帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

云南省水利水電工程有限公司 650021

摘要：在我國(guó)水庫(kù)除險(xiǎn)加固應(yīng)用中帷幕灌漿技術(shù)作為處理壩基以及壩肩滲漏的主要措施，應(yīng)當(dāng)注重其施工工程中的施工質(zhì)量，做到有效防止壩基滲漏、降低滲透水對(duì)壩基的壓力，從而保證壩基以及壩肩的滲透穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿技術(shù)；水庫(kù)除險(xiǎn)加固

1工程概況

忙別水庫(kù)位于雙江自治縣勐庫(kù)鎮(zhèn)護(hù)東村委會(huì)轄區(qū)內(nèi)，距勐庫(kù)鎮(zhèn)6km，距雙江縣城21km。水庫(kù)建于瀾滄江水系三級(jí)支流忙別河下游，地理位置為東經(jīng)99°51′18″，北緯23°37′34″，水庫(kù)控制徑流面積3.5 km2，多年平均降雨量1400mm。

忙別水庫(kù)流域無(wú)任何實(shí)測(cè)的水文氣象資料，而設(shè)計(jì)流域東面有大浪壩普通雨量站（n=25）、東南面有甸頭水文站（n=42）、雙江縣氣象站（n=47）、大丫口自記雨量站（n=26）等。資料情況詳見(jiàn)忙別水庫(kù)及鄰近流域站網(wǎng)分布圖。

2工程地質(zhì)條件及除險(xiǎn)加固方案

2.1除險(xiǎn)加固方案分析

（1）水庫(kù)庫(kù)區(qū)的適應(yīng)性分析。水庫(kù)周邊山林植被發(fā)育狀況良好，在地貌條件上屬于小型水庫(kù)建設(shè)的優(yōu)良場(chǎng)地。

（2）水庫(kù)壩址的穩(wěn)定性分析。壩址區(qū)河床寬約20～25m，兩岸地形基本對(duì)稱，地層巖性單一，基礎(chǔ)均勻。為上第三系中新統(tǒng)（N1）的礫巖、砂巖，地表為第四系殘坡積含砂粘土，厚度1.5～2.5米。

根據(jù)鉆孔水文地質(zhì)試驗(yàn)，滲透系數(shù)大部分在中等透水之間，局部為強(qiáng)透水。其下部為上第三系中新統(tǒng)（N1）的礫巖、砂巖，中上部節(jié)理裂隙發(fā)育，下部節(jié)理裂隙相對(duì)較少，滲透系數(shù)基本在弱透水范圍內(nèi)。

地下水位出露較高，遠(yuǎn)高于壩頂，地下水補(bǔ)給河水，地下水類型為第四系孔隙水和基巖裂隙水。

壩址區(qū)兩岸地形基本對(duì)稱，地層巖性單一，基礎(chǔ)均勻，構(gòu)造和物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，基礎(chǔ)巖性為上第三系中新統(tǒng)（N1）的礫巖、砂巖。左右兩岸地形基本對(duì)稱，坡度相對(duì)均勻，邊坡基本穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)水庫(kù)周邊區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查得知，水庫(kù)區(qū)內(nèi)周邊不存在大型構(gòu)造斷裂帶，近代周邊無(wú)斷裂及地震活動(dòng)。根據(jù)庫(kù)區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性屬于相對(duì)穩(wěn)定，由于該水庫(kù)修建年限較長(zhǎng)又是老壩施工工藝較簡(jiǎn)單，因此大壩壩坡易發(fā)生滑坡、基礎(chǔ)及壩體容易發(fā)生滲漏，因此對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行加固和防滲處理。

（3）溢洪道的邊坡穩(wěn)定性分析。水庫(kù)左岸為溢洪道，通過(guò)對(duì)水庫(kù)周邊區(qū)域的地質(zhì)調(diào)查得知，溢洪道周邊不存在大型構(gòu)造斷裂帶，近代周邊無(wú)斷裂及地震活動(dòng)。因此溢洪道邊坡相對(duì)穩(wěn)定。

（4）水庫(kù)庫(kù)區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析。通過(guò)對(duì)水庫(kù)區(qū)域資料的調(diào)查及實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)地層巖性較單一，地層巖性由新到老為：

A：第四系殘坡積（Qedl）碎塊石礫砂土，碎塊石含量占15%，粒徑3～5cm，強(qiáng)度中等，礫砂約占25～30%，成分以石英為主，粒徑1～3mm，強(qiáng)度堅(jiān)硬，巖土潮濕，結(jié)構(gòu)松軟，厚度1～2米，廣泛分布于工程區(qū)斜坡地表。

B：上第三系中新統(tǒng)（N1）的礫巖、砂巖，該層結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度低，中等透水性。

水庫(kù)庫(kù)區(qū)的邊岸基本上全部為殘坡積碎石土，庫(kù)區(qū)邊岸的坡度為12°～18°。通過(guò)對(duì)歷史資料進(jìn)行調(diào)查，庫(kù)區(qū)邊坡未發(fā)生大型或中型滑坡現(xiàn)象，邊坡較為穩(wěn)定。

3帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用

3.1準(zhǔn)備工作

（1）鉆孔布置。在大壩壩體以下（以大壩壩軸線為帷幕灌漿軸線布置單排孔），巖層的透水率超過(guò)10 Lu的部分，進(jìn)行帷幕灌漿處理，沿著中心線部分進(jìn)行布置，孔距設(shè)置為2 m，底線為到10 Lu線以下5 m位置；防滲設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)為采用帷幕灌漿處理后基巖的透水率不超過(guò)10 Lu。帷幕灌漿孔按照3個(gè)次序進(jìn)行施工，首先施工一序孔，先設(shè)先導(dǎo)孔，目的是優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，先導(dǎo)孔的間距約為15m，孔深度為超出其他灌漿孔5 m以上。一序孔施工完成后，開(kāi)始二序孔施工，之后完成三序孔施工。在正式開(kāi)展帷幕灌漿施工前，要開(kāi)展帷幕灌漿試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定最終施工參數(shù)。

（2）帷幕灌漿材料選擇。按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2012）和《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5238-2010），采用帷幕灌漿制成水泥漿。通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果報(bào)送至監(jiān)理單位，得到批準(zhǔn)后在監(jiān)理人監(jiān)督下，加入摻合料、外加劑和化學(xué)材料。按照設(shè)計(jì)要求處理漿液后要過(guò)篩進(jìn)行處理，而后才可進(jìn)行灌漿施工。

3.2施工工藝

主要流程為鉆孔→沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿和封孔等步驟。在施工過(guò)程中，必須要嚴(yán)格按照施工工藝流程進(jìn)行施工，確保工程施工質(zhì)量。在開(kāi)始灌漿施工前，要對(duì)鉆孔孔隙進(jìn)行沖洗，沖洗到孔內(nèi)返回為清水為標(biāo)準(zhǔn)，沖洗完成后應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，同時(shí)進(jìn)行透水率計(jì)算。制漿、灌漿施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照配比過(guò)磅秤稱料，漿液攪拌時(shí)間要超過(guò)3 min。制漿過(guò)程中，要隨時(shí)注意漿液的比重，通常由于吃漿量較大，在開(kāi)始制漿后每隔3～5 min要進(jìn)行流量測(cè)試。應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)灌漿壓力控制，記錄灌漿壓力及流量和漿液配比等重要施工參數(shù)。進(jìn)行封孔施工時(shí)，可以采用人工封孔或機(jī)械封孔方式，確保灌漿段的漿液要飽滿，覆蓋層要密實(shí)。

（1）鉆孔。選擇型號(hào)為zpc-150的回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)，搭配鉆桿型號(hào)為Φ50mm，鉆孔的位置和設(shè)計(jì)的位置偏差要控制在100 mm以內(nèi)。如果出現(xiàn)孔位變更時(shí)，必須要征得設(shè)計(jì)單位的同意，同時(shí)要將實(shí)際孔位相關(guān)信息做好記錄。鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中必須要確?？紫驕?zhǔn)確，安裝鉆機(jī)時(shí)必須要平正穩(wěn)固。在鉆好的孔內(nèi)要埋設(shè)孔口管，選擇孔口管時(shí)孔徑為Φ127mm，孔口管的方向和鉆機(jī)立軸方向必須要保持與設(shè)計(jì)的孔向一致。鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中，應(yīng)采用較長(zhǎng)的粗徑鉆具，適當(dāng)控制鉆機(jī)的鉆進(jìn)壓力，保證鉆孔的孔壁完整平直。鉆孔過(guò)程中要對(duì)灌漿孔分段進(jìn)行孔斜測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)要立即采取補(bǔ)救或糾正措施。鉆機(jī)鉆孔過(guò)程中，必須要對(duì)灌漿孔的巖性、巖層及孔內(nèi)情況詳細(xì)記錄，將具體情況及時(shí)上報(bào)至監(jiān)理單位。鉆孔過(guò)程中，遇到塌孔、洞穴及裂隙發(fā)現(xiàn)漏水嚴(yán)重或出現(xiàn)掉塊無(wú)法輕易鉆進(jìn)且無(wú)法采用常規(guī)水泥漿進(jìn)行灌漿時(shí)，必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求采用拋填級(jí)配料及時(shí)進(jìn)行灌漿處理，處理完成后才可繼續(xù)鉆孔。待鉆孔結(jié)束時(shí)，要對(duì)孔口進(jìn)行堵蓋，做好保護(hù)工作，避免雜物進(jìn)入孔洞中。

（2）沖洗。在對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗時(shí)，沖洗的水壓控制為灌漿壓力的80 %，當(dāng)沖洗水壓大于1 MPa時(shí)，采用水壓為1 MPa。沖洗的風(fēng)壓采用灌漿壓力的50%，當(dāng)風(fēng)壓大于0.5 MPa時(shí)，采用風(fēng)壓為0.5 MPa。沖洗至返回清水后10 min結(jié)束，控制總沖洗時(shí)間不低于30 min。如果回水無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求，必須要繼續(xù)進(jìn)行沖洗，沖洗后孔內(nèi)的沉積物厚度不得大于20cm.

（3）制漿。忙別水庫(kù)除險(xiǎn)加固中，采用水泥品種為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥的細(xì)度要通過(guò)80 μm的方孔進(jìn)行篩選，其余量不能超過(guò)5% 。選擇的水泥具有出廠合格證，經(jīng)過(guò)抽樣檢測(cè)合格，不得使用受潮結(jié)塊水泥或不合格水泥，不合格水泥要及時(shí)清理出施工現(xiàn)場(chǎng)，避免混入。制漿過(guò)程中的用水直接從水庫(kù)中抽取。制漿采用磅秤稱重，稱重的誤差要控制在5%以內(nèi)，對(duì)于水泥類材料，必須要采用重量稱重法。配置各類漿液時(shí)必須要攪拌均勻，攪拌完成后要測(cè)定漿液的密度。在除險(xiǎn)加固施工過(guò)程中，要及時(shí)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的水泥漿液進(jìn)行計(jì)量，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的配合比進(jìn)行制漿。一般情況下，利用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，水泥漿液的攪拌時(shí)間要控制在30 s以上。在使用漿液前，必須要進(jìn)行篩選，從制漿到漿液使用完成的時(shí)間要控制在4h以內(nèi)。在拌制過(guò)程中，要在細(xì)水泥漿液及穩(wěn)定漿液中加入適量的減水劑，并用高速攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，水泥漿液從制備完成到使用完成的時(shí)間要控制在2h以內(nèi)。

在制漿過(guò)程中，要按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)制漿材料進(jìn)行稱重，合理控制制漿材料配合比，稱重的誤差要低于5%。對(duì)攙和劑和投料量要嚴(yán)格控制。拌制細(xì)水泥漿液時(shí)，加入減水劑同時(shí)應(yīng)采用高速攪拌機(jī)進(jìn)行拌合，將拌合速度控制在1 200 r/min以上，攪拌時(shí)間從制備到使用完成后的時(shí)間要低于2h，漿液過(guò)篩后應(yīng)進(jìn)入輸漿管內(nèi)進(jìn)行灌漿施工。對(duì)于制漿過(guò)程中形成的廢料和廢漿要及時(shí)進(jìn)行清理，避免混入灌漿材料中。

（4）灌漿施工。選擇的攪拌機(jī)要同高速制漿機(jī)以及配置的灌漿泵排漿

量相適應(yīng)，確保能夠保持連續(xù)、均勻的拌制漿液。在忙別水庫(kù)帷幕灌漿施工過(guò)程中，采用了三缸柱塞式灌漿泵，灌漿泵型號(hào)為BW-150，灌漿泵必須要具有足夠的排漿量和穩(wěn)定的工作性能，設(shè)備的容許工作壓力必須要大于最大灌漿壓力的1.5倍。灌漿的管路要能夠承受最大灌漿壓力1.5倍以上的壓力，確保漿液的暢通流動(dòng)。在灌漿孔口和灌漿泵兩端設(shè)置壓力表，確保灌漿壓力維持在壓力表最大標(biāo)值的1 /4～3/4。

（5）驗(yàn)收及封孔。在各個(gè)孔道的灌漿施工均完成以后，需要除險(xiǎn)加固工程相關(guān)的管理人員安排合格的專業(yè)工程師對(duì)防滲帷幕進(jìn)行驗(yàn)收，待驗(yàn)收完畢以后對(duì)孔道進(jìn)行封閉處理。常用的封孔方法為對(duì)孔道進(jìn)行分層灌漿，在封閉前應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情沉，選用純水泥或者是混凝土，以恒定的壓力進(jìn)行分層灌漿。

4結(jié)語(yǔ)

（1）帷幕灌漿防滲技術(shù)使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取一個(gè)合理的灌漿壓力、控制參數(shù)，采用合理的灌漿工藝，才能達(dá)到處理的目的。

（2）該項(xiàng)技術(shù)適用性好，既適用于基巖壩基，又適用于砂礫石壩基及砂土壩基的處理應(yīng)用廠

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