王世忠

(雞西礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司供水分公司，黑龍江雞西158100)

1 工程概況

團(tuán)山子水庫主壩為漿砌石重力壩，壩長191 m，壩高31 m，壩頂高程為234.00 m，設(shè)計(jì)正常蓄水位228.70 m。壩下長期嚴(yán)重滲水，在2009年4月20日水位228.00 m時(shí)，僅左壩肩一處滲漏量就達(dá)0.0126 m3/s。該處漏水量隨庫水位升高而明顯增大。主要原因是重力壩與左壩肩結(jié)合處的截水墻處理簡單，水庫水繞壩或通過地下滲流產(chǎn)生。重力壩有多處面滲，同時(shí)廊道內(nèi)漏水嚴(yán)重，明顯漏水點(diǎn)有3處，一處位于廊道入口(檢查井)，井壁漏水，其它兩處均為溢流壩壩伸縮縫，漏水呈射流狀，大部分廊道頂、側(cè)壁滲水。嚴(yán)重漏水的原因是:大壩原設(shè)計(jì)有帷幕灌漿防滲處理，但實(shí)際施工中卻未按設(shè)計(jì)完成此項(xiàng)工作。水庫除險(xiǎn)加固工程帷幕灌漿左起左壩肩延伸至山體30 m，右至排水廊道終點(diǎn)處，帷幕總長度為220 m，2010年5月開工，同年8月結(jié)束。防滲帷幕總進(jìn)尺6028米。

2 工程地質(zhì)條件

左壩肩和壩基為花崗巖，分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化3個(gè)風(fēng)化帶。全風(fēng)化帶:巖石組織結(jié)構(gòu)完全破壞，已崩解和分解成松散的土狀，但局部仍留有原始結(jié)構(gòu)痕跡，分布在左壩肩山體中，厚度為1.5 m，下限高度249.91 m。強(qiáng)風(fēng)化帶:巖石組織結(jié)構(gòu)大部分破壞，小部分巖石分解成松散的土狀，大部分巖石呈不連續(xù)的骨架或心石，除石英外，長石、云母和鐵鎂礦物已風(fēng)化蝕變。分布連續(xù)，厚度為0.6～5 m，左壩肩下限高程216.00～246.00 m。弱風(fēng)化帶，巖體鉆探取芯為柱狀－長柱狀，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD在10% ～90%居多。下限高度203.02～214.91 m。壩基巖體為花崗巖，在0～55.70 m為中等透水，透水率10.3～49 Lu，55.70以下為為弱透水，平均透水率8.1 Lu。左壩肩巖體滲透性:在大壩滲水嚴(yán)重處進(jìn)行鉆孔進(jìn)行勘測(cè)，0～23 m為中等透水，透水率為 62.0～98.3 Lu，23 m以下為弱透水，透水率為3.5 Lu，其中0～23 m處透水嚴(yán)重。在左壩肩壩軸線山體鉆孔勘測(cè)，0～35 m透水率為10.7～98.3 Lu，屬中等透水，其下限高程為203.02～215.91 m。左壩肩做好防滲處理十分重要。

3 主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 布孔方式

左壩肩及重力壩19－20－21號(hào)壩段，按雙排帷幕灌漿布置，孔距1.5 m，孔底高程在234.00－208.00－193.00 m變化。

重力壩其余壩段采用一排帷幕灌漿，孔距15 m、孔深15 m，灌漿在廊道內(nèi)施工。

3.2 段長及壓力

設(shè)計(jì)灌漿壓力≥1.5倍壩前水頭考慮，團(tuán)山子水庫最低水位為216.00 m，施工時(shí)水位為230.00 m，水頭壓力為0.14 MPa，取1.5倍為0.21 MPa。帷幕灌漿施工技術(shù)規(guī)范要求不可在高水位運(yùn)行中施工，應(yīng)在放空或死水位等低水位下進(jìn)行帷幕灌漿施工。因我公司為滿足供水需求，不能放空或?qū)⑺唤抵了浪?，而只能在高水位下運(yùn)行。因其在高水位下施工加之左壩肩嚴(yán)重漏水，重力壩漏水，為消解上述不利因素的影響，實(shí)際施工中采用提高灌漿壓力方式進(jìn)行帷幕灌漿，即灌漿壓力=1.5×(壩前實(shí)際水壓力+涌水壓力)。本次帷幕灌漿采取孔內(nèi)循環(huán)自上而下分段灌漿法，灌漿孔分Ⅲ序施工，Ⅰ、Ⅲ序灌漿孔各段壓水，段長6 m，最大段長不可超過10 m。各施工區(qū)段各孔段壓水壓力及灌漿壓力，見表1。

表1 各施工區(qū)段各孔段壓水壓力及灌漿壓力 MPa

3.3 灌漿材料與漿液配比

設(shè)計(jì)灌漿水泥強(qiáng)度為42.5 MPa，為保證大壩的除險(xiǎn)施工質(zhì)量，強(qiáng)度大的水泥其細(xì)度指標(biāo)也好，而細(xì)度是帷幕灌漿的關(guān)鍵，故此實(shí)際施工中灌漿材料采用雞西賽龍牌P.O52.5水泥，采用LJⅡ－200型雙桶臥式高速制漿機(jī)配制漿液，漿液配比見表2。

表2 漿液配比表

用江蘇無錫飛馬機(jī)械廠生產(chǎn)的BW－200型泥漿泵將已配制好的水泥漿送入灌漿孔段內(nèi)。漿液要由稀變濃逐級(jí)變換，絕對(duì)不可以開始灌漿既用濃漿。灌漿過程中，要準(zhǔn)確詳細(xì)的記錄時(shí)間(min)，單位吸漿量(L/min)，壓力(MPa)等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

3.4 灌漿施工方法

本次帷幕灌漿工藝流程包括:鉆孔、沖洗、壓水試驗(yàn)、灌漿、封孔、壓水檢查等。采用“孔口封閉、自下而上、分級(jí)升壓、由稀到濃、高壓灌漿”方法進(jìn)行，其工藝見圖1。

圖1 灌漿施工工藝流程圖

3.5 質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)帷幕灌漿合格標(biāo)準(zhǔn)為單位吸水率＜5 Lu。

4 主要施工方法

4.1 資源配置

采用重慶地質(zhì)鉆探機(jī)械廠生產(chǎn)的XY－2型2臺(tái)、XY－2PC型1臺(tái)和杭州鉆探機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SGZ－ⅢA型鉆機(jī)1臺(tái)，灌漿泵2臺(tái)，自動(dòng)記錄儀2臺(tái)。KXP－Ⅰ型測(cè)斜儀2臺(tái)。

4.2 鉆孔沖洗與簡易壓水

灌漿孔鉆進(jìn)結(jié)束后既進(jìn)行洗孔，沖冼時(shí)間≥20 min，回清水10 min，簡易壓水壓力為灌漿壓力的80%。

5 主要技術(shù)問題及處理

5.1 鉆孔不返水

開工初期，由于壩基地質(zhì)條件不好，鉆進(jìn)時(shí)常有掉塊卡鉆的現(xiàn)象發(fā)生，特別是樁號(hào)0+297～樁0+327，鉆孔時(shí)常不返水，而壩下明顯能看到漏水。根據(jù)實(shí)際情況要及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，低速多提鉆等方法，保證了鉆孔的質(zhì)量和進(jìn)度。

5.2 漏水漏漿量大的涌水段處理

涌水主要原因是由于左岸基巖表面強(qiáng)風(fēng)化、溶蝕、裂隙較發(fā)育，壩前水位高，繞壩滲流大。因此施工中經(jīng)常發(fā)生鉆孔漏水，而壩基有大量涌水點(diǎn)，灌漿時(shí) 5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1 等 7 個(gè)比級(jí)的水泥漿液均不能將漏水點(diǎn)堵注，為此采用表面封堵再灌漿的方法進(jìn)行施工，具體操作如下:

1)對(duì)于涌水嚴(yán)重且裂隙裂縫較大的地方，先用干木楔子將縫隙砸死，待8～10 h后，干木楔吃水膨脹，大漏水點(diǎn)變成小漏水點(diǎn)，再用棉絮或布條將小漏水點(diǎn)封堵，然后灌漿。

2)對(duì)于上述方法解決不了的漏水孔段，可將稀釋至45°的5H2O·Na2SiO4(俗名:水玻璃)溶液按5%的比例摻入到已配制好的水泥漿液中，灌入施工孔段。(注:摻入水玻璃的水泥漿液必須在10～15 min內(nèi)泵出灌漿機(jī)具，否則，灌漿機(jī)具有被混合漿液注死的危險(xiǎn)。)

3)對(duì)于廊道內(nèi)的涌水孔段，為防止灌漿結(jié)束后漿液因揚(yáng)壓水作用而倒流，必須閉漿12 h。

6 灌漿成果分析

6.1 單位注入量

從3個(gè)灌漿部位的平均單位注入量分析，廊道內(nèi)二序孔單位注入量比一序孔單位注入量遞減了31%，而三序孔單位注入量比二序孔單位注入量遞減了17%;左岸壩體基巖二序孔單位注入量比一序孔單位注入量遞減了43%;左壩肩山體二序孔單位注入量比一序孔單位注入量遞減了38%。由此可見，各部位單位注入量遞減均很明顯。這說明三個(gè)部位的地層經(jīng)帷幕灌漿處理后巖石的透水性得到了很好的改善，大大降低了巖石的滲透性，灌漿質(zhì)量良好。

6.2 檢查孔成果

檢查孔壓水試驗(yàn)采用單栓塞止水自上而下分段壓水方法進(jìn)行，試驗(yàn)采用五點(diǎn)法。檢查孔巖心采取率在85%以上，平均合格率＞50%。共完成檢查孔18個(gè)，從檢查孔壓水試驗(yàn)成果看，透水率＜5 Lu的段數(shù)占總段數(shù)的100%，全部滿足工程設(shè)計(jì)帷幕灌漿透水率指標(biāo)ω≤5 Lu。

6.3 壩后滲水觀測(cè)

灌漿前后對(duì)比，從壩后滲漏水點(diǎn)的觀測(cè)分析，隨著帷幕灌漿孔逐漸完成，最大漏水點(diǎn)漏水量由原來的0.0126 m3/s逐漸減小至0 m3/s，這也說明本次帷幕灌漿起到了顯著的防滲作用。

7 結(jié)論

1)對(duì)于類似團(tuán)山子水庫這樣中等透水性地層的壩體，帷幕灌漿是防滲處理切實(shí)可行的方案。

2)壩前水位過高，影響灌漿效果。克服的方法是加大灌漿壓力，取壩前壓力的1.5倍加實(shí)際涌水漏水壓力之和，按注入量逐漸升壓，可以在高水位運(yùn)行下進(jìn)行帷幕灌漿的施工。

3)漏水漏漿量大的孔位，可以采取漏水點(diǎn)物理封堵，在水泥漿中摻入適當(dāng)比例的水玻璃，閉漿的方式進(jìn)行灌漿。

［1］貴州省水利電力廳.SL25－91漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:水利電力出版社，1991.

［2］張景秀.壩基防滲與灌漿技術(shù)(第二版)［M］.北京:中國水利水電出版社，2002

［3］水利水電工程施工手冊(cè)編委會(huì).水利水電工程施工手冊(cè)(地基與基礎(chǔ)工程)［K］.北京:中國電力出版社，2004.