談膠結(jié)礫巖地層帷幕灌漿施工工藝

楊斌，劉恒濱，盧丁

（1.章丘市大站水庫管理處，山東章丘 250220；2.濟寧市水利工程施工公司，山東濟寧 272100）

談膠結(jié)礫巖地層帷幕灌漿施工工藝

楊斌1，劉恒濱1，盧丁2

（1.章丘市大站水庫管理處，山東章丘 250220；2.濟寧市水利工程施工公司，山東濟寧 272100）

章丘市大站水庫溢洪閘基礎(chǔ)地質(zhì)以鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖為主，該礫巖承載力較高，但孔隙率高，滲透系數(shù)大，較之砂巖等裂隙巖層灌漿難度大，經(jīng)調(diào)整工藝參數(shù)，有序?qū)嵤┽∧还酀{，各項指標均達到設(shè)計要求，取得了較好的防滲效果。

帷幕灌漿；膠結(jié)礫巖；灌漿施工

大站水庫位于章丘市西巴漏河中游，棗園鎮(zhèn)大站村東，距濟南城區(qū)30km，控制流域面積440 km2，總庫容2 233萬m3，興利庫容961萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，兼有供水、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫，樞紐工程由主壩、西副壩、溢洪閘（道）、放水洞等建筑物組成。水庫建成后，經(jīng)過40多年的運行發(fā)現(xiàn)，水庫蓄水時溢洪閘閘下存在滲漏問題，影響水庫安全和蓄水功能，水庫一直不能按設(shè)計運行，為此進行了灌漿處理。

1 工程地質(zhì)及設(shè)計要求

1.1 工程地質(zhì)

水庫溢洪閘底高程74.04 m，地層揭露面為膠結(jié)礫巖。膠結(jié)礫巖的成分多為灰?guī)r及火成巖塊，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)，礫石直徑1.0～15.0 cm不等，呈半膠結(jié)狀，膠結(jié)程度和采取率自上而下增強，底部巖心呈柱狀。該層膠結(jié)礫巖壓水試驗率系數(shù)為10.70～22.80 Lu，屬中等透水層。鉆孔揭示底高程59.51～76.70 m，高程58.80 m以下為強風化泥質(zhì)細砂巖：栗紅色、淺紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面見鐵猛質(zhì)膜，巖心呈碎塊狀，巖心采取率約60%，厚度1.30～4.00 m分布于上游引水渠和閘室。該層透水率為2.69 Lu，屬于不透水層。

1.2 設(shè)計要求

此次帷幕灌漿是在溢洪閘上游混凝土鋪蓋下的膠結(jié)礫巖地質(zhì)中實施，帷幕頂部與閘上游混凝土鋪蓋銜接，下部伸入泥質(zhì)細砂巖1.0 m，與主壩的防滲墻相連接，形成一個封閉的防滲體系，降低水庫的滲漏損失。

帷幕灌漿采用普通硅酸鹽水泥內(nèi)摻加水泥用量的10%REA摻加劑。灌漿壓力擬用0.3 MPa，以灌漿實驗確定，灌漿后膠結(jié)礫巖的透水率應(yīng)小于5 Lu，合格率為80%以上，采用單排三序施工方法。

2 施工工序及孔序

本次灌漿總體流程為：清理場地→施工放線→灌漿實驗→檢查孔檢驗→綜合分析修正灌漿參數(shù)→灌漿施工→檢查孔檢驗→竣工清理→驗收。

帷幕灌漿采用單排孔，分三序施工，孔距為2 m，由稀至密順序進行，孔深15～16 m，每孔分3段，采用自上而下的灌漿方式。

帷幕灌漿在閘前原有混凝土鋪蓋上進行帷幕灌漿實驗，實驗擬定第一序的2個孔開始施工。按照設(shè)計自上而下分3段鉆探施工。實驗時，第一段段長5.0 m，第二段段長5.0 m，第三段段長6.05 m，若未穿入強風化泥質(zhì)細砂巖時，根據(jù)實際鉆孔情況以穿入弱風化泥質(zhì)砂巖層不小于1.0 m，確定孔深。

帷幕灌漿單孔施工程序如下：定孔位→穩(wěn)固鉆機→造孔→下孔口管→待凝→鉆進→測孔深、孔斜→沖孔→壓水→灌漿→灌漿結(jié)束封孔。

3 灌漿中出現(xiàn)的問題及處理方法

3.1 地面產(chǎn)生裂縫和冒漿現(xiàn)象

在第一序孔即先導(dǎo)孔的第一段灌漿過程中灌漿壓力未達到設(shè)計壓力，沿灌漿軸線原有的40 cm厚的混凝土鋪蓋被抬起，產(chǎn)生斷裂、裂縫，地面出現(xiàn)了冒漿，冒漿及裂隙在垂直軸方向發(fā)育，距離最大為8 m。根據(jù)鉆孔揭露的工程地質(zhì)進行綜合分析原因如下：混凝土鋪蓋是剛性的，與以下膠結(jié)礫巖地層空隙較大，在較大的灌漿壓力下易沿裂隙方向產(chǎn)生冒漿現(xiàn)象，并將鋪蓋抬起。在進行全面灌漿時采取如下措施：1）灌漿段長自上而下劃分三段，第一段長由擬定的5.0 m變?yōu)?.0 m，灌漿壓力控制在0.1～0.2 MPa，使混凝土與膠結(jié)礫巖的空隙充填密實，防止鋪蓋抬起。第二段長由擬定的5.0 m變?yōu)?.0 m；第三段段長由擬定的6.05 m變?yōu)?.05 m。全孔灌漿主要采取井口封閉自上而下循環(huán)灌漿的方式，在接觸帶灌漿過程中為了達到灌漿效果，壓力采取循序漸進方法，并根據(jù)工程類比確定相應(yīng)的灌漿壓力，以期達到最好的灌漿效果；下伏灌漿段按0.1 MPa壓力遞增進行壓水和灌漿。2）對于地面抬高、局部漿液串孔現(xiàn)象，在施工過程中，針對不同的情況，采取了停機待凝、跨級配漿、用添加水玻璃（3%～5%）漿液和正常漿液交替灌漿和上述施工方法混合搭配等措施，有效的達到了灌漿目的。經(jīng)過14 d后的檢查孔檢查測試灌漿段達到了設(shè)計要求，呂榮值小于5 Lu。

3.2 局部鉆孔吃漿量大

灌漿時有時出現(xiàn)大量吃漿不止，長時間灌漿沒有壓力，原因是膠結(jié)礫巖空隙體積太大或是因為地層的特殊結(jié)構(gòu)條件促使?jié){液從固定通道附近地面冒出。對第一種情況采取稠漿不間斷繼續(xù)灌漿的措施，直至將膠結(jié)礫巖內(nèi)的空隙全部灌滿，達到防滲目的；對第二種情況，應(yīng)進一步降低灌注壓力，限制吸漿率不超過5 L/min，以減少漿液在縫隙里的流動速度，促使盡快沉積，在最稠的水泥漿中摻入速凝劑，如水玻璃等，促使盡快凝結(jié)。

3.3 灌漿中斷處理

有時因停電、機械故障等問題出現(xiàn)工地被迫中斷灌漿情況，恢復(fù)灌漿時從稀漿開始，如果吸漿率與中斷前接近，則可盡快恢復(fù)到中斷前的稠度,否則應(yīng)逐級變漿。若恢復(fù)后的吸漿率減少很多，則短時間內(nèi)即告結(jié)束，說明裂隙口因中斷被堵,應(yīng)起出栓塞進行掃孔，沖洗后再灌。

4 帷幕灌漿的檢驗

帷幕灌漿完成14 d后鉆探檢查孔進行壓水試驗。部位在帷幕中心線上，共取5個檢查孔，位于巖石相對破碎、空隙較大、吃漿量大等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位。采用自上而下分段卡塞進行壓水實驗。壓水試驗成果以透水率表示。經(jīng)壓水試驗測得第一段平均透水率0.76 Lu，第二段平均透水率0.1 Lu，第三段平均透水率0.06 Lu，均小于5 Lu設(shè)計要求，帷幕灌漿取得較好效果。

5 結(jié)論及建議

1）工程全面開工前必須根據(jù)每個工程的實際地質(zhì)、工程機械情況，進行灌漿前的實驗工作，通過灌漿實驗發(fā)現(xiàn)問題，研究解決辦法，在施工規(guī)范許可的范圍內(nèi)制定適合本工程實際情況的施工方案，調(diào)整相應(yīng)的各項參數(shù)，以適應(yīng)本工程地質(zhì)特點。

2）灌漿前的壓水、沖洗及壓水試驗的壓力均通過灌漿試驗確定為灌漿壓力的80%是可行的。先導(dǎo)孔采用單點法壓水試驗，其他灌漿孔實行簡易壓水和脈沖洗孔即可達到帷幕灌漿的效果。

3）根據(jù)工程類比和查找資料，帷幕灌漿的接觸帶灌漿壓力根據(jù)地質(zhì)情況，最好控制在閘前最高水頭的1.5～2.0倍。

4）采用井口封閉循環(huán)灌漿施工方法的關(guān)鍵節(jié)點是要做好管腳封堵，一是要牢固，二是對于低壩低水頭較好的基巖封堵長度要不小于0.5 m。

5）灌漿方式采用井口封閉，自上而下循環(huán)分段灌漿，這種方法可以對已灌過的管段多次復(fù)灌，配合多種、多重灌漿方法可以有效的防止或減少地面抬動、冒漿、串孔等灌漿事故的發(fā)生，有效地達到設(shè)計指標。

6）施工中，若在建筑物下進行帷幕灌漿，必須先進行帷幕灌漿后再進行建筑物建設(shè)。如若建筑物已存在就必須降低灌漿壓力，或密切觀測其位移，防止建筑物被抬起破壞或造成傾斜影響壽命。

（責任編輯 趙其芬）

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1009-6159（2014）-11-0050-02

楊斌（1979—），男，助理工程師