前坪水庫砂卵石地基充填灌漿施工工藝及質(zhì)量控制

黨方森，杜欣明，白俊衛(wèi)

（河南省水利第一工程局，450016，鄭州）

一、工程概況

前坪水庫主體工程施工1 標(biāo)土建段主要施工內(nèi)容為： 主壩壩基清理，壩體填筑，壩基混凝土防滲墻，帷幕灌漿，充填灌漿，灌漿廊道、排水廊道，上、下游混凝土預(yù)制護(hù)坡，排水系統(tǒng)，壩頂?shù)缆?，主壩上游戧堤、戧堤高噴灌漿、上游圍堰清基、填筑，下游圍堰、下游圍堰混凝土防滲墻，副壩、左岸防汛路等。 充填布置于主壩右壩肩基礎(chǔ)砂卵石覆蓋層， 樁號ZB0+724～ZB0+764 黏土心墻范圍內(nèi)，孔距、排距均為2 m，分二序孔施工。充填灌漿體強(qiáng)度指標(biāo)28 天4 MPa，滲透系數(shù)不大于 5×10-5cm/s。

二、充填灌漿施工

1.施工準(zhǔn)備

①場地。 施工現(xiàn)場場地規(guī)劃、布置，設(shè)置制漿、排漿設(shè)施，灌漿制漿、輸漿設(shè)備，以及作業(yè)平臺等場地整理。

②道路。 修筑機(jī)械設(shè)備和施工生產(chǎn)進(jìn)場道路。

③機(jī)械設(shè)備。 造孔設(shè)備、制漿設(shè)備、輸灌漿配套設(shè)備、備用設(shè)備等進(jìn)場、維修保養(yǎng)、調(diào)試等施工準(zhǔn)備以及報(bào)驗(yàn)工作。

④施工供電、供水。 施工供電線路配電設(shè)施等安裝調(diào)試，施工供水管道、儲水設(shè)施、供排水設(shè)備準(zhǔn)備。

⑤灌漿材料。 灌漿用P.O42.5 水泥的進(jìn)場和質(zhì)量檢驗(yàn)、 報(bào)驗(yàn)工作，以及外加劑的進(jìn)場、報(bào)驗(yàn)工作等。

⑥施工技術(shù)。 施工技術(shù)交底、質(zhì)量交底、安全施工交底等交底工作。

⑦施工人員。 施工生產(chǎn)人員進(jìn)場及報(bào)驗(yàn)，技術(shù)、安全、質(zhì)量、培訓(xùn)等。

⑧其他。 施工前要查明灌漿區(qū)內(nèi)預(yù)埋的監(jiān)測儀器、電纜、管線、止水片、錨桿、鋼筋等布設(shè)位置。 若灌漿孔位放樣與其發(fā)生矛盾時，需調(diào)整固結(jié)灌漿孔位或孔向。

2.測量放線

依據(jù)設(shè)計(jì)給定的位置坐標(biāo)和設(shè)計(jì)布置要求等，按照施工現(xiàn)場的實(shí)際施工順序安排， 進(jìn)行布孔測量放樣、 定孔位。 鉆孔設(shè)備就位后按照測量放樣給定的鉆孔位置進(jìn)行鉆機(jī)就位、定位，測量兩次復(fù)核孔位并調(diào)整鉆機(jī)精確定位，達(dá)到設(shè)計(jì)允許誤差要求后方可開鉆。

3.施工方法及流程

（1）灌漿施工流程

施工準(zhǔn)備→測量放樣→鉆孔→注入填料→下套閥管→待凝→（分段）開環(huán)→（自下而上分段）灌漿→檢測。

（2）施工工藝

①鉆孔。 鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于10 cm； 采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)灌漿孔，終孔孔徑不小于91 mm，孔底偏斜率不大于2.5%。

②灌注填料。 填料是具有特定性能的水泥黏土（膨潤土）漿液，在套閥管與孔壁之間的環(huán)狀間隙中灌注填料，待其凝結(jié)，灌漿時即可防止?jié){液沿孔壁在垂直方向上流動，以迫使?jié){液注入地層。 填料的性能要求：一是具有適宜的強(qiáng)度， 早期強(qiáng)度增加較快，后期強(qiáng)度增加緩慢；二是析水率低，穩(wěn)定性高；三是密度、黏度適當(dāng)，易于注入孔內(nèi)， 又不影響下入套閥管， 并不使過多的漿液滲入地層中。填料是由水泥、黏土按一定配比（水泥∶黏土∶水為 1∶1.5∶2）混合制成漿液。通過導(dǎo)管從孔底持續(xù)注入，中途不能停頓。 壓注填料的時間不得超過1 h，當(dāng)孔口返出填料的密度與壓注前填料密度差不超過0.02 g/cm3并確定灌滿后，可結(jié)束填料灌注。

③下套閥管。 填料灌注完成后立即下設(shè)套閥管。 清完灌漿孔后，先注入填料后下套閥管，有利于填料灌注操作，特別是對采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)的灌漿孔的孔壁穩(wěn)定更有利。 套閥管位置要居中并固定，底端與灌漿孔底距離不大于 20 cm， 管口出地面10～20 cm，管口加以保護(hù)。 套閥管專用PVC管，內(nèi)壁光滑，內(nèi)徑不小于56 mm，底部封閉，在最大灌漿壓力下不會產(chǎn)生破壞。 沿套閥管軸向每隔0.5 m 設(shè)一環(huán)出漿孔。 每環(huán) 2～5 個孔，孔徑為 8～15 mm。環(huán)孔用橡皮箍箍住。填料灌注完成后待凝3～5 天能灌漿。

④開環(huán)。 開環(huán)指安裝好灌漿塞，使用水壓力將套閥管出漿孔外側(cè)的橡膠箍脹開、填料破裂的工序。 開環(huán)后漿液可以從出漿孔流向地層進(jìn)行灌漿，且漿液不能倒流。 待凝結(jié)束后向套閥管內(nèi)下入雙聯(lián)式灌漿塞，灌漿塞出漿口與套閥管環(huán)孔位置一致。 用灌漿泵對套閥管內(nèi)灌漿段逐漸加壓注入清水， 直到清水通過套閥管的孔眼將填料壓開，使填料破裂形成通路，即開環(huán)。開環(huán)后持續(xù)灌注5～10 min，即可灌注水泥漿。 壓水過程中要防止壓力突降、注水量突然增大現(xiàn)象。

⑤灌漿材料。 漿液為純水泥漿，采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥， 水泥細(xì)度要求通過80 μm 方孔篩篩余量不大于5%。 出廠期超過3 個月的水泥不能使用。 制漿用水需符合規(guī)范JGJ 63—2006。 水泥漿的攪拌時間不少于3 min，漿液在使用前過篩，從開始制備至用完的時間不超過4 h，否則作為廢漿處理。 采取必要措施保持漿液溫度在5℃～40℃之間，超此范圍作為廢漿處理。

⑥灌漿。 袖閥管內(nèi)灌漿自下而上進(jìn)行，先灌注周邊孔，再灌注中間孔。采用純壓式灌漿，灌漿時在套閥管內(nèi)下入雙聯(lián)式灌漿塞，每次灌注1～2 環(huán)孔。 充填灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)成果，采用 0.1～0.3 MPa。 灌漿過程中灌漿壓力由小到大逐漸增加，防止突然升高。 灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、返漿及地面抬動等現(xiàn)象時立即降低灌漿壓力或停止灌漿并進(jìn)行處理。

灌漿漿液按下列原則逐級變換：當(dāng)灌漿壓力保持不變、注入率持續(xù)減少或注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不改變漿液比級；當(dāng)某級漿液灌入量達(dá)到1 000～1 500 L 或灌注時間已達(dá)到30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時變濃一級；當(dāng)注入率大于30 L/min 時可變濃一級。

當(dāng)達(dá)到下列條件之一時結(jié)束灌漿：在最大灌漿壓力下，注入率不大于 2 L/min， 并已持續(xù)灌注 20 min；單位注入量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定最大值。 邊排孔單位注漿量不大于3 t/m。

⑦封孔。 一個單元工程的各灌漿孔灌漿結(jié)束并通過驗(yàn)收合格后，要盡早進(jìn)行封孔；單個灌漿孔結(jié)束后不應(yīng)立即封孔，需要通過單元工程驗(yàn)收合格后才可進(jìn)行，如單元工程檢查不合格仍需對某些灌漿孔進(jìn)行復(fù)灌，直至單元工程通過驗(yàn)收。 封孔采用導(dǎo)管注漿法，封孔漿液為最濃一級水泥漿。

⑧特殊情況處理。 當(dāng)施工作業(yè)按時終止時， 鉆孔孔口要妥加保護(hù)，防止流進(jìn)污水和落入異物。 灌漿孔完成灌漿后因故需要保留，在孔內(nèi)回填細(xì)砂，孔口加塞保護(hù)。 當(dāng)鉆孔偏斜使得相鄰灌漿孔之間距離過大時，要采取補(bǔ)救措施，必要時補(bǔ)鉆灌漿孔進(jìn)行灌漿。 若套管開環(huán)困難，根據(jù)情況采用下列方法處理：檢查灌漿塞位置是否正確，并加以調(diào)整；使用較高壓力，進(jìn)行高壓開環(huán)；高壓開環(huán)無效時，可上移或下移一環(huán)進(jìn)行開環(huán)，兩環(huán)合并灌注；連續(xù)兩環(huán)高壓開環(huán)無效時，可采用定向爆破或水壓切管器將該部位套閥管炸裂或切開， 而后進(jìn)行灌注。灌漿時沿孔壁冒漿或地面發(fā)生冒漿，根據(jù)情況采用下列方法處理：堵塞冒漿處；降低灌漿壓力，濃漿灌注；間歇灌漿； 在漿液中加入摻合料或外加劑。 灌漿時套閥管內(nèi)返漿，要查明漏漿位置， 分別采用下列方法處理：采用自上而下灌漿法；重新安設(shè)灌漿塞或加長灌漿塞；在套閥管內(nèi)使用無塞上提法灌漿。 灌漿因故中止，要盡快恢復(fù)灌漿。 恢復(fù)灌漿后如注入率與中止前相近，可直接使用中止時的漿液配比灌注；如注入率減少很多或不吸漿，可采用最大灌漿壓力進(jìn)行壓水沖洗，再進(jìn)行復(fù)灌。

三、灌漿質(zhì)量檢查

灌漿過程中要做好各道工序質(zhì)量控制和檢查，以保證工程質(zhì)量。 灌漿質(zhì)量檢查采用檢查孔鉆孔取芯、注水試驗(yàn)的方法，檢查孔布置在灌漿過程異常和漿液擴(kuò)散的結(jié)合部位，檢查孔數(shù)量為灌漿孔數(shù)的2%， 檢測點(diǎn)的合格率不小于85%，檢測平均值不小于設(shè)計(jì)值，且不合格檢測點(diǎn)的分布不集中。檢查孔在其所在部位灌漿結(jié)束7 天后進(jìn)行，結(jié)合對鉆孔記錄、取巖芯資料、 灌漿記錄和檢測等的分析，綜合評定。檢查孔檢查結(jié)束后采用全孔進(jìn)行一次注純水泥漿封孔。

四、質(zhì)量保證措施

①加強(qiáng)施工技術(shù)指導(dǎo)， 做好設(shè)計(jì)圖紙自審與會審， 充分理解設(shè)計(jì)意圖；逐級進(jìn)行技術(shù)交底，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖、 相關(guān)技術(shù)規(guī)范及操作規(guī)程要求進(jìn)行施工。 技術(shù)人員深入現(xiàn)場精心指導(dǎo)，質(zhì)檢與試驗(yàn)人員準(zhǔn)確檢測、嚴(yán)格把關(guān)。

②過程控制： 每個工序均按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求核對施工參數(shù)， 及時填寫原始記錄表并得到監(jiān)理確認(rèn)方能進(jìn)入下一個工序，確保全過程控制。