桐溪坑攔河壩工程壩基固結(jié)灌漿施工探討

陳文華 帥輝玲

桐溪坑攔河壩工程壩基固結(jié)灌漿施工探討

陳文華 帥輝玲

（江西贛禹工程建設(shè)有限公司，江西 南昌 330038）

為了提高大壩基巖的力學(xué)性能，應(yīng)對(duì)大壩的基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿施工，此方法施工簡(jiǎn)單，成本低廉。該攔河壩工程中是使用漿液對(duì)壩基進(jìn)行填充灌注，以提高壩基的強(qiáng)度和防滲性。文章主要就固結(jié)灌漿的施工過(guò)程、灌漿效果質(zhì)量的檢查及評(píng)定進(jìn)行了探討。

攔河壩工程；壩基固結(jié)灌漿；灌漿試驗(yàn)

1 工程概況

德興市位于江西省的東北部，東接浙江省開(kāi)化縣，東南連玉山、上饒，南鄰橫峰、弋陽(yáng)，西毗樂(lè)平，北倚婺源，市管轄面積2082。德興市城區(qū)地處洎水河下游，洎水河位于贛東北北部，屬江西省五大河流之一饒河的樂(lè)安河支流，洎水河集雨面積564km2。洎水河在市面區(qū)由東向西，折向西北，再折向西穿城而過(guò)，把市區(qū)大致分割成南、北兩片。北邊老城為德興市市委、市政府所在地，是全市政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科技和交通中心。

桐溪坑攔河壩坐落在德興市境遇內(nèi)，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物翻板壩和放空閘、人行便橋?yàn)?級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，施工導(dǎo)流為5級(jí)建筑物，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。桐溪坑壩址設(shè)在桐溪坑支流出口上游。桐溪坑支流出口上游河道寬度約130m，壩址外河道寬度139m，河床平坦。桐溪坑壩址處左右現(xiàn)狀防洪堤為重力式防洪墻，墻頂(地面)高程為45.06m，墻后地面高程為44.0m。

桐溪坑攔河壩基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化砂巖(泥巖)上，巖石層理發(fā)育，巖石呈層狀產(chǎn)出，物理為學(xué)性質(zhì)較差。壩基表部巖石屬中等透水層，巖石透水率為14.9～33.8Lu，相對(duì)不透水層(q≤5Lu)頂板埋深在基巖面以下9.8～22.1m。工程對(duì)攔河壩基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。

2 固結(jié)灌漿施工

2.1 施工布置

（1）施工供風(fēng)、供水和供電。用于施工供風(fēng)的設(shè)備為10m3空壓機(jī)；拌合站的水系統(tǒng)可提供足夠的水進(jìn)行灌漿；灌漿施工的供電系統(tǒng)直接使用配電房的電源。

（2）灌漿、制漿系統(tǒng)。用于施工制漿設(shè)備是ZJ400型高速攪拌機(jī)，制漿設(shè)備的選用可形成移動(dòng)式的制漿站，施工時(shí)可選擇一個(gè)合適的地理位置布置制漿站，用于灌漿的設(shè)備是BW100/100型高壓灌漿機(jī)。制漿設(shè)備和灌漿設(shè)備的選用都能滿足規(guī)范中對(duì)于灌漿量和灌漿壓力的要求。

（3）灌漿材料：水泥、水、摻合料及外加劑。該工程中用于灌漿的材料為普通硅酸鹽水泥。水泥強(qiáng)度等級(jí)和細(xì)度都應(yīng)滿足規(guī)范的要求，即：水泥強(qiáng)度等級(jí)要大于32.5MPa，水泥細(xì)度的要求是通過(guò)80μm方孔篩的篩余量不大于5%。水泥中不得出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，不得使用堆放過(guò)久的、生產(chǎn)期超過(guò)3個(gè)月等不合格的水泥，同時(shí)在每次使用之前都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。

用于固結(jié)灌漿的水應(yīng)符合規(guī)范中對(duì)于混凝土用水的要求，在制漿時(shí)水溫應(yīng)控制在40℃以內(nèi)。

摻合料和外加劑是根據(jù)施工中灌漿的具體需要進(jìn)行選擇的。而最優(yōu)摻量的判定要通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能確定，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)摻量要交由監(jiān)理工程師進(jìn)行審核批準(zhǔn)。

2.2 施工原則

在同一地段，應(yīng)先進(jìn)行固結(jié)灌漿施工，接著才可進(jìn)行帷幕灌漿，同時(shí)灌漿的過(guò)程應(yīng)按照逐級(jí)加密的方式進(jìn)行。即先后排后內(nèi)排，同一排分成兩道工序，單數(shù)為一序，雙數(shù)為二序。

2.3 灌漿試驗(yàn)

進(jìn)行生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)選擇的施工段是工程的某一段，采用的方法為“孔口封閉灌漿法”。在試驗(yàn)中進(jìn)行質(zhì)量檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)孔壓水試驗(yàn)未能滿足要求，但是出于工期的考慮，經(jīng)過(guò)會(huì)議討論，施工中正式使用的灌注水泥漿液仍采用試驗(yàn)中的配置，灌漿方法依舊采用原膠球阻塞法。

2.4 施工過(guò)程

（1）鉆孔。根據(jù)圖紙中孔位的位置和孔深的大小進(jìn)行鉆孔，根據(jù)需要在監(jiān)理工程師的要求下，部分孔可進(jìn)行適當(dāng)加深。鉆孔中采用的鉆機(jī)為地質(zhì)鉆機(jī)和露天鉆。使用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，孔鉆在91～llOmm之間，終孔的孔徑在75～91mm，使用露天鉆進(jìn)行鉆孔，孔徑為76mm。

（2）壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)中選取的5%的孔，進(jìn)行自上而下逐段做單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，其他孔進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，包括自上而下灌漿的各段和自下而上灌漿的孔底段。

（3）灌漿。該工程中采用的灌漿方式為循環(huán)式，根據(jù)工程具體情況選用的灌漿法有兩種：綜合灌漿法和自下而上分段灌漿法。

（4）灌漿分段及壓力。根據(jù)孔深，進(jìn)行孔的分段灌漿。第1段的長(zhǎng)度為基巖以下1.5m，此處為接觸部位灌漿，第1段灌漿時(shí)膠塞放置的位置為基巖面以下0.5m的地方，此段所使用的灌漿壓力為0.3MPa，灌漿結(jié)束之后漿液進(jìn)行凝固的時(shí)間應(yīng)大于1天。剩下的長(zhǎng)度即分為第2段，灌漿壓力提高到0.5MPa。當(dāng)孔深較深時(shí)，孔可分為3段或更多段進(jìn)行灌漿施工。此時(shí)第1段仍跟前面描述的相同，段數(shù)每增加一級(jí)，灌漿壓力即增加0.2 MPa。4段之后的灌漿壓力保持與第4段壓力相同。

（5）漿液濃度。灌漿施工中所采用的漿液水灰比分別為3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1，3:1為開(kāi)灌水灰比。部分孔在進(jìn)行灌漿時(shí)為了提高漿液的流動(dòng)性，會(huì)添加適量的減水劑。施工前先對(duì)使用的水泥進(jìn)行檢查，采用合格的水泥進(jìn)行漿液配置。漿液濃度的測(cè)定采用的是泥漿比重計(jì)法。

（6）漿液計(jì)量。該工程中是直接采用鋼板尺對(duì)漿液進(jìn)行計(jì)量，施工人員將鋼板尺插入攪拌筒內(nèi)即可測(cè)定。

（7）特殊情況處理。灌漿過(guò)程中可能出現(xiàn)各種問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象時(shí)，可以采用的解決措施有低壓、封堵以及間歇灌漿等技術(shù)。當(dāng)出現(xiàn)灌漿難以結(jié)束的孔段時(shí)，可以采取的解決措施有限流、限量等技術(shù)。

（8）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在規(guī)定的灌漿壓力下，當(dāng)每分鐘的漿液注入量小于0.4L時(shí)，接著在進(jìn)行半個(gè)小時(shí)的注漿，之后即可結(jié)束灌漿。

（9）復(fù)灌。對(duì)于注入量大的孔段，應(yīng)進(jìn)行復(fù)灌施工。在全孔段灌漿施工完成之后，鉆開(kāi)水泥結(jié)石，在重新灌注一次水泥漿液。

（10）封孔。當(dāng)灌漿施工結(jié)束之后，即可進(jìn)行封孔。在封孔之前應(yīng)鉆開(kāi)水泥結(jié)石，并對(duì)全孔段進(jìn)行置換和壓力灌漿封孔。封孔結(jié)束之后還應(yīng)進(jìn)行封孔質(zhì)量檢查。對(duì)于混凝土段的封孔施工，采用的材料為干硬性水泥砂漿，進(jìn)行封填密實(shí)之后對(duì)孔口進(jìn)行二次抹平。

2.5 質(zhì)量檢查

當(dāng)每一區(qū)段內(nèi)的灌漿施工結(jié)束之后，應(yīng)在單孔成果表中將數(shù)據(jù)正確的記錄下來(lái)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制出平面圖和綜合剖面圖。在這些整理的數(shù)據(jù)上交給設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位，由他們定出檢查孔。通常質(zhì)量檢查的孔的數(shù)量為總數(shù)的5%即可，質(zhì)量檢查的時(shí)間通常安排在灌漿結(jié)束5天之后。檢查時(shí)所采用的方法為孔壓水試驗(yàn)。

2.6 取巖芯

進(jìn)行質(zhì)量檢查的孔，可取部分巖芯進(jìn)行檢查。

2.7 聲波測(cè)試

進(jìn)行質(zhì)量檢查的孔，可取部分進(jìn)行聲波試驗(yàn)。

3 質(zhì)量檢查及評(píng)定

3.1 質(zhì)量檢查

進(jìn)行質(zhì)量檢查所采用的方法為逐段做單點(diǎn)壓水試驗(yàn)。除了壓水試驗(yàn)外，還可對(duì)孔進(jìn)行聲波測(cè)試。該工程中固結(jié)灌漿的孔數(shù)達(dá)到1084個(gè)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，選取其中的74個(gè)孔作為質(zhì)量檢查孔，約為總數(shù)量的6.8% 。

3.2 質(zhì)量評(píng)定

通過(guò)對(duì)部分孔的聲波試驗(yàn)可知，灌漿前平均波速為3056.2m/s，灌漿之后聲波的速度提高了24%，平均波速達(dá)到了3802.4 m/s，聲波波速有了相當(dāng)可觀的提高，可見(jiàn)灌漿的效果非常明顯。

固結(jié)灌漿分為兩道工序。一序的水泥漿液?jiǎn)挝蛔⑷肓繛?14.3 kg/m，總的注漿量為1098500kg；而二序的孔中水泥漿液?jiǎn)挝蛔⑷肓繛?08.8 kg/m，總的注漿量為550200kg。對(duì)一序二序進(jìn)行對(duì)比可知，單位注漿量呈遞減趨勢(shì)，二序相對(duì)于一序的遞減率為9.5%，隨著孔序的加密，注漿量不斷減小，這符合正常的規(guī)律，由此可知該工程中固結(jié)灌漿的效果明顯。

從單元情況的角度來(lái)看，二序的單位注漿量明顯比一序的小，只有兩個(gè)單元中出現(xiàn)二序的單位注漿量大于一序的情況，剩下的33個(gè)單元都能符合單位注漿量遞減的正常規(guī)律。說(shuō)明從整體上來(lái)說(shuō)，固結(jié)灌漿效果是滿足要求的。

固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查的合格標(biāo)準(zhǔn)是孔的透水率q值應(yīng)不大于5Lu，并且合格的孔的數(shù)量要達(dá)到80%以上，不合格孔的分布不能集中。通過(guò)對(duì)這74個(gè)孔進(jìn)行質(zhì)量檢查，其結(jié)果是q值平均為2.2 Lu，最大的透水率也低于5Lu。

4 結(jié) 語(yǔ)

該攔河壩工程是使用漿液對(duì)壩基進(jìn)行填充灌注，以提高壩基的強(qiáng)度和防滲性。經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢查以及經(jīng)監(jiān)理工程師評(píng)定，最終的評(píng)定結(jié)果為：35個(gè)單位工程全部為優(yōu)良，優(yōu)良率為100%，該工程固結(jié)灌漿效果顯著，滿足規(guī)范要求。實(shí)踐表明，此方法施工簡(jiǎn)單，成本低廉，值得同類工程參考借鑒。

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10.3969/j.issn.1008-1305.2014.05.022

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1008-1305（2014）05-0063-02

陳文華（1976年-），男，工程師。