談膠結礫巖地層帷幕灌漿施工工藝

楊斌，劉恒濱，盧丁

（1.章丘市大站水庫管理處，山東章丘 250220；2.濟寧市水利工程施工公司，山東濟寧 272100）

談膠結礫巖地層帷幕灌漿施工工藝

楊斌1，劉恒濱1，盧丁2

（1.章丘市大站水庫管理處，山東章丘 250220；2.濟寧市水利工程施工公司，山東濟寧 272100）

章丘市大站水庫溢洪閘基礎地質以鈣質膠結礫巖為主，該礫巖承載力較高，但孔隙率高，滲透系數大，較之砂巖等裂隙巖層灌漿難度大，經調整工藝參數，有序實施帷幕灌漿，各項指標均達到設計要求，取得了較好的防滲效果。

帷幕灌漿；膠結礫巖；灌漿施工

大站水庫位于章丘市西巴漏河中游，棗園鎮大站村東，距濟南城區30km，控制流域面積440 km2，總庫容2 233萬m3，興利庫容961萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，兼有供水、養殖等綜合利用的中型水庫，樞紐工程由主壩、西副壩、溢洪閘（道）、放水洞等建筑物組成。水庫建成后，經過40多年的運行發現，水庫蓄水時溢洪閘閘下存在滲漏問題，影響水庫安全和蓄水功能，水庫一直不能按設計運行，為此進行了灌漿處理。

1 工程地質及設計要求

1.1 工程地質

水庫溢洪閘底高程74.04 m，地層揭露面為膠結礫巖。膠結礫巖的成分多為灰巖及火成巖塊，泥質、鈣質膠結，礫石直徑1.0～15.0 cm不等，呈半膠結狀，膠結程度和采取率自上而下增強，底部巖心呈柱狀。該層膠結礫巖壓水試驗率系數為10.70～22.80 Lu，屬中等透水層。鉆孔揭示底高程59.51～76.70 m，高程58.80 m以下為強風化泥質細砂巖：栗紅色、淺紫紅色，泥質結構，塊狀構造，節理發育，節理面見鐵猛質膜，巖心呈碎塊狀，巖心采取率約60%，厚度1.30～4.00 m分布于上游引水渠和閘室。該層透水率為2.69 Lu，屬于不透水層。

1.2 設計要求

此次帷幕灌漿是在溢洪閘上游混凝土鋪蓋下的膠結礫巖地質中實施，帷幕頂部與閘上游混凝土鋪蓋銜接，下部伸入泥質細砂巖1.0 m，與主壩的防滲墻相連接，形成一個封閉的防滲體系，降低水庫的滲漏損失。

帷幕灌漿采用普通硅酸鹽水泥內摻加水泥用量的10%REA摻加劑。灌漿壓力擬用0.3 MPa，以灌漿實驗確定，灌漿后膠結礫巖的透水率應小于5 Lu，合格率為80%以上，采用單排三序施工方法。

2 施工工序及孔序

本次灌漿總體流程為：清理場地→施工放線→灌漿實驗→檢查孔檢驗→綜合分析修正灌漿參數→灌漿施工→檢查孔檢驗→竣工清理→驗收。

帷幕灌漿采用單排孔，分三序施工，孔距為2 m，由稀至密順序進行，孔深15～16 m，每孔分3段，采用自上而下的灌漿方式。

帷幕灌漿在閘前原有混凝土鋪蓋上進行帷幕灌漿實驗，實驗擬定第一序的2個孔開始施工。按照設計自上而下分3段鉆探施工。實驗時，第一段段長5.0 m，第二段段長5.0 m，第三段段長6.05 m，若未穿入強風化泥質細砂巖時，根據實際鉆孔情況以穿入弱風化泥質砂巖層不小于1.0 m，確定孔深。

帷幕灌漿單孔施工程序如下：定孔位→穩固鉆機→造孔→下孔口管→待凝→鉆進→測孔深、孔斜→沖孔→壓水→灌漿→灌漿結束封孔。

3 灌漿中出現的問題及處理方法

3.1 地面產生裂縫和冒漿現象

在第一序孔即先導孔的第一段灌漿過程中灌漿壓力未達到設計壓力，沿灌漿軸線原有的40 cm厚的混凝土鋪蓋被抬起，產生斷裂、裂縫，地面出現了冒漿，冒漿及裂隙在垂直軸方向發育，距離最大為8 m。根據鉆孔揭露的工程地質進行綜合分析原因如下：混凝土鋪蓋是剛性的，與以下膠結礫巖地層空隙較大，在較大的灌漿壓力下易沿裂隙方向產生冒漿現象，并將鋪蓋抬起。在進行全面灌漿時采取如下措施：1）灌漿段長自上而下劃分三段，第一段長由擬定的5.0 m變為2.0 m，灌漿壓力控制在0.1～0.2 MPa，使混凝土與膠結礫巖的空隙充填密實，防止鋪蓋抬起。第二段長由擬定的5.0 m變為6.0 m；第三段段長由擬定的6.05 m變為8.05 m。全孔灌漿主要采取井口封閉自上而下循環灌漿的方式，在接觸帶灌漿過程中為了達到灌漿效果，壓力采取循序漸進方法，并根據工程類比確定相應的灌漿壓力，以期達到最好的灌漿效果；下伏灌漿段按0.1 MPa壓力遞增進行壓水和灌漿。2）對于地面抬高、局部漿液串孔現象，在施工過程中，針對不同的情況，采取了停機待凝、跨級配漿、用添加水玻璃（3%～5%）漿液和正常漿液交替灌漿和上述施工方法混合搭配等措施，有效的達到了灌漿目的。經過14 d后的檢查孔檢查測試灌漿段達到了設計要求，呂榮值小于5 Lu。

3.2 局部鉆孔吃漿量大

灌漿時有時出現大量吃漿不止，長時間灌漿沒有壓力，原因是膠結礫巖空隙體積太大或是因為地層的特殊結構條件促使漿液從固定通道附近地面冒出。對第一種情況采取稠漿不間斷繼續灌漿的措施，直至將膠結礫巖內的空隙全部灌滿，達到防滲目的；對第二種情況，應進一步降低灌注壓力，限制吸漿率不超過5 L/min，以減少漿液在縫隙里的流動速度，促使盡快沉積，在最稠的水泥漿中摻入速凝劑，如水玻璃等，促使盡快凝結。

3.3 灌漿中斷處理

有時因停電、機械故障等問題出現工地被迫中斷灌漿情況，恢復灌漿時從稀漿開始，如果吸漿率與中斷前接近，則可盡快恢復到中斷前的稠度,否則應逐級變漿。若恢復后的吸漿率減少很多，則短時間內即告結束，說明裂隙口因中斷被堵,應起出栓塞進行掃孔，沖洗后再灌。

4 帷幕灌漿的檢驗

帷幕灌漿完成14 d后鉆探檢查孔進行壓水試驗。部位在帷幕中心線上，共取5個檢查孔，位于巖石相對破碎、空隙較大、吃漿量大等地質條件復雜的部位。采用自上而下分段卡塞進行壓水實驗。壓水試驗成果以透水率表示。經壓水試驗測得第一段平均透水率0.76 Lu，第二段平均透水率0.1 Lu，第三段平均透水率0.06 Lu，均小于5 Lu設計要求，帷幕灌漿取得較好效果。

5 結論及建議

1）工程全面開工前必須根據每個工程的實際地質、工程機械情況，進行灌漿前的實驗工作，通過灌漿實驗發現問題，研究解決辦法，在施工規范許可的范圍內制定適合本工程實際情況的施工方案，調整相應的各項參數，以適應本工程地質特點。

2）灌漿前的壓水、沖洗及壓水試驗的壓力均通過灌漿試驗確定為灌漿壓力的80%是可行的。先導孔采用單點法壓水試驗，其他灌漿孔實行簡易壓水和脈沖洗孔即可達到帷幕灌漿的效果。

3）根據工程類比和查找資料，帷幕灌漿的接觸帶灌漿壓力根據地質情況，最好控制在閘前最高水頭的1.5～2.0倍。

4）采用井口封閉循環灌漿施工方法的關鍵節點是要做好管腳封堵，一是要牢固，二是對于低壩低水頭較好的基巖封堵長度要不小于0.5 m。

5）灌漿方式采用井口封閉，自上而下循環分段灌漿，這種方法可以對已灌過的管段多次復灌，配合多種、多重灌漿方法可以有效的防止或減少地面抬動、冒漿、串孔等灌漿事故的發生，有效地達到設計指標。

6）施工中，若在建筑物下進行帷幕灌漿，必須先進行帷幕灌漿后再進行建筑物建設。如若建筑物已存在就必須降低灌漿壓力，或密切觀測其位移，防止建筑物被抬起破壞或造成傾斜影響壽命。

（責任編輯 趙其芬）

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楊斌（1979—），男，助理工程師