凱里市格田水庫大壩灌漿施工及特點分析

代紅

（貴州省黔東南苗族侗族自治州水電工程公司，貴州 黔東南 556000）

1 工程簡介

該水庫工程由大壩、溢洪道和放水鋼閘組成，大壩為漿砌石重力墻式干砌石壩，最大壩高37.4m，壩頂長103.96m，壩頂寬3.5m。上游壩坡面為1：0.1，下游壩坡為1：1.5。壩體上游為頂寬1.6m，底寬3.4的漿砌石重力墻，下游面為厚1m的干砌石壩殼，在上游重力墻與下游壩殼之間70.8m為干砌毛石、砂礫石填隙。壩頂為0.5m厚的混凝土防滲體。壩體內的毛石砌體填筑松散，孔隙較大，透水性強。滲透系數k=2cm/s～10cm/s，孔隙率=15%～25%。壩基和左壩肩為強風化泥質灰巖和板巖，左壩肩表層為10m厚的殘坡積土，中部為1m～4m厚的全風化泥質灰巖，底部為泥灰質板巖。由于左壩肩松散破碎層和壩基在大壩施工時未進行專門地基處理，左壩肩在水庫高水位運行時，大壩滲漏嚴重，壩基也存在一定的滲漏現象。

2 水庫大壩灌漿技術方案設計

該工程共布置了83個壩體固結灌漿孔和帷幕灌漿孔，由于在基巖及坡積土中的帷幕灌漿技術相對比較成熟，有技術規范可以遵循，故本文著重對干砌毛石壩體固結灌漿進行闡述探討。

2.1 灌漿孔布置

在壩頂沿壩軸線方向布置兩排灌漿孔，第一排孔距大壩上游面3m，距第一排孔下游2m布置第二排孔，孔間距2m，梅花形布置。第一排孔編號從0#～52#孔位于大壩頂，53#～83#孔位于左壩肩。第二排孔編號從0#～51#孔位于壩頂，孔深最大62.4m。

2.2 灌漿方法

灌漿采取Ⅲ次序分次加密，第一批間距8m，然后分批加密。壩體灌漿采用自上而下分段循環鉆灌法，分段長度2m。

2.3 灌漿材料

漿液:壩體內采用水泥砂漿灌注固結和帷幕。水泥砂漿配比為水泥：砂=1：3，水：干料=1：1～1：2。水泥:用普通硅酸鹽水泥，水泥標號為425#。灌漿用砂:選用中細砂，含泥量不大于5%。水:拌和用水符合飲用水標準。外加劑:施工時根據灌漿試驗加入速凝劑、減水劑、水玻璃等，均以水溶液狀態加入，最優摻量通過試驗確定，用量不大于干料重量的4%。

2.4 灌漿壓力

灌漿壓力按表1控制，以不使灌漿層頂及下游壩殼發生變位或壩體漿砌石不被掀動為原則;且孔口壓力小于0.05MPa。

2.5 灌漿結束條件

(1)灌至不吸漿或最終吸漿量小于1.5L/min，再延續30min即可結束灌漿。

(2)不論壓力多大，只要灌入干料達到2t/m即可結束該段灌漿，全孔灌漿結束后要及時封孔，封孔用水泥砂漿。

表1 灌漿壓力控制

2.6 質量檢查

灌漿結束 (28d)后應在基本孔之間鉆檢查孔，孔數為基本孔數的5%，孔深不小于灌漿孔深度。要求灌漿后砌體孔隙率不大于10%，結石體強度不低于M7.5水泥砂漿強度。

3 水庫大壩灌漿施工的特點分析

壩體上游的漿砌石重力墻體型較為單薄，經驗算，其抗滑和抗傾安全系數及斷面強度均不滿足規范要求，由于壩基未設防滲帷幕，大壩整體抗滑也不穩定。經技術經濟比較后，確定了大壩加固的處理方案為:

對壩體內重力墻后的干砌毛石進行固結灌漿處理，以增大漿砌石墻斷面尺寸，提高墻身強度和墻體穩定性。

對壩基巖石和左壩肩坡積土進行帷幕灌漿，解決繞壩滲漏和壩基滲漏問題，并減小基底揚壓力，提高壩體抗滑穩定性。

4 灌漿施工現場試驗及設計調整

由于灌漿工程的不確定因素較多，必須通過灌漿試驗最終確定設計參數，尤其是在干砌石壩體中固結灌漿技術無規范可循，為了探索鉆孔灌漿的方法、確定灌漿材料、灌漿壓力、灌漿結束條件等，現場灌漿試驗尤為重要。該工程規模雖然較小，但灌漿種類較多，分為壩體堆石固結灌漿、壩基巖石帷幕灌漿、右壩肩坡積土帷幕灌漿，設計灌注漿液有水泥砂漿、純水泥漿、水泥粘土漿多種漿液，該工程灌漿試驗結合灌漿施工在各部位分區進行。壩基巖石的帷幕灌漿和左壩肩坡積土層帷幕灌漿由于技術比較成熟，各打2個試驗孔進行鉆灌試驗。

壩體固結灌漿在壩體中部偏左側共打3個試驗孔，第一排相鄰2孔，在第二排與其相鄰再打一孔，總進尺112m。采用循環鉆灌法，自上而下分段鉆灌，分段長度1m～2m。灌漿材料首先采用原設計的水泥砂漿，在孔上部尤其是孔口部位由于有大的孔洞存在，灌注漿液時不起壓，但水泥砂漿在該段灌注的可灌性和可控性均較好。在孔的中下部，由于堆石體較密實、孔隙內砂礫含量較大，水泥砂漿的可灌性差，改用水泥漿灌注吃漿量又太大，難以控制，后改用摻入粉煤灰的水泥漿和水泥砂漿進行灌注試驗，其可控性和可灌性取得了較好的效果。根據試驗結果對灌漿材料配比進行了調整，在漿液中加入了適量的粉煤灰。對粉煤灰的要求:采用Ⅲ級以上的干排細灰，細度要求不低于水泥，燒失量宜小于8%，SO3含量宜小于3%，摻量為水泥用量的30%～100%。

5 干砌石壩灌漿施工工藝

5.1 鉆孔灌漿方法

壩基帷幕灌漿，采用了一次成孔，從下而上分段灌注的鉆灌方法，分段長度5m～6m。壩肩坡積土層灌漿采用循環鉆灌法，自上而下分段鉆灌，分段長度2m～3m。壩體固結灌漿采用自上而下分段循環鉆灌法，分段長度1m～2m。鉆孔時從鉆桿和孔口注水，使鉆孔處于充水狀態，保證鉆具正常工作。

5.2 灌漿材料

根據灌漿試驗結果，對壩體固結灌漿，在不同部位分別采用了不同的灌注材料。在水泥砂漿及水泥漿中摻入粉煤灰，對提高灌漿的可慣性和可控性方面均起到了較好的作用。按照排序、孔序及孔深，依次采用了水泥砂漿、水泥粉煤灰砂漿、水泥粉煤灰漿、水泥漿。在第一排孔、工序孔及孔的上部多采用較稠的水泥砂漿和水泥粉煤灰砂漿，而在后序孔及孔的底部多采用流動性強的水泥粉煤灰漿和水泥漿。壩肩坡積土灌漿，通過調整水泥粘土漿的稠度及水泥、粘土用量，較好的控制了灌入量。

5.3 灌漿壓力

灌漿壓力是影響漿液擴散能力和灌漿質量的主要因素，灌漿壓力大不僅會浪費材料，而且可能對壩殼造成抬動破壞，但灌漿壓力過小，則漿液擴散的范圍小，結石體不連續、不密實。根據堆石壩體灌漿的特點，按照排序、孔序、孔深以及不同的灌漿部位選擇不同的灌漿壓力，壓力為 0.05MPa～1.2MPa。

5.4 灌漿結束條件

灌漿的結束條件，結合毛石堆砌體壩的特點，按總量控制的原則，確定了單位長度的平均干料耗量，先期孔、段采用較大的干料耗量，后期孔、段采用較小的干料耗量，而且先期孔段以干料耗量為主要控制結束指標，而后期孔段主要采用規定壓力下吸漿量持續小于規定值作為灌漿結束控制條件。在帷幕灌漿孔中也以規定壓力下吸漿量持續小于規定值作為灌漿結束條件。

5.5 安全措施

根據灌漿或壓水注入率嚴格控制升壓速度其使用壓力一般不得超過設計壓力。灌漿過程增強對下游壩殼和上游墻體的觀測，發現情況及時停止灌漿工作，確保大壩安全。

6 幾點結論

在灌漿材料中加入粉煤灰，對改善漿液性能、提高漿液的可灌性和可控性均有一定的效果，且節約了水泥用量，為粉煤灰在灌漿工程中的應用提供了更多的實踐經驗。

在干砌堆石壩體內灌漿，采用自上而下分段鉆灌的方法，按照排序、孔序及孔深采用不同的灌漿材料，符合堆石壩的特點。

按孔隙率計算確定總的灌漿量，控制灌漿結束條件;以結石體強度及孔隙率標準評價灌漿效果符合砌石體加固的本質要求。

[1]黃劍飛.淺談水庫大壩灌漿施工技術方法與防滲加固處理方案特點[J].四川建材，2009，10,18.