帷幕灌漿在水庫除險加固中的應用探討

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摘要：本文主要針對帷幕灌漿在水庫除險加固中的應用展開了探討，通過結合具體的工程實例，對帷幕灌漿在水庫除險加固中的應用作了詳細的闡述和系統(tǒng)的分析，以期能為類似的工程需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：帷幕灌漿；水庫；除險加固

在水庫的除險加固的施工中，帷幕灌漿以其實用性強的特點扮演著重要的角色，在處理水庫基礎、裂縫、滲漏等方面發(fā)揮著積極的作用，不僅防御了洪水災害，更保障了我國國民經濟的順利發(fā)展。基于此，本文就帷幕灌漿在水庫除險加固中的應用進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

1 工程概況

某水庫建于1960年，正常庫容為393.30萬m3，總庫容為480.00萬m3，屬于小型水庫。水庫經多年運行，在壩基和壩肩等多個部位都有不同程度上的滲漏現(xiàn)象，局部滲漏比較嚴重，對水庫大壩的安全和穩(wěn)定造成了影響；景觀設計部門研究決定對大壩進行防滲灌漿處理。

2 工程地質條件及除險加固方案

2.1 工程地質條件分析

水庫位于山區(qū)，是低山區(qū)地貌，山峰較多，海拔基本都在110～230m，水庫庫區(qū)匯水面的分水嶺最高峰的海拔為230m。水庫周邊地形環(huán)境為山間盆地，周邊山體的坡度為10°～18°之間。水庫壩址處于兩山對峙不對稱“U”型谷位置，壩頂?shù)綁文_為21.11～29.26m。壩區(qū)覆蓋層主要以坡積和洪沖的碎石類土為主，壩區(qū)的基巖主要為軟質巖。

2.2 除險加固方案分析

（1）水庫庫區(qū)的適應性分析。由于本水庫所處地形為三面環(huán)山，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建設的優(yōu)良場地。通過對水庫區(qū)域資料的調查及實地調研，水庫區(qū)內28.2m浸沒線以下部分不存在土洞及溶洞等倒水構造，但是存在較厚的風化層，中風化和強風化巖性比較破碎，具有中等透水性。水庫庫區(qū)右岸的山體覆蓋土層相對穩(wěn)定，不存在泥石流或大型滑坡等不良地質作用。

（2）水庫壩址的穩(wěn)定性分析。通過對水庫周邊區(qū)域的地質調查得知，水庫區(qū)內周邊不存在大型構造斷裂帶，近代周邊無斷裂及地震活動。根據(jù)庫區(qū)構造穩(wěn)定性評價標準，水庫區(qū)域構造的穩(wěn)定性屬于相對穩(wěn)定。

（3）溢洪道的邊坡穩(wěn)定性分析。水庫左岸為溢洪道，左岸地形山坡的坡度為13°～17°，山坡為厚度4.2～5.9m的強風化帶和厚度1.7～4.9m的全風化帶。溢洪道的邊坡容易發(fā)生局部失穩(wěn)及崩塌，對溢洪道的安全穩(wěn)定造成影響。水庫溢洪道的入口底板為全風化帶，厚度為8.1m。由于容易發(fā)生滲漏及容易受到沖刷，因此必須進行加固和防滲處理。

（4）水庫庫區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析。水庫庫區(qū)的邊岸基本上全部為殘坡積碎石土，庫區(qū)邊岸的坡度為12°～18°。通過對歷史資料進行調查，庫區(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 帷幕灌漿技術的應用

3.1 準備工作

（1）鉆孔布置。在混凝土防滲墻以下，弱風化巖層的透水率超過5Lu的部分，進行帷幕灌漿處理，沿著防滲墻中心線部分進行布置，孔距設置為2m，底線為到5Lu線以下5m位置；防滲設計的標準為采用帷幕灌漿處理后基巖的透水率不超過5Lu。帷幕灌漿孔按照3個次序進行施工，首先施工一序孔，先設先導孔，目的是優(yōu)化和調整設計參數(shù)，先導孔的間距約為15m，孔深度為超出其他灌漿孔5m以上。一序孔施工完成后，開始二序孔施工，之后完成三序孔施工。在正式開展帷幕灌漿施工前，要開展帷幕灌漿試驗，通過試驗來確定最終施工參數(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規(guī)范》（DL/T5148—2012）和《土壩灌漿技術規(guī)范》（DL/T5238—2010），采用帷幕灌漿制成水泥漿。通過開展現(xiàn)場灌漿試驗和室內試驗，將試驗結果報送至監(jiān)理單位，得到批準后在監(jiān)理人監(jiān)督下，加入摻合料、外加劑和化學材料。按照設計要求處理漿液后要過篩進行處理，而后才可進行灌漿施工。

3.2 施工工藝

主要流程為鉆孔—沖洗—壓水試驗—灌漿和封孔等步驟。在施工過程中，必須要嚴格按照施工工藝流程進行施工，確保工程施工質量。在開始灌漿施工前，要對鉆孔孔隙進行沖洗，沖洗到孔內返回為清水為標準，沖洗完成后應進行簡易壓水，同時進行透水率計算。制漿、灌漿施工過程中要嚴格按照配比過磅秤稱料，漿液攪拌時間要超過3min。制漿過程中，要隨時注意漿液的比重，通常由于吃漿量較大，在開始制漿后每隔3～5min要進行流量測試。應安排專人負責灌漿壓力控制，記錄灌漿壓力及流量和漿液配比等重要施工參數(shù)。進行封孔施工時，可以采用人工封孔或機械封孔方式，確保灌漿段的漿液要飽滿，覆蓋層要密實。

（1）鉆孔。選擇型號為XY—2B的回轉式地質鉆機，搭配鉆桿型號為φ50，鉆孔的位置和設計的位置偏差要控制在100mm以內。如果出現(xiàn)孔位變更時，必須要征得設計單位的同意，同時要將實際孔位相關信息做好記錄。鉆機鉆孔過程中必須要確?？紫驕蚀_，安裝鉆機時必須要平正穩(wěn)固。在鉆好的孔內要埋設孔口管，選擇孔口管時孔徑為φ127，孔口管的方向和鉆機立軸方向必須要保持與設計的孔向一致。鉆機鉆孔過程中，應采用較長的粗徑鉆具，適當控制鉆機的鉆進壓力，保證鉆孔的孔壁完整平直。鉆孔過程中要對灌漿孔分段進行孔斜測量，一旦發(fā)現(xiàn)偏斜超過設計要求時要立即采取補救或糾正措施。鉆機鉆孔過程中，必須要對灌漿孔的巖性、巖層及孔內情況詳細記錄，將具體情況及時上報至監(jiān)理單位。鉆孔過程中，遇到塌孔、洞穴及裂隙發(fā)育漏水嚴重或出現(xiàn)掉塊無法輕易鉆進且無法采用常規(guī)水泥漿進行灌漿時，必須要嚴格按照設計要求采用拋填級配料及時進行灌漿處理，處理完成后才可繼續(xù)鉆孔。待鉆孔結束時，要對孔口進行堵蓋，做好保護工作，避免雜物進入孔洞中。

（2）沖洗。在對鉆孔進行沖洗時，沖洗的水壓控制為灌漿壓力的80%，當沖洗水壓大于1MPa時，采用水壓為1MPa。沖洗的風壓采用灌漿壓力的50%，當風壓大于0.5MPa時，采用風壓為0.5MPa。沖洗至返回清水后10min結束，控制總沖洗時間不低于30min。如果回水無法達到預期要求，必須要繼續(xù)進行沖洗，沖洗后孔內的沉積物厚度不得大于20cm。

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

（4）灌漿施工。選擇的攪拌機要同高速制漿機以及配置的灌漿泵排漿量相適應，確保能夠保持連續(xù)、均勻的拌制漿液。在水庫帷幕灌漿施工過程中，采用了三缸柱塞式灌漿泵，灌漿泵型號為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。在灌漿孔口和灌漿泵兩端設置壓力表，確保灌漿壓力維持在壓力表最大標值的1/4～3/4。

對水庫進行加固除險施工時，采用了3個次序進行施工。堅持逐漸加密的原則，先對一序孔進行施工，采用少灌多復的施工方法；施工完成后進行二序孔和三序孔施工。灌漿過程中，按照由下至上的順序，分段進行灌漿。灌漿的段長設置為每段5～8m，施工過程中如果遇到特殊情況，要及時適當進行調整。在灌漿過程中，灌漿孔口的壓力要低于0.05MPa。灌漿孔口壓力在開始正式灌漿前的試驗中分析而出，具體標準以壩身不產生大變形、不冒漿、不產生新裂縫及洞身不變形為準。灌漿施工時，要按照由稀到濃的原則進行灌漿，水灰比控制比例為6∶1，逐漸變化為5∶1、3∶1、2∶1，逐漸增加濃度。開始灌漿施工后，要盡量技術升高漿壓力到規(guī)定數(shù)值，當單位吸漿量較大且壓力上升困難時，要采用限制進漿量的方法進行灌漿。