水庫除險加固工程帷幕灌漿施工質量控制

買買提江·阿布都艾尼

（和田地區(qū)水利工程質量監(jiān)督站，新疆 和田 848000）

1 水庫概況

某水庫工程位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)和田縣西北側，該水庫始建于1994 年，壩型主要為均質土壩，2000 年擴建為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，攔河壩、溢洪道、輸水隧洞等主要水工建筑物等級均為三級。根據(jù)近年來所取得的水庫運行觀察、勘測資料，水庫壩體存在不同程度的坡腳浸潤線偏高和承壓水偏高情況，經分析論證，建議對水庫大壩實施帷幕灌漿防滲加固處理，保證水庫大壩安全穩(wěn)定運行。

2 帷幕灌漿施工方案

帷幕灌漿即針對砂礫石或巖石地基，通過深孔灌漿技術建造起連續(xù)防滲幕。通過灌漿設備并施加一定壓力將按設計配比制備好的漿液灌注進地基裂縫孔隙內，膠結后形成堅固密實的整體防滲結構。該水庫除險加固大壩右岸帷幕灌漿設置在壩基帷幕灌漿廊道，廊道寬4 m、高4.50 m，山體內側廊道軸線及壩體內帷幕廊道軸線分別長435 m和71 m，總長506 m。廊道內按照1.60 m 排距共設置兩排灌漿孔，孔距2 m、孔深15.80～16.50 m，下游排和中間排為主帷幕孔，上游排則為副帷幕孔，帷幕灌漿孔搭接接頭發(fā)散設置在山體內側帷幕廊道上游側邊墻內。主帷幕孔均為垂直孔，副帷幕孔則向上游傾斜1°，各帷幕灌漿孔均按照三序施工。

3 帷幕灌漿施工質量控制

3.1 施工準備

在帷幕灌漿施工準備階段，必須嚴格按照施工組織設計及施工進度計劃，勞動力、原材料及設備投入計劃進行準備，原材料、設備機具的合理投入，是確保帷幕灌漿施工能持續(xù)順利進行的前提。

3.2 鉆孔、沖孔質量控制

一是孔位布置及鉆孔。結合地質條件和巖石類型選擇鉆機和鉆桿，該水庫除險加固工程帷幕灌漿線單排布置，按照1.60 m排距共設置兩排灌漿孔，孔距為2 m、孔深15.80～16.50 m，嚴格按照規(guī)范要求控制孔底偏差。鉆孔方案確定好后應先逐孔編號，并現(xiàn)場放樣帷幕軸線和孔位，確定出先導孔，待將測量結果上報監(jiān)理部獲批后制定灌漿孔施工技術措施。鉆孔施工過程中，孔位偏差應不超出10 cm，孔底偏差應控制在設計孔深的1/40以內，并加強孔斜測量及孔斜控制措施的應用。先導孔是用于補充和核對地質資料的少數(shù)灌漿孔，在正式鉆孔前必須進行先導孔鉆孔、壓水試驗及灌漿，通過其壓水試驗成果驗證帷幕底線。

為保證孔向準確，必須平整穩(wěn)固安裝鉆機，并將孔口管埋設在鉆好的孔內，孔口管、鉆機立軸方向均應與設計孔向保持一致。工程采用XY-2型回轉地質鉆機，鉆進過程中必須用較長粗徑鉆具，加強鉆壓控制，確?？妆谄街蓖暾?。具體而言，覆蓋層中主要采用硬質合金鉆頭，基巖中則改用金剛石鉆頭或合金鉆頭回轉鉆進，鉆孔孔徑Ф56 mm，先導孔采用?91 mm開孔、?76 mm終孔，先導孔、第二三序孔及檢查孔必須采取巖芯。鉆進期間必須采用KXP-1型測斜儀，每隔5m分段測量注漿孔孔斜，若超出設計要求應立即補救或糾正。對于垂直或頂角小于5°的帷幕灌漿孔以及頂角大于5°的斜孔，孔地允許偏差可以適當放寬，但方位角偏差必須控制在5°以內。鉆進施工過程中如遇裂隙發(fā)育、嚴重漏水、掉塊、洞穴及塌孔等影響鉆進或無法常規(guī)灌漿的特殊地質，必須拋填級配料，及時灌漿，處理結束后再恢復鉆孔。

二是沖孔及壓水試驗。鉆孔結束后必須沖洗鉆孔，沖孔水壓力應為注漿壓力的80%，若沖洗水壓力不足1 MPa 時，應按1 MPa控制；沖孔風壓為灌漿壓力的50%，并不得超出0.50MPa。沖孔應一直持續(xù)至回水清澈10 min 后結束，且總沖孔時間至少達到30 min。若回水始終達不到清澈要求，則應待孔內沉積物厚度小于20 cm后結束沖孔。

壓水試驗的過程中，當水流流量超出5 L/min，連續(xù)四次讀數(shù)中最大和最小值之差若不足最終值的10%；當水流流量不足5 L/min，連續(xù)四次讀數(shù)中最大和最小值之差若不足最終值的20%；或連續(xù)四次中相鄰兩次讀數(shù)間隔均為5 min，且流量不大于0.50 L/min，滿足以上任何一種情形，便可結束壓水試驗。

3.3 制漿質量控制

帷幕灌漿所用水泥必須具備出廠合格證，且抽檢合格。原材料和漿液分別采用重量稱重法和磅秤稱重，誤差均不超出5%。通過高速攪拌機制漿，且拌制好的漿液必須在4 h 內用完；通過高速攪拌機攪拌時必須按設計比摻加減水劑，攪拌速度不低于1 200 r/min。制備好的漿液過篩后還應進行密度檢測，滿足要求后送入輸漿管準備灌漿。灌漿施工過程中因灌漿壓力增大及巖石嵌合緊密等原因，使用普通水泥會出現(xiàn)明顯的回漿返濃現(xiàn)象，但若使用濕磨細水泥，則回漿返濃現(xiàn)象將得到明顯遏制。此外，濕磨細水泥還具備較高的結石率，在回漿返濃漿不明顯時，回漿結石率增加十分明顯，對于帷幕灌漿施工質量控制十分有益；濕磨細水泥進回漿析水率合析水速度均比普通泥漿小，說明濕磨細水泥漿液孔內循環(huán)后穩(wěn)定性顯著提升，能更好地填充細小裂隙。試驗結果詳見圖1。

圖1 普通水泥和濕磨細水泥析水情況比較圖

3.4 灌漿質量控制

一是灌漿壓力控制。灌漿壓力是灌漿施工質量控制的關鍵性因素，灌漿壓力過大，則會擴大裂隙、造成巖體抬動變形并引發(fā)新的裂隙出現(xiàn)；灌漿壓力過小，則水泥漿液無法完全應壓入巖石裂隙，影響帷幕灌漿施工質量。為此，應在正式施工前選擇數(shù)個吸水量不同的灌漿孔展開試驗，確定實際灌漿壓力，壩體、基巖及結合部灌漿壓力應分別為0.10～0.20 MPa和0.20～0.40 MPa。

二是灌漿方法控制。該水庫除險加固帷幕灌漿主要采用由上至下、自下至上的純壓式分段灌漿。對于巖石破碎、孔壁穩(wěn)定性差、孔徑不均勻、裂隙發(fā)育、滲漏嚴重等地段采用自上而下的分段灌漿方式，孔口段灌注時將灌漿塞卡塞進孔口，以下各段灌漿時，將灌漿塞下放至孔內，并卡塞在段頂位置。對于巖石較硬且完整、裂隙不發(fā)育、滲透不嚴重的巖石則采用自下而上的分段灌漿方式，即鉆孔一次鉆至全孔深，將灌漿塞下放入孔內，由下至上逐段灌漿。結合《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》（SL 62-2014），射漿管與孔底的距離不得超出0.50 m，且每個灌漿段長度通常應為5 m，對于特殊地質條件下可適當延長或縮短，但不得超出10 m。灌漿結束后通過機械壓漿法封孔，將輸漿管送入鉆孔底部，再壓入水∶水泥質量比為0.50∶1的濃漿，直至孔口出現(xiàn)濃漿位置，以利于孔內稀漿及積水的及時排除。具體而言，采用由上至下及由下至上分段灌漿方式的情況下，應分別采用分段壓力灌漿封孔法和置換壓力灌漿封孔法進行封孔。

灌漿過程中若出現(xiàn)發(fā)展性裂縫，必須有針對性地采取相應措施：對于開口窄且發(fā)展慢的正常裂縫不用處理；對于開口寬且發(fā)展快的裂縫，應停灌或降低壓力應對。灌漿期間如遇涌水，應在涌水嚴重部位增大灌漿孔深，并將單排帷幕調整為雙排帷幕，加密灌漿孔；并提高涌水孔部位的灌漿壓力和結束灌漿標準。若灌漿量較大且無法順利結束灌漿的情形，應采取增大漿液濃度、降低灌漿壓力、限制漿液流速、實施間歇性灌漿、摻速凝劑及混合漿液等措施予以應對。

4 結論

綜上所述，為保證帷幕灌漿施工質量，必須展開水庫地質條件及滲漏情況全面調查，制定科學合理的帷幕灌漿施工方案，加強鉆孔、沖孔、制漿及灌漿等施工過程質量控制。該水庫帷幕灌漿結束14 d 后共打設5 個檢查孔進行壓水試驗并全孔一次性灌漿、封孔，將檢查孔單位吸水量和灌漿前Ⅰ序孔單位吸水量進行比較的結果顯示，檢查孔透水率均不超出10Lu，比灌漿施工處理前Ⅰ序孔透水率明顯減小，帷幕灌漿防滲加固施工效果良好。