閻 海

（新疆華瑞工程管理咨詢公司 北屯 836000）

1 工程概況與地質(zhì)特性

新疆某水利樞紐工程的壩體為粘土心墻壩，全長1900m，壩段長740m，最大壩高37.5m。

大壩基礎(chǔ)地質(zhì)主要分為三部分：1+160～1+605段為III級侵蝕階地，地形較平坦，基巖巖性為片理化變質(zhì)石英砂巖、絹云母化石英砂石、綠泥石化絹云母化石英片巖、片理化變質(zhì)石英砂巖，為堅硬巖，產(chǎn)狀290°NE∠60°。巖體強風化帶厚1～3m，弱風化帶厚7.5～12.5m，透水率小于5Lu界線埋深10～24m。1+605～1+845段為古河床段，發(fā)育有一斷層帶，寬155m。巖體強風化帶厚1.5～2.5m，弱風化帶厚2.5～10m，透水率小于5Lu界線埋深20～30m；1+845～0+900 段為眼球狀片麻巖，產(chǎn)狀 290°NE∠70°。巖石堅硬，較完整，巖體強風化帶厚2m，弱風化帶厚1m，透水率小于5Lu界線埋深4m。壩基基巖透水率設(shè)計防滲標準為q≤5Lu，為確保大壩基礎(chǔ)的滲漏穩(wěn)定和壩體的安全運行，設(shè)計對壩基進行灌漿處理。其中的斷層帶，地質(zhì)條件相對比較惡劣，相對不透水層埋藏較深，為壩基灌漿處理的重點部位。

2 灌漿布置與設(shè)計要求

2.1 鉆孔布置

根據(jù)設(shè)計要求，壩基灌漿分為兩類：一類為防滲帷幕灌漿；一類為淺孔鋪蓋式固結(jié)灌漿。不同的部位有不同的設(shè)計布置。1+160～0+605段，按設(shè)計要求布置三排帷幕孔，中間排為主帷幕，兩邊排為副帷幕。主帷幕要求伸入相對不透水層5m，副帷幕為主帷幕深度的2/3。主帷幕線在壩軸線上游1m處，排距2m，孔距2.5m，呈梅花形布置。固結(jié)孔以兩邊副帷幕為基線，向上游以2m的排距布置2排固結(jié)孔、向下游以3m的排距布置2排固結(jié)孔，孔距3m，孔深5.8m（基巖深度），鉆孔角度為偏南，傾角60°。1+605～1+810段，共布置三排帷幕孔，排距 2m，孔距2m。以副帷幕為基線，以2.5m的排距分別向上游布置3排、向下游布置4排固結(jié)孔，孔距2.5m，灌漿孔深7m，鉆孔角度均為鉛直。1+810～1+845段，無混凝土蓋板，為活斷層帶，設(shè)計布置10排深孔固結(jié)灌漿孔，在距壩軸線上下游各4m處以2m的排距分別向上下游各布置5排固結(jié)孔，孔距2m，孔深10～30m。壩軸線上游1m處為主帷幕，排距2m，孔距2m，布置三排帷幕孔。1+845～1+900段的孔排距布置與1+605～1+810段相同。

2.2 灌漿質(zhì)量標準

根據(jù)設(shè)計要求，其灌漿質(zhì)量標準為：灌后巖石透水率q≤5Lu，波速應(yīng)達不小于2000m/s。

3 施工工藝

3.1 施工程序

灌漿施工以固結(jié)→帷幕→檢查孔的程序進行。固結(jié)灌漿按先邊排后中間逐漸向里推進。每排分兩序，按Ⅰ序→Ⅱ序的順序逐漸加密。帷幕灌漿先施工下游排的先導孔，后施工上游排，最后進行主帷幕施工。每排分三序，按Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序逐孔加密。

每孔施工順序為：造孔→沖洗→灌前壓水試驗（下游副帷幕Ⅰ序孔）→灌漿→鉆下段→封孔。

3.2 造孔及沖洗

灌漿孔鉆孔采用空氣潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進，開孔直徑為91mm，一徑到底，檢查孔鉆孔采用清水循環(huán)巖芯回轉(zhuǎn)鉆進，開孔直徑76mm，使用雙管單動巖芯鉆具，提高巖芯采取率。

每一灌漿段鉆孔結(jié)束后，均進行風水聯(lián)合沖洗，沖洗壓力不大于灌漿壓力的80%，一般沖洗時間為10～15min，基本能將孔底和孔壁的巖粉沖洗干凈。

3.3 壓水試驗

灌前壓水試驗在下游副帷幕Ⅰ序孔（先導孔）中進行，其目的：一是了解巖石灌前透水率，以與灌后相比較；二是參照透水率基本確定帷幕漿孔的段長和施工方法。

壓水試驗采用單點法：一個壓力階段，自上而下分段進行，段長5m，每5min讀一次流量，連續(xù)4次，其最大值與最小值之差小于最終值的10%即可結(jié)束。第一段壓力為0.05MPa，以下各段均為0.3MPa。

3.4 灌漿工藝

3.4.1 灌漿方法

樁號1+605以前的灌漿采用自上而下、孔口卡塞、孔內(nèi)循環(huán)的方法。具體操作方法為第一段將栓塞卡在混凝土蓋板中進行低壓接觸段灌漿，以下各段灌漿應(yīng)將栓塞卡在混凝土蓋板下基巖2m處，借此達到增加上部蓋重和隔離混凝土蓋板的目的，使其能夠承受底部較大的灌漿壓力。樁號1+605以后的灌漿采用自下而上分段卡塞填壓式灌漿方法（主要指帷幕孔）。

3.4.2 抬動觀測

灌漿施工是在壩基澆筑的1m左右厚度的混凝土蓋板上進行的。灌漿過程主要以相對抬動觀測為主（百分表監(jiān)測），設(shè)計要求最大抬動量不超過0.2mm。根據(jù)觀測情況顯示，灌漿過程中混凝土蓋板基本不動或個別產(chǎn)生微量抬動，均未出現(xiàn)過量抬動。

3.4.3 帷幕深度確定及段長劃分

主帷幕深度主要以指揮部下達的深度為準，一般不再加深。確定的依據(jù)主要是相對不透水層埋藏深度。因此，帷幕孔最深30mm左右，最淺10m，形成一道連續(xù)的起伏變化較大的帷幕防滲體。

灌漿段長在樁號1+605以前，固結(jié)分為兩段：第一段（接觸段）段長2m，2m以下為第二段長為5m；樁號1+605以后，分為一段，帷幕孔根據(jù)透水率和注灰量大小考慮，如巖石比較完整，段長可適當延長至10m。

3.4.4 灌漿壓力控制

灌漿壓力是影響灌漿質(zhì)量的重要參數(shù)。灌漿過程如進行合理的調(diào)整和掌握，對灌漿效果有較大影響?？刂频脑瓌t是：在混凝土面板抬動量不大于0.2mm的情況下，結(jié)合吃漿量大小盡量提高灌漿壓力，在吃漿量較小的情況下，盡快達到設(shè)計壓力。各部位灌漿壓力見下表。

灌漿壓力表

3.4.5 灌漿材料、漿液配比及其使用

a.灌漿材料采用由普通硅酸鹽42.5R水泥和膨潤土及減水劑配制的穩(wěn)定性漿液。

b.開始灌漿時，在樁號1+605以前采用的水灰比為3∶1（水∶水泥）的漿液開灌，以后為 2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1，共六個比級的穩(wěn)定性漿液；樁號1+605以后灌漿水灰比定為 2∶1、1∶1、0.7∶1 三個比級，一律自 2∶1 開灌。

c.當灌漿壓力保持不變、注入率無改變或改變不明顯時，某一比級漿液注入量已過600L以上就改濃一級。當某一灌段變至最濃漿液（0.7∶1），灌注灰量已達1000kg/m，仍不見注漿率減少或壓力上升時，采用間歇灌漿或待凝掃孔復(fù)灌處理。

d.穩(wěn)定性漿液采用高速攪拌機制漿，轉(zhuǎn)速為1000～1200r/min，容量為460L和300L兩種，加料順序為：先拌制好水泥漿，再加入膨潤土漿，最后加入減水劑溶液。膨潤土使用3h前用20～30倍的水先攪成泥漿，使其充分水化后才能使用。

3.4.6 灌漿結(jié)束標準和封孔方法

無論固結(jié)灌漿還是帷幕灌漿，每段結(jié)束標準基本滿足在設(shè)計壓力下注漿率不大于0.4L/min、延續(xù)30min即可結(jié)束。

全孔灌漿結(jié)束以后，采用灌漿封孔和人工封孔相結(jié)合封填密實，避免留下后患。具體做法為：灌漿封孔為最后一段灌漿結(jié)束后，將栓塞卡在孔口，采用0.7∶1的濃漿在0.5MPa的壓力下灌漿，直至注漿率不大于0.4L/min。人工封孔是灌漿結(jié)束孔凝固24h以后，用風管將孔內(nèi)積水和污物吹出，然后用1∶1水泥砂漿人工搗實填平。

4 灌漿效果的分析與質(zhì)量檢查

4.1 灌漿資料成果分析

大壩樁號1+605以前290m灌漿范圍，固結(jié)灌漿進尺2459m，總注灰是9869kg，平均單注40.1kg/m；帷幕灌漿進尺6669m，總注灰量144582kg，平均單注21.7kg/m。

灌漿成果分析表顯示，樁號1+605以前固結(jié)灌漿Ⅰ序、Ⅱ序和檢查孔平均單注由41.3kg/m遞減到29.3kg/m和8.4kg/m，帷幕灌漿Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序和檢查孔平均單注為25kg/m、20.4kg/m、20.5kg/m和8.1kg/m，與此相應(yīng)單注較大的區(qū)間段數(shù)逐漸減少。樁號1+605以后固結(jié)灌漿Ⅰ序、Ⅱ序分別為21.8kg/m和18.1kg/m，帷幕灌漿Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序分別為23.1kg/m、20.7kg/m和13.5kg/m，逐漸減小。

成果統(tǒng)計顯示：根據(jù)施工程序逐排加密表現(xiàn)出平均單注逐漸遞減，反映出較正常的灌漿規(guī)律和一定的灌漿效果。

4.2 灌后效果檢查及說明

4.2.1 壓水試驗成果資料分析

大壩樁號 1+160～1+260、1+360～1+550兩段部分灌漿孔做了灌前壓水試驗，成果分析反映固結(jié)灌漿Ⅰ序、Ⅱ序和檢查孔透水率q≤5Lu各自所占的區(qū)間比例分別為30%、48%和91%，灌前Ⅰ序孔壓水試驗基本反映了巖石原始透水性，灌前基巖透水率q＞5Lu占70%，灌后遞減到9%（檢查孔），帷幕灌漿Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序和檢查孔透水率q≤5Lu占各自區(qū)間的比例分別為 40%、52%、68%和90%，灌前帷幕Ⅰ序孔巖石透水率q＞5Lu占60%，灌后遞減到10%。說明巖石的透水性降低，巖石的完整性有了一定程度的提高，灌漿效果比較明顯。

4.2.2 檢查孔資料分析說明

壩體樁號 1+160～1+260、1+360～1+550 兩段共布置32個檢查孔，其中，固結(jié)檢查孔18個，帷幕檢查孔14個，固結(jié)檢查孔壓水試驗22段，透水率q≤5Lu的有20段，合格率91%，q最大值為9.19Lu，均滿足設(shè)計要求的帷幕灌漿質(zhì)量檢查標準。

檢查孔均采取巖芯，從取出的巖芯來看，水泥結(jié)石多出現(xiàn)在接觸段和4m深的范圍內(nèi)，結(jié)石厚度最小的為0.2～0.3cm，寬的為1～2cm厚，從裂隙充填的情況來看，結(jié)石比較密實，灌漿效果較好。

4.2.3 聲波檢測成果說明

為比較全面地分析評價灌漿質(zhì)量和效果，按設(shè)計要求選擇6個先導孔（Ⅰ序孔）和8個檢查孔分別進行灌前、灌后聲波測試，使用SD—1型聲波檢測儀。測試結(jié)果顯示：有部分0～2.5m的基巖灌前波速小于2000m/s，灌后基本不小于2100m/s，弱風化上部巖石灌后檢測波速基本不小于2250m/s。灌后測試波速與先導孔測試結(jié)果相比，波速值小于2000m/s的地層，灌漿后波速提高15%左右；波速值不小于2300m/s的基巖，主要為弱風化底部基巖，灌后波速值變化不明顯；完整基巖，灌后波速值基本沒有變化。

就整個測試結(jié)果來看，灌漿后的縱波速度基本大于設(shè)計指標值，即vp≥2000m/s。

5 結(jié) 語

壩基灌漿處理已順利完成，從灌前灌后巖石透水率和部分聲波檢測結(jié)果來看，壩基巖石的完整性和強度均有了一定程度的提高和改善；從部分檢查孔檢測結(jié)果來看，壩基灌后巖石的各項指標基本滿足設(shè)計質(zhì)量標準，在安全運行多年后沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題。■