東坑水庫壩基固結(jié)灌漿及帷幕灌漿施工技術(shù)處理探析

陳棟梁

(三明市聯(lián)盛工程咨詢監(jiān)理有限公司，福建 三明 365000)

1 工程概況

寧化縣東坑水庫地處寧化縣泉上鎮(zhèn)青瑤村的東坑自然村境內(nèi)，壩址以上控制流域面積9.71 km2，青瑤小溪流域多年平均降雨1834.2 mm。水庫正常蓄水位為543.60 m，相應(yīng)庫容為244.2萬m3。校核洪水位545.97 m，相應(yīng)庫容為290.57萬m3。

攔河壩為C15混凝土砌石重力壩，壩頂高程547.0 m，最大壩高40.5 m。壩頂總長132.1 m,左岸非溢流壩段長45.1 m，右岸非溢流壩段長64.6 m。壩頂寬3.0 m，壩底最大寬度34.87 m。重力壩上游采用1:0.16坡比，變坡點(diǎn)高程為528.0 m，下游采用1:0.75坡比，變坡點(diǎn)高程為543.4 m。

2 壩基固結(jié)、帷幕灌漿施工技術(shù)研究

2.1 壩基固結(jié)灌漿

2.1.1 固結(jié)注漿工序及施工機(jī)械

固結(jié)灌漿孔在帷幕灌漿孔前排排距2.5 m × 2.5 m，孔深壩基以下10 m，其余固結(jié)灌漿孔按梅花形布置，孔間排距均為3 m，孔深壩基以下5 m；在有混凝土墊層蓋重情況下采用灌漿壓力0.4-0.7MPa。固結(jié)灌漿的施工工序?yàn)椋翰伎住@孔→洗孔→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔→檢查孔→完成。

河床及岸坡固結(jié)灌漿及固結(jié)檢查孔采用1臺100型潛孔鉆成孔，孔徑為91 mm，鉆頭均采用合金鋼鉆頭。漿液采用LJ-1.0型立式150L雙桶攪漿機(jī)攪拌，灌漿采用1臺ZMB-6型雙缸雙液活塞式注漿泵進(jìn)行循環(huán)灌漿。

2.1.2 施工方法

1)鉆孔：梅花型布孔，孔向垂直巖基面，并布置在節(jié)理裂隙附近，以保證灌漿效果，利用手風(fēng)鉆鉆孔，孔位偏差≤10 cm。

2)沖洗：施灌前對孔壁和裂隙用壓力水進(jìn)行沖洗，回水澄清后結(jié)束沖洗，孔底沉積厚度均≤20cm。沖洗壓力為灌漿壓力的80%，且≤1 MPa。

3)壓水試驗(yàn)：灌漿前，選擇有代表性的孔(孔數(shù)為總數(shù)的5%)進(jìn)行洗孔，待回水澄清后，進(jìn)行簡易壓水，壓力采用0.3 MPa。

4)灌漿：遵循逐漸加密原則，按排序施工，漿液水灰比采用3、2、1、0.5四個等級。開灌時的漿液比采用3，逐步由稀變濃。固結(jié)灌漿的壓力采用0.3-0.5MPa，在最大壓力0.5 MPa，灌漿的吸漿量<1L/min時，繼續(xù)30min即可結(jié)束灌漿，經(jīng)檢查無問題后，采用導(dǎo)管注漿法封孔。

5)質(zhì)量檢查：在大壩混凝土固結(jié)灌漿結(jié)束7d內(nèi)，向監(jiān)理工程師提供全套灌漿資料，監(jiān)理工程師根據(jù)各孔的吸漿量進(jìn)行布置檢查孔，檢查孔數(shù)為總數(shù)的5%，對檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其透水率ω值必須滿足施工規(guī)范的要求，才算合格。合格率必須>80%，而且不合格的孔的透水率ω值不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%，且不集中，則為合格，否則為不合格。對于檢查后質(zhì)量達(dá)不到要求的固結(jié)灌漿部位，則按設(shè)計(jì)、監(jiān)理的要求進(jìn)行補(bǔ)灌，直到符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為止。

2.2 斷層、夾泥裂隙處理

壩基及兩岸開挖邊坡松動巖塊撬挖清除，壩基和坡面松散渣清除處理，建基面光滑節(jié)理面鑿毛處理后清洗干凈。

1)河床段靠右岸F1大斷層處理：①倒懸段挖除、開挖成順坡；②對斷層進(jìn)行刻槽，刻槽深度為寬度的(1.5-2.0倍)；③高壓水沖洗干凈后，用C15細(xì)骨料混凝土填充；④斷層面布設(shè)Φ20@200 mm鋼筋網(wǎng)，向兩側(cè)各延伸2m；⑤沿著斷層處布置固結(jié)灌漿孔進(jìn)行鉆孔灌漿。

2)左右岸壩基小斷層處理：對斷層進(jìn)行刻槽，用高壓水槍沖洗干凈后，再用高標(biāo)號砂漿填塞。

3)左岸標(biāo)高525.0 m-528.0 m段較破碎段基礎(chǔ)處理：①壩基面范圍內(nèi)布設(shè)Φ16@200 mm鋼筋網(wǎng)；②垂直于壩基面布置固結(jié)灌漿孔，孔距3 m，進(jìn)行固結(jié)灌漿[1]。

2.3 壩基防滲帷幕灌漿

帷幕灌漿在固結(jié)灌漿完成后進(jìn)行，孔距2.5m，布置在壩軸線上的單排防滲帷幕，河床壩基孔深15m(初定)，兩岸孔深達(dá)到相對隔水層(透水率q≤5Lu)以下3-5m，具體根據(jù)先導(dǎo)孔而定，帷幕灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)旋回鉆進(jìn)，孔徑91mm，終孔孔徑為56mm。帷幕先導(dǎo)孔必須鉆孔取芯,并分段做壓水試驗(yàn)檢查透水率。灌漿壓力孔口段0.4-1.1MPa、孔底段0.6-1.2MPa。帷幕灌漿深度根據(jù)先導(dǎo)孔數(shù)據(jù)確定河床帷幕灌漿入巖深度為20-30m，岸坡帷幕灌漿入巖深度為15-20m。河床及左右岸帷幕灌漿先導(dǎo)孔數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 壩基帷幕灌漿先導(dǎo)孔數(shù)據(jù)匯總表

2.3.1 鉆孔

根據(jù)灌漿順序分為三序孔施工，帷幕灌漿鉆孔在施工過程中嚴(yán)格控制鉆孔偏斜：

1)孔斜允許偏差值：垂直或頂角<5°的帷幕灌漿孔，其孔底偏斜不得大于表2規(guī)定的數(shù)值。

表2 孔斜允許偏差

2)為控制孔斜率，在開鉆前加強(qiáng)觀測，埋設(shè)好孔口管，鉆機(jī)主軸方向正確，開鉆時采用慢速低壓鉆進(jìn)，開孔位置在灌漿軸線偏差≤10 cm。

3)鉆孔過程中定時進(jìn)行孔向測量，并采用鉆孔測斜儀進(jìn)行控制。

4)鉆孔測斜儀5 m量測一次，終孔段必須測斜，并作記錄。

2.3.2 鉆孔沖洗

根據(jù)要求采用壓水沖洗，對部分無法達(dá)到要求的孔采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗。

1)壓水沖洗：灌漿泵將壓力水通過孔內(nèi)循環(huán)管路對灌漿孔進(jìn)行沖洗。

2)壓力水沖洗：將具有一定壓力的風(fēng)、水兩管同時下入或?qū)⑸喜糠謩e與風(fēng)、水管相接的單管下入到孔底，孔口敞開，通過閥門控制，輪換向孔內(nèi)注入水、風(fēng)，使孔內(nèi)及裂隙充填物順著風(fēng)水混合體攜帶出來。

3)沖洗壓力：沖洗壓力采用80%的灌漿壓力，壓力超過l MPa時，采用1 MPa。

4)裂隙沖洗應(yīng)沖至回水澄清后結(jié)束，并≤20 min。對回水達(dá)不到澄清要求的孔段，繼續(xù)進(jìn)行沖洗，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度≤20cm。

5)當(dāng)鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24 h時，不得進(jìn)行裂隙沖洗。

目前，我國藥品研發(fā)多數(shù)是新的藥物釋藥系統(tǒng)的研究。而在藥物新釋藥系統(tǒng)方面，納米藥物的制劑研究又占據(jù)絕大多數(shù)。納米藥物研究日新月異，因此，如果仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，勢必會與時代脫節(jié)，教學(xué)模式的改革勢在必行。

6)灌漿孔(段)裂隙沖洗后，該孔(段)立即進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時間間隔超過24 h，在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗[2]。

2.3.3 壓水試驗(yàn)

1)在裂隙沖洗后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，施工中根據(jù)需要采用了“簡易壓水”、“單點(diǎn)法”進(jìn)行壓水試驗(yàn)。

2)簡易壓水試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的80%，若壓力>1 MPa時，采用1 MPa；壓水時間為20 min，每5 min測讀一次壓入流量，取最后流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率表示。

2.4 灌漿

1)本工程采用自下而上分段灌漿法的， 灌漿塞應(yīng)在已灌段底以上0.5 m處，以防漏灌；孔口無涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層破碎帶等地質(zhì)條件復(fù)雜部位采取了待凝。

2)灌漿段長：帷幕灌漿段長度采用5-6 m，在巖石條件較好、滲透性較弱的地區(qū)段長≤10 m；在巖石破碎、裂隙發(fā)育、滲漏情況嚴(yán)重的地區(qū)段長縮短至3-4 m。

3)灌漿壓力：基巖孔口段0.4-1.1 MPa，孔底段0.6-1.2 MPa。

4)漿液水灰比：漿液水灰比按設(shè)計(jì)規(guī)范要求，采用5∶1-0.5∶1七個比級的水灰比進(jìn)行施灌，當(dāng)壓水試驗(yàn)比值較小時，采用8∶1起灌，漿液一般由稀至濃逐級變換，直到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

5)變漿標(biāo)準(zhǔn)：利用限量法控制，當(dāng)某一級水灰比漿液的灌入量>300 L，或者灌漿時間達(dá)到30 min，而灌漿壓力及吸漿量均無改變或改變不顯著時，則變濃一級水灰比，當(dāng)注入率>30 L/min，則視具體情況越級變濃。

2.5 封孔

灌漿孔全孔灌漿結(jié)束，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行全孔灌漿封孔法進(jìn)行封孔。

2.6 檢查孔及壓水試驗(yàn)

1)檢查孔：本工程檢查孔為灌漿孔總數(shù)的10%。

2)壓水試驗(yàn)：檢查孔采用單點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)及壓力與灌漿的壓水試驗(yàn)要求相同。

帷幕灌漿壓水試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)：壩體混凝土與基巖接觸段及其下一段的合格率為100%；再以下各段的合格率為90%以上；不合格段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的100%，且不集中，則灌漿質(zhì)量認(rèn)為合格。

3 壩基固結(jié)、帷幕灌漿效果分析

3.1 固結(jié)灌漿效果分析

重力壩建基面為弱風(fēng)化中上巖體，進(jìn)行全面固結(jié)灌漿處理。固結(jié)灌漿為有蓋重灌漿，固結(jié)孔采用φ91潛孔鉆造孔，采用的水泥P.O42.5普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比范圍為3∶1-0.5∶1，共分4級，灌漿按分序加密的原則進(jìn)行。灌漿施工基本按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工及檢查。固結(jié)灌漿實(shí)際完成鉆孔共計(jì)342個，鉆孔深度3079.37 m，灌漿深度2215.56 m，總耗灰量120.883 t，最大單位注入量1612.99 kg/m，最小單位注入量0.72 kg/m。固結(jié)灌漿完成情況匯總情況如表3所示。

表3 固結(jié)灌漿完成情況匯總表

固結(jié)灌漿質(zhì)量效果檢查以鉆孔壓水試驗(yàn)檢查為主。固結(jié)灌漿檢查孔數(shù)為灌漿總孔數(shù)的5%，設(shè)計(jì)檢查孔壓水試驗(yàn)透水率必須≤3 Lu。經(jīng)檢查河床段壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)得透水率最大值2.72 Lu，最小值0.18 Lu；右岸壩段透水率最大值2.01 Lu，最小值0.74 Lu；左岸壩段透水率最大值2.80 Lu，最小值0.27 Lu；壓水試驗(yàn)透水率均<3 Lu,說明灌區(qū)基礎(chǔ)固結(jié)灌漿質(zhì)量已滿足設(shè)計(jì)要求，固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)檢查成果匯總情況如表4所示。

表4 固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)檢查成果匯總表

3.2 壩基帷幕灌漿質(zhì)量效果檢查

設(shè)計(jì)在壩基上游側(cè)設(shè)單排帷幕灌漿孔，孔距2.5 m，終孔孔徑56 mm，孔深要求達(dá)到基巖相對不透水層頂板以下3-5 m。灌漿壓力0.4-1.0 MPa，灌漿后基巖的透水率應(yīng)<3 Lu。灌漿孔在左右岸非溢流壩段內(nèi)基本沿著壩軸線布置，河床段帷幕灌漿孔布置偏壩軸線上游1.0 m，重力壩建基面內(nèi)共布置53個孔，左岸公路上沿著壩軸線延伸布置3個孔，左岸沿公路內(nèi)側(cè)由帷幕軸線往上游方向鉆一排帷幕閉合孔，以延長繞滲距離，共計(jì)布置6個孔[3]。

帷幕灌漿實(shí)際完成鉆孔共計(jì)62個，鉆孔深度1232.93 m，灌漿深度1047.32 m，每孔灌漿前做簡易壓水試驗(yàn)?？偤幕伊?0.13 t，單位注灰量19.22kg/m(見表5)。

表5 帷幕灌漿成果匯總表

帷幕灌漿質(zhì)量效果檢查以鉆孔取芯并壓水試驗(yàn)成果檢查為主。灌漿完成后按SL62-94規(guī)范要求布置帷幕灌漿檢查孔，孔位由監(jiān)理部、業(yè)主現(xiàn)場指定，檢查孔孔數(shù)為灌漿孔總數(shù)的10%，壩基共布置帷幕灌漿檢查孔5孔，分別為左岸2個，右岸2個，河床段1個，共計(jì)17段，從取出的巖芯裂隙中水泥結(jié)石充填膠結(jié)情況看，大部分充填膠結(jié)較好；從檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)果看，其最大透水率1.905 Lu，最小透水率0.259 Lu，壓水試驗(yàn)透水率均<3 Lu，說明灌區(qū)巖石透水率已滿足防滲標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求(見表6)。

表6 帷幕灌漿壓水試驗(yàn)檢查成果統(tǒng)計(jì)

3.3 左右岸壩肩帷幕閉合檢查效果情況

根據(jù)相關(guān)要求對大壩左右兩岸沿山體方向打15°帷幕閉合檢查孔進(jìn)行壓水檢查壩肩兩岸山體透水率情況。經(jīng)檢查左岸孔最大透水段透水率為3.51 Lu(位于最頂上段)，最小透水段透水率為2.56 Lu(位于最底下段)。右岸孔最大透水段透水率為2.17 Lu(位于最頂上段)，最小透水段透水率為0.30 Lu(位于中間段)。左右岸壩肩帷幕閉合檢查情況表(見表7)。

表7 左右岸壩肩山體帷幕閉合檢查情況表

根據(jù)兩岸壩肩各往山體打的豎直方向15°帷幕閉合壓水檢查情況為左岸壩肩靠公路內(nèi)側(cè)山體斜孔壓水檢查透水率滿足規(guī)范5 Lu內(nèi)要求。右岸壩肩山體斜孔壓水檢查透水率滿足設(shè)計(jì)3 Lu內(nèi)要求。經(jīng)水庫蓄水后，大壩經(jīng)過一個汛期的考驗(yàn)，左右岸壩肩未發(fā)現(xiàn)明顯繞壩滲漏現(xiàn)象。故各方一致認(rèn)為同意取消左右岸灌漿平洞施工[4]。

4 結(jié) 語

寧化縣東坑水庫攔河壩體型系混凝土砌石重力壩，心墻基礎(chǔ)混凝土蓋板基巖淺層巖體順坡向裂隙發(fā)育，卸荷相對較大，完整性較差，同時岸坡巖體側(cè)向抗抬能力較弱，施工中易發(fā)生抬動劈裂，可能給施工質(zhì)量造成隱患。壩基固結(jié)、帷幕灌漿施工中，通過大量試驗(yàn)及實(shí)踐，采取針對性措施，有效地解決了抬動對工程質(zhì)量及進(jìn)度的影響，巖體完整性有了較大提高，防滲性能有了較大的改善，達(dá)到了固結(jié)、帷幕灌漿處理目的，灌漿效果良好。