油車水庫左岸防滲帷幕實驗階段的質量控制

王定柱

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概況

油車水庫工程擬建于江蘇省宜興市南部山區湖滏鎮,主要任務是防洪和城鎮生活供水。壩址位于洑西澗中游,距離下游湖滏鎮和丁蜀鎮分別為4km和8km。水庫總庫容為3324萬m3,屬Ⅲ等中型水庫工程,正常蓄水位38.3m(鎮江吳淞高程系,下同),相應庫容1945萬m3,汛限水位38.3m;設計洪水標準為100年一遇,相應庫水位42.42m,相應庫容3075萬m3;校核洪水標準為2000年一遇,相應庫水位43.20m,相應庫容 3324萬 m3;死水位 24.54m,死庫容100萬m3。油車水庫樞紐建筑物包括主壩、副壩、溢洪道、引水放空鋼管等。

水庫左岸防滲帷幕線處于強巖溶發育區,地表發育眾多的呈近東西向排列的落水洞、土洞及溶蝕漏斗。該區位于寬廣的斜坡上,南北方向延伸范圍較廣。左岸防滲帷幕線全長2369m,分100個單元,每24m為一單元,設置一個先導孔。防滲帷幕沿軸線,以透水率q≤5Lu下限線為相對不透水層控制線。防滲帷幕設單排,孔距2.0m;遇斷層雙排,排距1.5m;遇大溶洞設置三排,排距1.5m。防滲帷幕底線在-23m～-31m高程。在先導孔施工過程中,發現該地區的溶洞特別發育,其中39號先導孔溶洞有27.3m以上。左岸帷幕線地質復雜,溶洞裂隙多,存在串通現象,到目前為止,發現溶洞最大串通長度達140m左右。因此,防滲帷幕質量控制的效果直接關系到整個工程的質量。

2 帷幕灌漿試驗階段的質量控制

2.1 灌漿施灌前控制

2.1.1 在灌前和灌漿過程中不定期對每臺自動記錄儀、高速攪拌機、灌漿泵、流量計、記錄儀壓力值與壓力表進行檢查,并經率定合格后才準予使用;

2.1.2 利用鉆桿作射漿管時,射漿管必須下到位 (距孔底≤50cm);

2.1.3 先導孔在做壓水實驗之前,必須卡塞到位;

2.1.4 在孔口封閉器安裝前,要檢查密封圈。

2.2 灌漿施工過程控制

2.2.1 灌漿分三序施工,先施工Ⅰ序中的先導孔,然后依次施工Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序孔。鉆孔灌漿段第一段段長2.0m,第二段及以下各段段長均為6.0m。造孔均采用地質回轉鉆機,先導孔開孔孔徑為110mm,確保入巖 2m,下89mm孔口管。孔口管埋好之后灌注第一段,如果能用水泥漿灌注正常結束就直接鉆第二段;如果不能正常結束就灌注膏狀漿,待凝24h以后掃孔復灌,直到能以水泥漿灌注正常結束才進行下一段的鉆進。基巖段鉆孔孔徑為76mm,帷幕灌漿孔與設計孔位偏差不大于10cm,孔深不超過設計孔深的±0.5m。

2.2.2 每段孔在鉆孔結束時,不提鉆進行大流量水對孔壁沖洗,直至沖洗干凈為止。回清水時間不少于10min,總洗孔時間不少于30min。

2.2.3 每段孔在灌漿前必須進行壓水實驗。先導孔采用單點法壓水實驗,其它各序孔采用簡易壓水試驗。吸水量的穩定標準:將壓力調到規定數值并保持穩定后,每5min測讀一次壓水流量,當流量大于5L/min時,連續四次讀數,其最大值和最小值之差小于最終值的10%;當流量小于5L/min時,連續四次讀數,其最大值和最小值之差小于最終值的20%;或連續四次讀數,流量均小于0.5L/min,則最終讀數即為計算流量。

2.2.4 灌漿壓力采用第一段0.3MPa,第二段0.5MPa,第三段1.0MPa,第四段及以下各段均采用3MPa。

2.2.5 水泥漿漿液水灰比為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1五個比級,漿液比重分別為1.125、1.200、1.286、1.501、1.802。在穩定設計壓水壓力情況下:①壓入流量Q終﹤30L/min,開灌水灰比采用5∶1;②壓入流量30L/min﹤Q終﹤50L/min,開灌水灰比采用3∶1;③壓入流量50L/min﹤Q終,開灌水灰比采用2∶1。當灌漿壓力保持不變,注入率持續減少時,或注入率不變而壓力持續升高時,不改變水灰比;當某級漿液注入量已達300L以上,或灌漿時間已達30min,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時,改濃一級水灰比;當注入率大于30L/min,根據具體情況越級變濃。一次漿液使用時間 (從制漿至棄漿)不超過4h。

2.2.6 膏狀漿采用水:水泥:膨潤土=0.5∶1∶0.1、0.5∶1∶0.2、0.5∶1∶0.25、0.5∶1∶0.3四個比級 (依次為第一、第二、第三、第四比級),過渡漿為水:水泥:膨潤土=0.5∶1∶0.05。在穩定設計壓力情況下,當變漿水灰比達到0.5∶1,漿液灌注單段耗灰量將要達到2t或灌漿時間達到 30min仍然不能灌漿結束,采用過度漿液灌注30min,灌注結束、待凝;如果仍然達不到預期效果,采用膏狀漿灌注。①若遇溶洞較小或充填物較多的溶洞,當壓水壓力達不到設計標準時,直接灌注膏狀漿。第一級膏狀漿灌注小于1000L或30min,升高到第二級灌注2000L或30min,變漿到第三級2000L～3000L或30min,然后灌漿到第四級。灌注水泥干料按2t/m控制。膏狀漿液的待凝時間按24h控制。當膏狀漿灌注結束后,進行簡易壓水實驗,符合水泥凈漿灌注標準時,按水泥凈漿標注灌注水泥凈漿,直到能以水泥凈漿灌注正常結束為止。若不能達到水泥凈漿的結束標準,則繼續灌注膏狀漿液;②若遇較大溶洞 (無充填物或充填物較少),使用粒徑小于40mm碎石回填。骨料分為4級控制:第一級2mm～5mm,第二級5mm～10mm,第三級10mm～20mm,第四級20mm～40mm;按次序投放,每級投入量根據溶洞大小按200kg～1000kg控制。然后灌注砂漿待凝16h。當發現仍然有較大的空腔時,使用高流態C20混凝土回填密實,混凝土塌落度 180cm～220cm,骨料粒徑小于40mm,溶洞填滿后,待凝16h,然后按①操作。

2.2.7 嚴格控制造孔孔位、傾角及方位角,灌漿孔均進行孔斜測量,孔底偏差不大于表1中的規定值。

表1 鉆孔孔底最大允許偏差單位:m

孔深大于60m時,孔底最大允許偏差應根據工程實際情況并考慮帷幕的排數具體確定,一般不宜大于孔距。

2.2.8 帷幕孔全孔鉆孔結束并經單孔驗收合格之后進行封孔,采用 “全孔灌漿封孔法”封孔。即將注漿管下入孔底,用灌漿泵將0.5∶1濃水泥漿液注入孔底,將孔內積水或稀漿置換出孔外,待孔口返出0.5∶1濃漿之后提出注漿管,采用孔口封閉器進行純壓式灌漿封孔,屏漿60min即結束。

2.3 灌漿后工程質量檢查

檢查孔壓水試驗在灌漿結束14d后進行。帷幕灌漿檢查孔的數量為灌漿孔數的10%,每個單元工程內至少布置有一個質量檢查孔。帷幕灌漿檢查孔壓水試驗采取五點法,帷幕灌漿先導孔自上而下分段進行五點法壓水試驗,試驗壓力采用 0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa、0.6MPa及0.3MPa。

2.4 特殊情況處理

2.4.1 漏、冒漿的處理。灌漿過程中發現冒漿、漏漿時,視具體情況采用嵌縫、表面封堵、灌注濃漿、降低壓力、限流、限量和間歇灌漿等方法進行處理。

2.4.2 串漿孔段的處理。(1)灌漿過程中發生串漿時,被串孔正在鉆進,串漿量不大,可繼續鉆進,否則停止鉆進。封閉串漿孔,待灌漿結束后,串漿孔再行掃孔、沖洗,而后繼續鉆進施工;(2)如與待灌孔串漿,串漿量不大時,可于灌漿的同時在被串孔內通入水流,使水泥漿不致在孔內沉淀而堵塞鉆孔內的巖石裂隙。串漿量較大時,如條件具備可同時灌漿,如不具備同時灌漿的條件,則封閉被串孔,待灌漿孔灌注結束后,立即打開被串孔掃孔沖洗后盡快灌漿;(3)若兩個孔同時灌漿,且兩孔段使用的灌漿壓力又不相同而出現串漿時,若無法灌注結束,則封閉較低灌漿壓力的淺孔,待深孔灌漿結束后再灌淺孔。

2.4.3 灌漿中斷的處理。灌漿過程中若因故中斷,可采用如下措施處理:(1)盡早恢復灌漿,否則立即沖洗鉆孔,再恢復灌漿,如沖洗無效則掃孔重灌;(2)恢復灌漿時使用中斷前漿液灌注,如注入率與中斷前相近,則逐漸加濃漿液直至灌漿結束;(3)如中斷時間較長,恢復灌漿時,如注入率較中斷前減少較多且在短時間內停止吸漿,采取補救措施進行處理。

3 灌漿試驗成果分析

帷幕灌漿分序統計分析。從試驗段 (53～56單元)灌漿的復灌次數來看,膏狀漿按2t/m控制,一般二到四段復灌次數比較多,Ⅰ序孔平均要復灌6到7次,Ⅱ序孔要復灌5到6次,Ⅲ序孔相對比較少。第四段以下一般還是比較容易灌注。復灌的次數隨著灌漿次序的增進而減少,說明單位注入量逐漸降低,反映了Ⅰ序孔的灌漿對Ⅱ序孔有一定的影響,Ⅱ序孔的灌漿對Ⅲ序孔有一定的影響,符合灌漿的一般規律,灌漿試驗達到了預期效果。從灌漿的復灌情況可以看出:(1)單位注入量的遞減速率與灌漿次序有著密切的關系;(2)單位灌漿材料的用量,序與序之間有著明顯的變化;(3)地質條件不同,灌漿材料用量的遞減速率也有所差別。一般來說,溶蝕發育,地質條件差,其排、序的遞減速率就越大,灌漿效果也就越明顯。

4 結語與建議

油車水庫壩體為粘土心墻壩,左岸防滲帷幕溶巖發育,溶洞數量眾多,在已經鉆出來的孔中,最大的溶洞高達27.3m以上,溶洞在第二到第四段比較集中,施工難度大,處理困難。雖然在前期帷幕施工中走了許多的彎路,但是通過思考、分析、總結和試驗,已摸索出了一條適合左岸防滲帷幕的處理方法,為左岸防滲帷幕的順利施工打下了堅實的基礎。