□何澤霞□張曉東□郭東波（信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院；河南省水利第一工程局；商丘市水利施工總隊(duì)）

帷幕灌漿技術(shù)在某小型水庫(kù)中的應(yīng)用

□何澤霞1□張曉東2□郭東波3
（1信陽(yáng)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院；2河南省水利第一工程局；3商丘市水利施工總隊(duì)）

文章通過(guò)對(duì)帷幕灌漿施工技術(shù)在商城某小型水庫(kù)的防滲加固工程施工過(guò)程中的研究，結(jié)合該水庫(kù)的地質(zhì)現(xiàn)狀和工程資料，詳細(xì)介紹了該小型水庫(kù)帷幕灌漿防滲施工方案和質(zhì)量控制。該水庫(kù)通過(guò)帷幕灌漿的加固，達(dá)到了良好的防滲作用，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足了施工設(shè)計(jì)要求，為今后在中小型水庫(kù)處理防滲施工方面提供了參考。

帷幕灌漿技術(shù)；壓水試驗(yàn)；防滲技術(shù)

1　工程概況

商城某小型水庫(kù)位于淮河水系灌河支流陶河支溝，水庫(kù)流域面積0.16 km2，主河長(zhǎng)0.42 km，干流平均坡降4.76%。水庫(kù)岸坡大部分植被良好，森林覆蓋率較高，水源多系周?chē)荷綅彽貐R入。流域內(nèi)多為低山丘陵區(qū)，庫(kù)區(qū)地貌單元為山區(qū)河谷地貌。據(jù)區(qū)域地質(zhì)分析和庫(kù)區(qū)地質(zhì)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造形跡及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)的跡象，穩(wěn)定性較好。壩址區(qū)地下水主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，壩殼填料主要為大壩附近山坡上的風(fēng)化巖塊和風(fēng)化砂，結(jié)構(gòu)稍密，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，滲透系數(shù)為k=1×l0-3cm/s。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果，粘土心墻滲透系數(shù)范圍值為1.20x10-5～5.60×10-5cm/s。壩體填土（砂殼）、粘土心墻質(zhì)量一般。壩基為全～強(qiáng)風(fēng)化燕山期侵入花崗巖，現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)顯示，全風(fēng)化花崗巖滲透系數(shù)為3.60×10-3cm/s，為中等透水。

2　設(shè)計(jì)要求

商城某小型水庫(kù)采用帷幕灌漿施工技術(shù)進(jìn)行防滲加固，對(duì)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖進(jìn)行帷幕灌漿，深入弱風(fēng)化花崗巖1 m，灌漿軸線平行壩軸線布置，灌漿孔采用單排三序施工，擬定孔距2 m。

3　施工準(zhǔn)備

根據(jù)施工強(qiáng)度，建立專業(yè)的帷幕灌漿作業(yè)隊(duì)，配備專業(yè)施工設(shè)備，采用“三班制”連續(xù)作業(yè)，保證施工進(jìn)度。鉆機(jī)沿鉆孔中心線在壩頂分段鉆灌；在壩中間下游位置設(shè)制漿站，供左右壩段灌漿使用。灌漿泵在灌漿時(shí)跟隨鉆機(jī)流動(dòng)設(shè)置。水、電系統(tǒng)沿壩頂上游側(cè)布置，每臺(tái)鉆機(jī)設(shè)一個(gè)獨(dú)立的控制箱。在大壩左右端適當(dāng)位置各設(shè)一個(gè)廢漿沉淀池，用于廢漿沉淀。

3.1施工機(jī)械配置計(jì)劃

帷幕灌漿工程，采用三班制連續(xù)作業(yè)，配置的施工機(jī)械如表1所示：

表1　施工機(jī)械配置計(jì)劃表

3.2帷幕灌漿施工工藝

灌漿工藝流程圖如圖1所示。

4　帷幕灌漿施工技術(shù)

4.1測(cè)量定孔位

利用全站儀放樣大壩軸線，根據(jù)大壩軸線平移找出灌漿軸線，孔位測(cè)量控制點(diǎn)用全站儀準(zhǔn)確確定各排灌漿孔的孔位，按設(shè)計(jì)編號(hào)標(biāo)識(shí)孔號(hào)，紅漆標(biāo)記在孔位一側(cè)。

4.2灌漿試驗(yàn)

為選擇合理施工參數(shù)，優(yōu)化灌漿施工方案，提高灌漿質(zhì)量，在施灌前，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行漿液配比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)。

4.2.1漿液配合比試驗(yàn)

應(yīng)當(dāng)對(duì)水泥漿分別做以下試驗(yàn)：漿液流變參數(shù)和流動(dòng)性；漿液的比重測(cè)定和漿液的密度；漿液拌制時(shí)間及配制程序；漿液的強(qiáng)度；漿液的沉淀穩(wěn)定性；漿液的初凝時(shí)間及終凝時(shí)間；漿液的滲透性能；漿液的彈性模量及漿液結(jié)石的容重等。

4.2.2現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)

按設(shè)計(jì)要求，做現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)。灌漿試驗(yàn)時(shí)，注意試驗(yàn)孔附近地表變化情況（如有無(wú)冒漿和變形等），如發(fā)生異常，立即調(diào)整灌漿壓力。

4.3鉆孔

4.3.1鉆孔設(shè)備

鉆孔深度按照設(shè)計(jì)要求，初步選用150型地質(zhì)鉆機(jī)，輔助設(shè)備選用雙層漿液攪拌機(jī)、高速攪拌機(jī)、150型灌漿泵、80型泥漿泵、離心水泵等，配套配件有壓力管、壓水試驗(yàn)器材、壓力表、閥門(mén)和供水管等。

4.3.2鉆孔類型

鉆孔順序：每排按三序施工，先一序孔（先導(dǎo)孔優(yōu)先鉆灌，后二序孔，最后是三序孔；將部分一序孔作為先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔采用部分一序孔，孔距為一序孔的3倍。

4.3.3鉆機(jī)就位并鉆進(jìn)

投入3臺(tái)150型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，首先在大壩的頂部沿著灌漿孔的壩軸線方向按照同一方向進(jìn)行移位和鉆灌，施工隊(duì)伍采用三班制進(jìn)行灌漿作業(yè)。灌漿鉆孔嚴(yán)格按照灌漿程序進(jìn)行施工：分三序鉆孔。部分一序孔作為先導(dǎo)孔鉆取巖芯。

灌漿孔必須要全程進(jìn)行測(cè)孔斜，將結(jié)果詳細(xì)記錄，其孔底的偏差不大于表2中最大允許偏差的規(guī)定，如果大于規(guī)定數(shù)值將報(bào)廢原孔，重新進(jìn)行施工鉆孔。

圖1　灌漿工藝流程圖

表2　帷幕灌漿鉆孔孔底偏差值表

檢查孔的孔底偏差與灌漿孔相同，其它孔的孔底偏差不大于1/40孔深。

鉆孔時(shí)，若每一鉆進(jìn)循環(huán)芯樣獲得率＜80%，則下一次鉆進(jìn)減少50%的鉆孔循環(huán)深度；此時(shí)若芯樣獲得率仍小于80%，鉆孔依次減少50%，直至鉆孔循環(huán)深度為50 cm為止，若芯樣獲得率仍很低，則考慮更換鉆機(jī)或改進(jìn)鉆進(jìn)方法。

4.3.4沖洗

灌漿孔在進(jìn)行灌漿前要求必須進(jìn)行沖洗，沖洗采用150型灌漿泵進(jìn)行，沖洗時(shí)用比較大流量的高壓水，在高壓水通過(guò)導(dǎo)管后，由孔底方向向孔外進(jìn)行沖洗。灌漿孔的沖洗水壓力按照以下要求進(jìn)行操作：水壓力采用灌漿壓力的80%，當(dāng)灌漿壓力＞1 MPa時(shí)，按照1 MPa采用，沖洗時(shí)的水流速度能夠保證使殘留在孔內(nèi)的粉末沖出孔外適宜。沖洗的時(shí)間具體要求：?jiǎn)慰讻_洗時(shí)間不宜少于15 min，沖洗至孔口回水開(kāi)始澄清10 min后即可結(jié)束沖洗；對(duì)于達(dá)不到澄清要求的孔段，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對(duì)不達(dá)標(biāo)的孔段進(jìn)行沖洗，直至回清達(dá)到要求?？咨顩_洗合格后，是否需要對(duì)部分裂隙進(jìn)行裂隙沖洗，要參考設(shè)計(jì)要求，或者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定是否進(jìn)行。

4.3.5壓水試驗(yàn)

試驗(yàn)方法有“簡(jiǎn)易壓水法”、“單點(diǎn)法”和“五點(diǎn)法”。灌漿孔及檢查孔均采用“單點(diǎn)法”，其它各孔采用“簡(jiǎn)易壓水法”。壓水試驗(yàn)壓力：采用灌漿壓力值的80%，該值若＞1 MPa時(shí)，采用1 MPa。壓水20 min，每隔5 min測(cè)讀一次壓入的水流量，并取最后水流量值作為流量計(jì)算值，計(jì)算透水率。壓水試驗(yàn)過(guò)程采用灌漿自動(dòng)記錄儀測(cè)記。在灌漿孔壓水試驗(yàn)前，應(yīng)觀測(cè)孔內(nèi)的穩(wěn)定水位，再根據(jù)壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出該孔的單位吸水率，上報(bào)給監(jiān)理工程師審核。

4.3.6制漿

采用集中制漿，在壩段中間位置設(shè)一個(gè)集中制漿站，配備1臺(tái)高速灰漿攪拌機(jī)和2個(gè)1500 L儲(chǔ)漿桶，以及相應(yīng)漿液密度測(cè)定儀、壓力泵、輸送管路等配套機(jī)具、配件。高速攪拌機(jī)攪拌速度大于1200 r/s，輸送管道流速應(yīng)為1.40～2.00 m/s。制漿材料采用425#普通硅酸鹽水泥，摻用外加劑根據(jù)試驗(yàn)確定摻量，灌漿采用純水泥漿液灌注，漿液濃度由稀到濃逐級(jí)變換，水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.80：1、0.60：1、0.50：1，開(kāi)始灌時(shí)水灰比設(shè)置為5：1。在開(kāi)始灌漿前先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，確定各灌漿工藝參數(shù)。

4.3.7灌漿

灌漿順序與鉆孔順序一樣，每排按三序灌漿，第一序孔距8 m，第二序孔距4 m，第三序孔距4 m，如圖2所示。

灌漿設(shè)備：強(qiáng)制式攪拌機(jī)、灌漿塞、儲(chǔ)漿桶、灌漿泵、高壓軟管、壓力表和孔口封閉器等設(shè)備。灌漿的壓力可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的灌漿試驗(yàn)進(jìn)行確定。

注漿準(zhǔn)備工作做好之后，可以開(kāi)始灌漿。灌漿工作要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。在灌漿過(guò)程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照灌漿技術(shù)規(guī)范操作，特別注意觀察灌漿過(guò)程中的任何情況，及時(shí)記錄漿液密度，還應(yīng)注意避免灌漿管灌漿過(guò)程中在孔內(nèi)被水泥漿凝??；如果發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取有效的措施，同時(shí)報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。在施工工藝上建議使用自動(dòng)記錄儀測(cè)量并記錄灌漿過(guò)程中的注入率和灌漿壓力等灌漿參數(shù)，及時(shí)進(jìn)行分析與總結(jié)，不斷優(yōu)化施工方案。

為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求的灌漿質(zhì)量，在灌漿過(guò)程中宜通過(guò)以壓力灌注為主，采用控制漿液濃度、吸漿率為輔的灌漿控制方法。

4.3.8灌漿封孔

全部灌漿孔灌漿結(jié)束之后，且經(jīng)監(jiān)理人驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即進(jìn)行封孔，封孔采用粘土球。

4.3.9質(zhì)量檢查

帷幕灌漿結(jié)束后，要及時(shí)抽查灌漿后的封孔質(zhì)量，主要通過(guò)透水率、灌漿記錄、鉆孔記錄等資料進(jìn)行分析，通過(guò)綜合的評(píng)定確定灌漿質(zhì)量，以上數(shù)據(jù)中主要是以透水率為主，當(dāng)透水率大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)對(duì)該部分的灌漿段增加灌漿孔，滿足灌漿要求的效果。如果發(fā)現(xiàn)不合格的灌漿孔段，需要在該灌漿段鉆灌漿加密孔，重新進(jìn)行灌漿，直至所有灌漿孔達(dá)到要求。

5　結(jié)論

從帷幕灌漿在商城某小型水庫(kù)的施工過(guò)程中，取得了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。為了避免和減少今后施工中事故的發(fā)生，同時(shí)考慮到該工程質(zhì)量的重要性，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程中各工序質(zhì)量的監(jiān)督和管理，使其更符合該地質(zhì)條件的帷幕灌漿施工要求，達(dá)到水庫(kù)的設(shè)計(jì)要求。

（責(zé)任編輯：左英勇）

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