鹽灶水庫大壩壩體帷幕灌漿施工淺談

【摘 要】本文以鹽灶水庫除險(xiǎn)加固帷幕灌漿施工為例，從帷幕灌漿施工的程序、參數(shù)、工藝、漿液要求等方面，闡述了鹽灶水庫壩基帷幕灌漿施工工藝、質(zhì)量控制及存在問題的建議。

【關(guān)鍵詞】壩體；帷幕灌漿；鹽灶水庫

1、工程概況

鹽灶水庫屬于東部沿海，該流域?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，夏季盛行東南信風(fēng)，每年有多次臺(tái)風(fēng)經(jīng)過，具有夏季長、冬季不明顯、氣候溫和、光照充足、雨量充沛等特點(diǎn)。鹽灶水庫工程位于深圳市龍崗區(qū)葵涌鎮(zhèn)鹽灶村，于1996年動(dòng)工興建，1999月竣工。水庫庫區(qū)集雨面積F=4.09Km2。主壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為34.6m，最大壩高30.0m，壩頂長203.5m，壩頂寬度5.0m。大壩上游坡1：3.25，下游坡自上而下1：2.5、1：2.75、1：3.0；建筑物級(jí)別4級(jí)。地層自上而下：素填土、第四系沖洪積層（巖性為粉質(zhì)粘土）及殘積粉質(zhì)粘土，下伏基巖為下石炭統(tǒng)粉砂巖。區(qū)域穩(wěn)定條件較好，地震動(dòng)感加速度0.10g，基本地震烈度為Ⅶ度。

水庫在運(yùn)行過程中管理人員發(fā)現(xiàn)在水庫壩基、壩肩有多處漏水。地質(zhì)勘探表明，在兩岸壩肩與基巖接觸帶均有漏水現(xiàn)象。故在深圳市在2009年小型水庫除險(xiǎn)加固（第一批）工程中，對(duì)本水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。本次加固主要針對(duì)主壩壩體、基礎(chǔ)、壩肩進(jìn)行防滲處理，壩基采用單排帷幕灌漿，使其防滲效果透水率ω達(dá)到等于或小于10Lu。

2、設(shè)計(jì)方法

本次設(shè)計(jì)采用帷幕灌漿的目的是通過對(duì)大壩壩基內(nèi)部孔隙灌漿提高水庫壩基底應(yīng)力，加強(qiáng)壩基防滲堵漏的能力，從而達(dá)到增強(qiáng)大壩整體穩(wěn)定性的目的。

2. 1 灌漿孔設(shè)計(jì)

帷幕灌漿孔設(shè)計(jì)在壩中間，孔距為1.5m，分為三序孔。設(shè)計(jì)最大孔深為37m。

2. 2 設(shè)計(jì)參數(shù)要求

為滿足處理要求，達(dá)到處理的目的，通過現(xiàn)場壓水試驗(yàn)及灌漿試驗(yàn)，設(shè)計(jì)

確定本水庫帷幕灌漿有關(guān)參數(shù)及技術(shù)說明如下：

（1）、所有灌漿孔灌漿前均應(yīng)進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)最大壓力：0.5～0.8Mpa。試驗(yàn)時(shí)間：壓力和流量穩(wěn)定（即連續(xù)10分鐘相鄰每分鐘變化量不能超過10%），且不小于20min。壓水試驗(yàn)透水率小于10Lu方可灌漿，否則應(yīng)再鉆一個(gè)試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)，直至透水率少于10Lu為止。

（2）、灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級(jí)變換。漿液水灰比應(yīng)采用3、2、1、0.8、0.6五個(gè)比級(jí)。

（3）、漿液水灰比變換原則：

①當(dāng)某級(jí)水灰比灌漿量達(dá)到0.3m3/m，或灌漿持續(xù)時(shí)間達(dá)到30min，而灌漿壓力和灌漿量均無改變或改變不明顯時(shí)，應(yīng)改為濃一級(jí)的水灰比。

②當(dāng)穩(wěn)定灌漿量大于30L/min時(shí)，應(yīng)改為濃一級(jí)水灰比。

（4）、灌漿順序宜從下往上分段進(jìn)行，段長5-6m。最底段灌漿壓力0. 9Mpa，中段灌漿壓力0.75Mpa，最上段灌漿壓力0.6Mpa。

（5）、灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在最濃一級(jí)水灰比灌漿時(shí)，灌漿壓力達(dá)到該段的最大灌漿壓力，穩(wěn)定吸漿量≤1L/min后，再灌30min（最上段為60min）可結(jié)束灌漿。

（6）、灌漿結(jié)束后不得用水洗孔，應(yīng)立即拔出止?jié){塞和套管后，灌水泥漿至孔口。

（7）、其它事項(xiàng)遵循設(shè)計(jì)圖紙和《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2001）執(zhí)行。

3、施工工藝

3. 1 施工設(shè)備

（1）、成孔設(shè)備：衡陽探礦機(jī)械廠制造的150A型鉆機(jī)及輔助設(shè)備。

（2）、制漿設(shè)備：制漿水池、攪漿機(jī)及輔助材料。

（3）、灌漿設(shè)備：衡陽探礦機(jī)械廠制造灌注泵及配套材料。

（4）、灌漿材料：普通硅酸鹽水泥，水泥的細(xì)度宜為通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%。

3. 2 工藝流程[1]

（1）、成孔：擺好鉆機(jī)，對(duì)準(zhǔn)孔位，啟動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔至入巖10cm，鉆進(jìn)時(shí)下套管跟進(jìn)。

（2）、清孔：鉆好孔后，下導(dǎo)管用高壓清水對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗，水壓一般可為灌漿壓力的80%，從孔底向孔外進(jìn)行沖洗，直至回水清凈延續(xù)5～10min止，要求孔內(nèi)沉積不得超過20cm。以便灌漿時(shí)水泥漿更易進(jìn)入孔隙內(nèi)。

（3）、壓水試驗(yàn)：通過進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以取得壩體。

（4）、下灌漿導(dǎo)管：依據(jù)自下而上分段灌漿法的要求下好灌注導(dǎo)管，導(dǎo)管距孔底距離不大于0.5m。

（5）、灌漿：灌漿嚴(yán)格按設(shè)計(jì)好的控制參數(shù)采用自上而下進(jìn)行灌漿，達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)方可停止灌漿。灌漿時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求分序次進(jìn)行灌漿。先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔。

4、質(zhì)量控制

（1）、鉆孔時(shí)嚴(yán)格調(diào)整好鉆機(jī)的平穩(wěn)度，控制好鉆機(jī)垂直度，保證鉆孔的垂直度偏差在允許范圍內(nèi)，防止偏孔。

（2）、制漿材料必須稱量，稱量誤差應(yīng)小于5％，細(xì)水泥漿液的攪拌時(shí)間：漿液必須攪拌均勻，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，要保證漿液配比達(dá)到設(shè)計(jì)要求。凡已配制好的水泥漿漿液大于2h仍未使用的，應(yīng)全部廢棄，嚴(yán)禁繼續(xù)使用灌注。

（3）、鉆灌過程要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。要嚴(yán)格控制灌漿壓力、水灰比、變漿標(biāo)準(zhǔn)、開灌標(biāo)準(zhǔn)等，并嚴(yán)把灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)關(guān)，使灌漿過程中所有的施工參數(shù)均控制在設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

（4）、灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限量、間歇灌漿等方法處理。發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條

件，可同時(shí)進(jìn)行灌漿，應(yīng)一泵一灌一孔。否則應(yīng)將串漿孔塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再掃孔、沖孔，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿[2]。

5、存在問題的分析

5. 1 存在問題

在帷幕灌漿中，止?jié){塞是實(shí)現(xiàn)分段注漿的重要機(jī)具，一方面，若不能按設(shè)計(jì)注漿段成功止?jié){，將影響注漿效果，甚至導(dǎo)致注漿失敗；另一方面，隨著鉆孔技術(shù)水平的提高和注漿設(shè)備的更加先進(jìn)，止?jié){技術(shù)已成為影響整個(gè)灌漿施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素。在鹽灶水庫帷幕灌漿施工中，隨著鉆孔逐步加深，注漿壓力也隨之加大，止?jié){的難度也隨之加大。在現(xiàn)場施工中，多次發(fā)生止?jié){塞密封不嚴(yán)、造成漏漿、脫落等情況，嚴(yán)重影響了灌漿施工進(jìn)度。

通過分析造成灌漿塞漏漿的原因有以下兩個(gè)：1、止?jié){塞應(yīng)和采用的灌漿方式、方法、灌漿壓力及地質(zhì)條件相適應(yīng)。但在施工過程中，在巖石較完整的地段，可以保證止?jié){塞受壓縮產(chǎn)生橫向變形與鉆孔密封。但在巖層風(fēng)化破碎的地段，很難與鉆孔密封，不僅漿液會(huì)外漏，而且會(huì)把注漿管推出孔外，造成事故。2、膠塞應(yīng)具有良好的膨脹性和耐壓性能，在最大灌漿壓力下能可靠地封閉灌漿孔段，并且易于安裝和卸除。現(xiàn)場使用的膠塞其硬度較高，導(dǎo)致施工中填平孔壁表面的凹凸就越困難，也降低了膠塞的復(fù)用次數(shù)。不僅增加了成本，也影響灌漿的進(jìn)度。

5. 2 對(duì)問題解決的建議

在新疆鄯善縣坎爾其水庫工程壩基及基礎(chǔ)處理工程中的壩肩帷幕灌漿的施工中使用氣壓栓塞進(jìn)行分段壓水實(shí)驗(yàn)灌漿，從而使灌漿工程取得了良好的效果，達(dá)到了防滲的目的。鄯善縣坎爾其水庫帷幕灌漿具體方法如下“采用自下而上分段灌漿，灌漿孔一次鉆到底，將孔內(nèi)沖洗干凈后把氣壓栓塞至孔內(nèi)第一段的位置，既距孔第0.5m處，再進(jìn)行充氧氣，使膠囊膨脹起來卡在第一段孔壁處之后就開始灌漿，第一段灌漿后將氣壓栓塞提升到第二段位置進(jìn)行充氣、灌漿，依次將該孔最后一段灌完，即可結(jié)束”[3]。通過鄯善縣坎爾其水庫現(xiàn)場施工表明使用氣壓栓塞進(jìn)行分段卡塞，工藝簡單，操作方便，不僅比使用止?jié){塞節(jié)省時(shí)間而且止?jié){效果良好

6、結(jié)束語

灌漿是一個(gè)較復(fù)雜的施工過程，應(yīng)事先認(rèn)真做好灌漿施工工藝設(shè)計(jì)，并根據(jù)灌漿過程中出現(xiàn)的問題隨時(shí)調(diào)整技術(shù)參數(shù)，采取必要應(yīng)急措施，以保證灌漿效果和壩體安全。使用氣壓栓塞止水進(jìn)行灌漿可提高灌漿質(zhì)量和進(jìn)度，為以后的灌漿工程作業(yè)提供了一個(gè)新的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范（DL/T5148-2001） [S]

[2]姣姣.龐莊水庫帷幕灌漿質(zhì)量控制[J].山西水利科技，2008，（3）

[3]昌吉.淺談氣壓栓塞在某水庫壩肩帷幕灌漿中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2001，（2）