淺析影響水工建筑物基巖灌漿質量的因素及控制措施

張正榮　和　蕊

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司陜西西安710043）

淺析影響水工建筑物基巖灌漿質量的因素及控制措施

張正榮和蕊

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司陜西西安710043）

水工建筑物水泥灌漿施工，是一種隱蔽性極強的工程，灌漿質量的好壞，對建筑物的安全運行、正常發(fā)揮效益具有重要的意義，歷來備受重視。本文以廣東黃田水電站為例，對影響灌漿質量的主要因素進行了分析，提出了水工建筑物基礎灌漿施工過程中質量控制的重點與難點，并結合工程監(jiān)理的成功經(jīng)驗提出了質量控制措施。

水工建筑物；基礎灌漿；質量控制；分析研究

水利水電工程設計中，根據(jù)壩址基巖地質情況及相對隔水層分布情況，對建筑物基巖采用固結灌漿及帷幕灌漿，通過帷幕灌漿提高壩基巖石的防滲性能，以最大限度的減少庫區(qū)水沿壩基的滲漏及減低壩基揚壓力。由于該項工程具有極強的隱蔽性，影響工程質量的因素較為復雜，質量控制難度大，如果控制不當，不僅起不到預期效果，還會給工廠留下嚴重的隱患，影響工程效益的發(fā)揮，因此，施工中應特別重視，加強質量控制。實踐證明，監(jiān)理工程師在灌漿施工過程中進行的質量控制活動對灌漿效果具有重要的作用。

1　工程概況

廣東黃田水電站位于廣東省河源市東源縣境內(nèi)東江干流中上游河段上，是東江干流十四個梯級中的第八級。樞紐布置從左到右依次為混凝土連接壩、電站廠房、14孔泄水閘、船閘、右岸土壩段。土壩為均質土壩；泄水建筑物由14孔開敞式泄水閘組成；電站廠房為河床式擋水廠房，廠內(nèi)安裝4臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機；電站總裝機容量20MW，多年平均年發(fā)電量9395萬kW·h。

混凝土建筑物基礎均建于強風化巖層上，壩基巖體左岸為侏羅系粉砂巖、泥質粉砂巖夾細砂巖，河床及右岸為第三系礫巖。相對隔水層（q≤5Lu）埋深頂板高程20.26m～34.54m。據(jù)此，對建筑物基巖采用固結灌漿及帷幕灌漿。

2　設計技術要求

帷幕灌漿孔單排布置，帷幕線為壩軸線往下游1.5m，孔距3.0m。灌漿孔孔深按照設計圖紙的帷幕線高程控制，透水率不大于5Lu。

3　灌漿施工工藝及參數(shù)指標

灌漿采用先固結后帷幕的順序進行。灌漿過程按照分序加密的原則分兩次序施工，當?shù)谝淮涡蚩捉K孔后才進行中間第二序孔的鉆灌工作。灌漿壓力均為0.4MPa；水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1七個比級。灌漿時漿液濃度由稀到濃，開灌水灰比5∶1或3∶1。帷幕灌漿在設計壓力下，當吸漿量小于0.4L/min，持續(xù)灌60min，灌漿結束。

4　灌漿質量控制要點

4.1灌漿記錄儀器質量控制

水利水電工程灌漿施工采用灌漿記錄儀監(jiān)控質量，均取得了較好的工程效果。使用灌漿自動記錄儀能夠實時的收集灌漿數(shù)據(jù)，減少人為因素的弄虛作假，保證灌漿施工質量和進度，進而達到維護工程質量和安全目的［1］。為了杜絕利用灌漿記錄儀造假、規(guī)范灌漿記錄儀的現(xiàn)場灌漿數(shù)據(jù)，針對本工程特點，監(jiān)理工程師要求承包人采用GJM-IV型灌漿自動記錄儀。該記錄儀能夠生成符合要求的所有記錄報表和成果，按預先設定的格式列表打印出壓力、流量、累積流量、水灰比、累計注灰量、工作時間等參數(shù)的記錄表格，并可以通過主機的通信接口與普通計算機或轉存設備聯(lián)機，將測量記錄數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫保存，供后續(xù)的資料分析處理。

儀器能否正常使用及準確地記錄灌漿數(shù)據(jù)對灌漿質量及效果評價起到至關重要的作用。施工中擬使用的所有壓力表、傳感器、流量計、比重計及其自動記錄儀等測量儀器均需經(jīng)過法定部門鑒定。開罐前，承包人須向監(jiān)理機構提交相關鑒定資料，監(jiān)理將有關數(shù)據(jù)（編號及有效期）錄入臺賬，書面資料保存歸檔，待施工設備及儀器進場后，根據(jù)所報資料對擬投入使用的設備儀器逐一核對，并在施工過程中加強檢查。凡未經(jīng)法定部門鑒定或鑒定不合格、超過有效期的測量儀器儀表嚴禁使用。如在施工中，需要增加儀器或對已損壞儀器進行更換，須在儀器進場后，將儀器及其率定校準資料送交監(jiān)理核準，現(xiàn)場監(jiān)理應將損壞及增加的儀器編號等數(shù)據(jù)逐一記錄，并在相應臺賬中予以注明。

表1　單位注入量成果表

表2　檢查孔壓水試驗成果

4.2鉆孔質量控制

孔位偏差或鉆孔方位角偏差超過設計要求，漿液難以流到達位置或影響防滲墻的連續(xù)性。鉆孔開始前，監(jiān)理應對照設計圖紙進行孔位檢查。保證固帷幕灌漿孔不大于10cm，方位角偏差不大于50，俯射角偏差不大于2.50。對于遇有廊道或埋件及設備無法到達位置等特殊情況的孔位，需通過設計單位進行適當調整。鉆孔成孔后，灌漿前必須進行鉆孔沖洗和裂隙沖洗，孔內(nèi)沉積厚度不大于20cm。

4.3止?jié){塞及射漿管安裝

止?jié){塞及尾管的安放是否準確對灌漿質量造成直接影響，止?jié){塞安放位置決定了灌漿段長度。采用孔口封閉灌漿法時，第一段灌漿塞應阻塞在基巖接觸面以上0.5m處［2］；采用自孔口向孔底分段灌漿時，灌漿塞則安放于上一灌漿段底以上0.5m處；尾管必須深入灌漿段底部，如尾管口離孔底距離過大，在灌漿時間較長的情況下，底部漿液將沉淀，導致該灌漿段底的漿液無法在孔中循環(huán)。因此，要求尾管關口離孔底距離不得大于0.5m，在尾管及止?jié){塞的安裝滿足要求后，可進行鉆孔沖洗，簡易壓水結合裂隙沖洗同時進行，壓水試驗則在裂隙沖洗完成后進行，待上述工序均完成后應及時提交相應資料，現(xiàn)場監(jiān)理工程師簽字確認。

4.4水泥漿液質量控制

采用集中制濃漿、灌漿點配漿的方式，組成制漿供漿系統(tǒng)。漿液由集中制漿站拌制，配制水灰比為0.5:1，濃漿經(jīng)輸送管道輸送至個灌漿點，在旁站監(jiān)理下，將其稀釋至所需的濃度。

4.5灌漿過程質量控制

在灌漿過程中，通過自動灌漿記錄儀對注漿壓力、漿液密度及流量實時監(jiān)控。在控制灌漿壓力的同時，需對每罐漿液的比重測量，檢查其是否滿足配合比要求。并結合安裝在回漿管上的壓力表對自動記錄儀中反映的數(shù)值進行比較，以形成多重控制。當符合漿液變換條件時由現(xiàn)場監(jiān)理在灌漿施工記錄表和打印結果單上簽字，以確保各道工序均能得到有效控制并保證資料完整。當施工過程中出現(xiàn)特殊情況時及時向建設方匯報，由設計提出處理意見。

4.6封孔質量控制

帷幕灌漿結束并經(jīng)檢驗合格后，采用全孔灌漿封孔法封孔，即用0.5:1濃漿將孔內(nèi)稀漿置換。封孔水泥漿凝固、取出止?jié){塞后，安放止?jié){塞的孔段空余部分采用M25干硬性水泥砂漿人工封填搗實。

4.7灌入量的控制與檢查

在每批水泥進入集中制漿站時，監(jiān)理對該批次水泥的強度等級、批號、數(shù)量等進行登記入冊，從而在總體上對水泥用量進行控制；定期檢查集中制漿站的漿液配置記錄表并核對灌漿資料中的耗灰量。并與自動記錄儀所反應的灌漿量進行對比，從以上幾個方面對灌入水泥量進行多重控制。

5　灌漿效果檢查及成果分析

5.1灌漿成果（見表1）

5.2單位注灰量分析

從表2看到，帷幕灌漿Ⅰ序孔平均單位水泥注入量6.4kg/m，Ⅱ序孔平均單位水泥注入量2.1kg/m，僅為Ⅰ序孔的61.8%。隨著灌序遞增，灌前單位單位注灰量呈遞減趨勢，符合正常的灌漿變化規(guī)律［2］。

5.3灌漿前后透水率分析

帷幕灌漿孔Ⅰ序孔、Ⅱ序孔灌前平均透水率為9.7Lu、5.8 Lu；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔分別減少了78.9%、40.2%。隨著灌序遞增，灌前透水率呈遞減趨勢，符合正常的灌漿變化規(guī)律［2］。

5.4灌后檢查孔壓水試驗成果分析

灌漿質量檢查以檢查孔壓水試驗為主。壓水試驗結果是質量檢查的主要手段，其結果是評價灌漿質量和工程驗收的重要依據(jù)。檢查孔位置應有代表性，數(shù)量須滿足設計及規(guī)范要求，應選擇透水率和單位注漿量大的部位進行檢查。帷幕灌漿檢查孔為灌漿孔總數(shù)的10%，共3個，保證一個驗收單元不少于一個。壓水試驗在監(jiān)理工程師旁站下進行。

試驗結果表明，灌后透水率q=1～3Lu占100%，遠小于設計要求的q＜5Lu規(guī)定。

6　結語

黃田水電站壩基灌漿后壓水試驗檢查結果透水率小于q＜5Lu，滿足設計要求，灌漿效果明顯。監(jiān)理工程師采取的質量控制措施是有效的。陜西水利

［1］柏龍君、周紹武，基于物聯(lián)網(wǎng)的灌漿監(jiān)測系統(tǒng)的應用研究［J］.水利水電技術2013年第4期；

［2］謝華東、趙瑯，苗尾水電站大壩基礎帷幕灌漿特殊情況處理工藝［J］.水利水電技術2015年第7期。

（責任編輯：唐紅云）

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