∶1漿液按10～15 m的段長(zhǎng)做一次自下而上復(fù)灌，灌漿壓力按原灌漿壓力，待水泥漿干硬后，對(duì)未被填滿部分排除孔內(nèi)集水，再直接用干硬性水泥砂漿封填。

6 結(jié)語(yǔ)

在水利水電工程施工中，灌漿施工十分重要，要高度重視灌漿施工控制措施，想方設(shè)法提高灌漿施工控制措施，以確保管灌漿施工的質(zhì)量。

［1］曹榮東.水利水電工程灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.科技風(fēng)，2010(04):101.

［2］鄒剛.水利水電工程灌漿施工控制過程研究［J］.四川水力發(fā)電，2006，25(05):78-80.

［3］馮忠居.基礎(chǔ)工程［M］.北京:人民交通出版社，2001:32-41.

［4］宋回江.水利水電工程灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量控制［J］.科技資訊，2010(31):111.

TV543

B

1007-7596(2014)05-0117-03

2013-11-27

楊秀成(1982-)，男，苗族，貴州貴陽(yáng)人，助理工程師，研究方向?yàn)樗こ淌┕?、管理方面?/p>