帷幕灌漿技術(shù)在某小型水庫中的應(yīng)用

□何澤霞□張曉東□郭東波（信陽市水利勘測設(shè)計院；河南省水利第一工程局；商丘市水利施工總隊）

帷幕灌漿技術(shù)在某小型水庫中的應(yīng)用

□何澤霞1□張曉東2□郭東波3
（1信陽市水利勘測設(shè)計院；2河南省水利第一工程局；3商丘市水利施工總隊）

文章通過對帷幕灌漿施工技術(shù)在商城某小型水庫的防滲加固工程施工過程中的研究，結(jié)合該水庫的地質(zhì)現(xiàn)狀和工程資料，詳細(xì)介紹了該小型水庫帷幕灌漿防滲施工方案和質(zhì)量控制。該水庫通過帷幕灌漿的加固，達(dá)到了良好的防滲作用，各項指標(biāo)均滿足了施工設(shè)計要求，為今后在中小型水庫處理防滲施工方面提供了參考。

帷幕灌漿技術(shù)；壓水試驗；防滲技術(shù)

1　工程概況

商城某小型水庫位于淮河水系灌河支流陶河支溝，水庫流域面積0.16 km2，主河長0.42 km，干流平均坡降4.76%。水庫岸坡大部分植被良好，森林覆蓋率較高，水源多系周圍群山崗地匯入。流域內(nèi)多為低山丘陵區(qū)，庫區(qū)地貌單元為山區(qū)河谷地貌。據(jù)區(qū)域地質(zhì)分析和庫區(qū)地質(zhì)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造形跡及新構(gòu)造運動活動的跡象，穩(wěn)定性較好。壩址區(qū)地下水主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，壩殼填料主要為大壩附近山坡上的風(fēng)化巖塊和風(fēng)化砂，結(jié)構(gòu)稍密，經(jīng)室內(nèi)試驗，滲透系數(shù)為k=1×l0-3cm/s。根據(jù)室內(nèi)試驗和現(xiàn)場注水試驗成果，粘土心墻滲透系數(shù)范圍值為1.20x10-5～5.60×10-5cm/s。壩體填土（砂殼）、粘土心墻質(zhì)量一般。壩基為全～強風(fēng)化燕山期侵入花崗巖，現(xiàn)場注水試驗顯示，全風(fēng)化花崗巖滲透系數(shù)為3.60×10-3cm/s，為中等透水。

2　設(shè)計要求

商城某小型水庫采用帷幕灌漿施工技術(shù)進(jìn)行防滲加固，對強風(fēng)化花崗巖進(jìn)行帷幕灌漿，深入弱風(fēng)化花崗巖1 m，灌漿軸線平行壩軸線布置，灌漿孔采用單排三序施工，擬定孔距2 m。

3　施工準(zhǔn)備

根據(jù)施工強度，建立專業(yè)的帷幕灌漿作業(yè)隊，配備專業(yè)施工設(shè)備，采用“三班制”連續(xù)作業(yè)，保證施工進(jìn)度。鉆機沿鉆孔中心線在壩頂分段鉆灌；在壩中間下游位置設(shè)制漿站，供左右壩段灌漿使用。灌漿泵在灌漿時跟隨鉆機流動設(shè)置。水、電系統(tǒng)沿壩頂上游側(cè)布置，每臺鉆機設(shè)一個獨立的控制箱。在大壩左右端適當(dāng)位置各設(shè)一個廢漿沉淀池，用于廢漿沉淀。

3.1施工機械配置計劃

帷幕灌漿工程，采用三班制連續(xù)作業(yè)，配置的施工機械如表1所示：

表1　施工機械配置計劃表

3.2帷幕灌漿施工工藝

灌漿工藝流程圖如圖1所示。

4　帷幕灌漿施工技術(shù)

4.1測量定孔位

利用全站儀放樣大壩軸線，根據(jù)大壩軸線平移找出灌漿軸線，孔位測量控制點用全站儀準(zhǔn)確確定各排灌漿孔的孔位，按設(shè)計編號標(biāo)識孔號，紅漆標(biāo)記在孔位一側(cè)。

4.2灌漿試驗

為選擇合理施工參數(shù)，優(yōu)化灌漿施工方案，提高灌漿質(zhì)量，在施灌前，按設(shè)計要求進(jìn)行漿液配比試驗和現(xiàn)場灌漿試驗。

4.2.1漿液配合比試驗

應(yīng)當(dāng)對水泥漿分別做以下試驗：漿液流變參數(shù)和流動性；漿液的比重測定和漿液的密度；漿液拌制時間及配制程序；漿液的強度；漿液的沉淀穩(wěn)定性；漿液的初凝時間及終凝時間；漿液的滲透性能；漿液的彈性模量及漿液結(jié)石的容重等。

4.2.2現(xiàn)場灌漿試驗

按設(shè)計要求，做現(xiàn)場生產(chǎn)性灌漿試驗。灌漿試驗時，注意試驗孔附近地表變化情況（如有無冒漿和變形等），如發(fā)生異常，立即調(diào)整灌漿壓力。

4.3鉆孔

4.3.1鉆孔設(shè)備

鉆孔深度按照設(shè)計要求，初步選用150型地質(zhì)鉆機，輔助設(shè)備選用雙層漿液攪拌機、高速攪拌機、150型灌漿泵、80型泥漿泵、離心水泵等，配套配件有壓力管、壓水試驗器材、壓力表、閥門和供水管等。

4.3.2鉆孔類型

鉆孔順序：每排按三序施工，先一序孔（先導(dǎo)孔優(yōu)先鉆灌，后二序孔，最后是三序孔；將部分一序孔作為先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔采用部分一序孔，孔距為一序孔的3倍。

4.3.3鉆機就位并鉆進(jìn)

投入3臺150型地質(zhì)鉆機進(jìn)行鉆進(jìn)，首先在大壩的頂部沿著灌漿孔的壩軸線方向按照同一方向進(jìn)行移位和鉆灌，施工隊伍采用三班制進(jìn)行灌漿作業(yè)。灌漿鉆孔嚴(yán)格按照灌漿程序進(jìn)行施工：分三序鉆孔。部分一序孔作為先導(dǎo)孔鉆取巖芯。

灌漿孔必須要全程進(jìn)行測孔斜，將結(jié)果詳細(xì)記錄，其孔底的偏差不大于表2中最大允許偏差的規(guī)定，如果大于規(guī)定數(shù)值將報廢原孔，重新進(jìn)行施工鉆孔。

圖1　灌漿工藝流程圖

表2　帷幕灌漿鉆孔孔底偏差值表

檢查孔的孔底偏差與灌漿孔相同，其它孔的孔底偏差不大于1/40孔深。

鉆孔時，若每一鉆進(jìn)循環(huán)芯樣獲得率＜80%，則下一次鉆進(jìn)減少50%的鉆孔循環(huán)深度；此時若芯樣獲得率仍小于80%，鉆孔依次減少50%，直至鉆孔循環(huán)深度為50 cm為止，若芯樣獲得率仍很低，則考慮更換鉆機或改進(jìn)鉆進(jìn)方法。

4.3.4沖洗

灌漿孔在進(jìn)行灌漿前要求必須進(jìn)行沖洗，沖洗采用150型灌漿泵進(jìn)行，沖洗時用比較大流量的高壓水，在高壓水通過導(dǎo)管后，由孔底方向向孔外進(jìn)行沖洗。灌漿孔的沖洗水壓力按照以下要求進(jìn)行操作：水壓力采用灌漿壓力的80%，當(dāng)灌漿壓力＞1 MPa時，按照1 MPa采用，沖洗時的水流速度能夠保證使殘留在孔內(nèi)的粉末沖出孔外適宜。沖洗的時間具體要求：單孔沖洗時間不宜少于15 min，沖洗至孔口回水開始澄清10 min后即可結(jié)束沖洗；對于達(dá)不到澄清要求的孔段，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對不達(dá)標(biāo)的孔段進(jìn)行沖洗，直至回清達(dá)到要求?？咨顩_洗合格后，是否需要對部分裂隙進(jìn)行裂隙沖洗，要參考設(shè)計要求，或者通過現(xiàn)場灌漿試驗確定是否進(jìn)行。

4.3.5壓水試驗

試驗方法有“簡易壓水法”、“單點法”和“五點法”。灌漿孔及檢查孔均采用“單點法”，其它各孔采用“簡易壓水法”。壓水試驗壓力：采用灌漿壓力值的80%，該值若＞1 MPa時，采用1 MPa。壓水20 min，每隔5 min測讀一次壓入的水流量，并取最后水流量值作為流量計算值，計算透水率。壓水試驗過程采用灌漿自動記錄儀測記。在灌漿孔壓水試驗前，應(yīng)觀測孔內(nèi)的穩(wěn)定水位，再根據(jù)壓水試驗數(shù)據(jù)計算出該孔的單位吸水率，上報給監(jiān)理工程師審核。

4.3.6制漿

采用集中制漿，在壩段中間位置設(shè)一個集中制漿站，配備1臺高速灰漿攪拌機和2個1500 L儲漿桶，以及相應(yīng)漿液密度測定儀、壓力泵、輸送管路等配套機具、配件。高速攪拌機攪拌速度大于1200 r/s，輸送管道流速應(yīng)為1.40～2.00 m/s。制漿材料采用425#普通硅酸鹽水泥，摻用外加劑根據(jù)試驗確定摻量，灌漿采用純水泥漿液灌注，漿液濃度由稀到濃逐級變換，水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.80：1、0.60：1、0.50：1，開始灌時水灰比設(shè)置為5：1。在開始灌漿前先進(jìn)行灌漿試驗，確定各灌漿工藝參數(shù)。

4.3.7灌漿

灌漿順序與鉆孔順序一樣，每排按三序灌漿，第一序孔距8 m，第二序孔距4 m，第三序孔距4 m，如圖2所示。

灌漿設(shè)備：強制式攪拌機、灌漿塞、儲漿桶、灌漿泵、高壓軟管、壓力表和孔口封閉器等設(shè)備。灌漿的壓力可根據(jù)現(xiàn)場的灌漿試驗進(jìn)行確定。

注漿準(zhǔn)備工作做好之后，可以開始灌漿。灌漿工作要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。在灌漿過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照灌漿技術(shù)規(guī)范操作，特別注意觀察灌漿過程中的任何情況，及時記錄漿液密度，還應(yīng)注意避免灌漿管灌漿過程中在孔內(nèi)被水泥漿凝?。蝗绻l(fā)現(xiàn)有問題，應(yīng)及時采取有效的措施，同時報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。在施工工藝上建議使用自動記錄儀測量并記錄灌漿過程中的注入率和灌漿壓力等灌漿參數(shù)，及時進(jìn)行分析與總結(jié)，不斷優(yōu)化施工方案。

為了達(dá)到設(shè)計要求的灌漿質(zhì)量，在灌漿過程中宜通過以壓力灌注為主，采用控制漿液濃度、吸漿率為輔的灌漿控制方法。

4.3.8灌漿封孔

全部灌漿孔灌漿結(jié)束之后，且經(jīng)監(jiān)理人驗收合格后，應(yīng)立即進(jìn)行封孔，封孔采用粘土球。

4.3.9質(zhì)量檢查

帷幕灌漿結(jié)束后，要及時抽查灌漿后的封孔質(zhì)量，主要通過透水率、灌漿記錄、鉆孔記錄等資料進(jìn)行分析，通過綜合的評定確定灌漿質(zhì)量，以上數(shù)據(jù)中主要是以透水率為主，當(dāng)透水率大于設(shè)計要求時，應(yīng)對該部分的灌漿段增加灌漿孔，滿足灌漿要求的效果。如果發(fā)現(xiàn)不合格的灌漿孔段，需要在該灌漿段鉆灌漿加密孔，重新進(jìn)行灌漿，直至所有灌漿孔達(dá)到要求。

5　結(jié)論

從帷幕灌漿在商城某小型水庫的施工過程中，取得了豐富的施工經(jīng)驗。為了避免和減少今后施工中事故的發(fā)生，同時考慮到該工程質(zhì)量的重要性，應(yīng)加強對施工過程中各工序質(zhì)量的監(jiān)督和管理，使其更符合該地質(zhì)條件的帷幕灌漿施工要求，達(dá)到水庫的設(shè)計要求。

（責(zé)任編輯：左英勇）

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2016-03-28