北疆山口拱壩固結灌漿施工技術探討

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局， 烏魯木齊 830000)

北疆山口拱壩固結灌漿施工技術探討

全永威

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局， 烏魯木齊 830000)

本文結合北疆山口拱壩的固結灌漿施工情況，對固結灌漿施工方案、流程、施工、特殊情況處理、質量檢查等方面進行分析。

固結灌漿； 施工設計； 施工技術

1 工程概況

北疆山口拱壩位于布爾津河出山口以上4km的“V”形峽谷內。該壩為常態混凝土雙曲中厚拱壩，壩頂高程649m，全長311.506m，建基面高程555m，最大壩高94m，壩頂厚10m，壩底厚27m，厚高比為0.287。水庫總庫容2.21億m3，水庫正常蓄水位646m，水庫死水位620m。

2 工程地質情況

大壩河床地基巖體主要為中泥盆統阿爾泰組(D2a-4)厚層～巨厚層狀灰白色花崗片麻巖，微～新鮮巖體質量屬AⅡ類巖體；兩岸為(D2a-4)厚層～巨厚層狀灰白色花崗片麻巖，局部為(D2a-3)薄層～中厚狀灰黑色黑云母斜長片麻巖，微風化～新鮮巖體質量屬AⅡ、BⅢ1類。

大壩建基面：左岸邊坡基巖強風化水平深度2～3m，縱波速度Vp=1500～2500m/s；弱風化層水平深度10～13m，Vp=2800～3500m/s；微風化至新鮮基巖，縱波速度Vp≥4000m/s，壩基巖體強風化：左岸岸坡水平深度2～3m，河床垂直深度1.4～1.5m，右岸岸坡水平深度2～3m，縱波速度Vp=2000～2800m/s；弱風化：左岸岸坡水平深度10～13m，河床垂直深度7～8m，右岸岸坡水平深度15～19m，縱波速度Vp=3000～3800m/s；微～新鮮巖體縱波速度Vp=4000～5500m/s。兩岸卸荷帶水平深度1.8～3m。

由于地質構造原因，存在不同程度斷層和裂隙，為了提高基礎整體性和抗滲能力，壩基基礎要進行固結灌漿處理。

3 固結灌漿施工設計

3.1 設計要求

固結灌漿要求在有混凝土蓋重條件下進行，部分固結灌漿可在無蓋重下進行。河床段固結灌漿要跟隨基礎墊層混凝土的澆筑而分塊進行，兩岸邊坡固結灌漿跟隨混凝土澆筑自下而上進行，灌漿分兩次施工。對基礎出露的小斷層、裂隙影響范圍內需加密加深鉆孔，加強固結灌漿。

3.2 固結灌漿施工方案

固結灌漿孔鉆孔主要采用AtalsRoc-742型液壓鉆及QZ-100型潛孔鉆，灌漿施工采用SGB6-10型和3SNS型灌漿泵。采用集中制漿、供漿；固結灌漿一般使用按次序加密、從上到下的分段施工、在打孔內部循環的方法施工，固結灌漿原則上采用一泵一孔的形式。當出現鄰近孔相互串漿時，則可采取群孔并聯灌漿的形式，并聯的孔數不多于3個。

4 固結灌漿施工

4.1 固結灌漿施工流程

固結灌漿前，先選一合適地段做固結灌漿試驗，以確定壓力、灌液水灰比、漿液變換等施工及工藝參數。按物探測試孔、抬動觀測孔、固結灌漿Ⅰ序孔、固結灌漿Ⅱ序孔、質量檢查孔順序進行，施工工藝流程如下圖所示：

施工工藝流程圖

a.放樣：根據冷卻水管和監測儀器實測布置圖，對原固灌孔位進行校核，遇到與冷卻水管重疊或接近的灌孔，應適當調整固灌孔位，避免鉆孔時將冷卻水管和監測儀器打斷。用全站儀精確定位各鉆孔，標明孔號。

b.鉆孔：所有鉆孔均統一編號和分序，鉆孔孔徑選用42mm、76mm，孔深達到設計要求，鉆孔分段與相應的灌漿分段相對應。鉆孔時，要嚴格控制孔斜，對輔助帷幕的固結孔及周邊儀器、止水片、冷卻水管等，進行孔斜測量，最大允許偏差小于10cm。對壩塊冷卻水管或儀埋設施較多的部位，應在混凝土澆筑前埋設孔口管，以保證孔向的準確，并避免打穿壩體內的各類儀埋設施。

c.沖洗：固結灌漿前進行孔壁沖洗和裂隙沖洗。單孔采用壓力水脈動方式沖洗，串通孔采用風水聯合沖洗。沖洗壓力：水壓為灌漿壓力的80%，最大允許值為1MPa；風壓為灌漿壓力的50%，最大允許值為0.5kPa。當沖洗回水澄清后10min，并且每個孔的沖洗時間大于等于0.5h，串通孔的沖洗時間多于2h，此時可以視為沖洗結束[1]。

d.壓水試驗：選灌區總孔段數的5%作單點法壓水試驗，其余孔段作簡易壓水試驗。壓水試驗壓力為80%的灌漿壓力，如80%的灌漿壓力超過1MPa時，采用1MPa。

單點法壓水試驗：在穩定的壓力下，每5min測讀一次壓入流量，連續4次讀數其最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min，以最終讀數作為計算巖體透水率q的計算值；簡易壓水試驗：在穩定壓力下，壓水30min，每5min測讀一次壓入流量，取最終讀數為計算巖體透水率q的計算值[2]。

4.2 固結灌漿

固結灌漿作業應該在壓水試驗結束24h內進行。分段灌注，岸坡接觸段，段長為2m，其余分段段長以5m為主，遇特殊情況時，作適當縮短或加長，加長后段長控制在8m以內。灌漿時，應盡快達到設計壓力，基巖透水率、注入率較大的孔段及斷裂發育部位，采用分級升壓。按每0.05MPa一級升壓，每級壓力的純灌時間大于15min，直至達到設計壓力。

灌漿采用水泥漿液為主，水灰比采用7個比級，開灌水灰比一般采用5∶1。灌漿過程中，漿液比重應該每隔半小時一測，若發現漿液回濃時，則應改為每隔15min一測。

漿液變換標準為灌漿過程中，當灌漿壓力保持不變，注入率均勻減少，或當注入率不變，壓力均勻升高時，灌漿工作持續，不改變水灰比；在正常灌注條件下，當某一級水灰比的漿液單孔注入量達300L以上，群孔達600～1200L或灌注時間已超過1h，而灌漿壓力和注入率均無明顯改變時，變濃一級水灰比灌注；當注入率大于30L/min時，根據具體情況實行；當注入率大于50L/min以上時，根據具體情況改用水泥砂漿灌注，當注入率小于10L/min后再改用水泥漿液；漿液水灰比改變后，如灌漿壓力突增或灌漿注入率突減到原注入率的一半以下時，立即回稀到原級水灰比進行灌注，并查明原因[3]。

在設計標準的壓力之下，當注入率單孔不大于0.4L/min，群孔不大于0.8/min時，繼續灌注半小時后，灌漿可以結束；如果灌漿過程中回漿變濃，改用回濃前水灰比的新漿進行灌注，如果回濃繼續，繼續灌注半小時為止；如果出現灌漿中斷，應盡早恢復灌漿，恢復灌漿時，使用開灌水灰比的漿液灌注，如注入率與中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注，如注入率比中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應在全孔灌漿結束后，進行全孔復灌，達到上述要求后結束灌漿作業[4]。

使用壓力灌漿法進行封孔，孔內的浮漿以及污水應該在漿液凝固之后盡快清理干凈，回填密實時用200號水泥砂漿。

4.3 特殊情況處理

a.在固結灌漿過程中，特別是采用無蓋重方式施工時，如：地表發生冒(漏)漿現象時，一般可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌注等方法處理，必要時應采取嵌縫、地表封堵方法處理。

b.在鉆孔穿過斷裂構造發育帶，發生塌孔、掉塊或集中滲漏時，應立即停鉆，查明原因，采取縮短段長進行灌漿處理。

c.在鉆孔過程中，如不慎打斷混凝土冷卻水管時，應立即停鉆。采用沉淀管等工具清除孔內殘渣，防止冷卻水管被堵塞；降低冷卻水通水流量，打斷冷卻水管的灌孔(原孔)先用栓塞封堵孔口，保證通水正常，在監理工程師指定的位置重新鉆孔。

d.灌漿過程中，灌漿壓力或注入量突然改變較大時，應立即查明原因。發現與灌漿孔串通時，查明串通部位和串通量。定期對回漿管回漿水灰比進行檢查，當發現回漿失水變濃時，應換用相同水灰比的新漿進行灌注，若效果不明顯，延續灌注30min可停止灌注，其回濃情況應反映在灌漿綜合成果表中，并及時上報監理工程師。

e.在固結灌漿施工時，對孔口有涌水的孔段，灌漿前應測記涌水壓力和涌水量，根據涌水情況，采取相應措施綜合處理。

f.灌漿工作應連續進行，如因故中斷應盡早恢復灌漿，恢復灌漿時，使用開灌水灰比的漿液灌注；如注入率與中斷前相近，可改用中斷前水灰比的漿液灌注；如注入率比中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應報告監理工程師，研究相應的處理措施。

4.4 灌漿質量檢查

a.在灌漿單元施工結束后3d內，向監理工程師提交初步整理的灌漿資料，由監理工程師審核并確定檢查孔位置，進行固結灌漿施工質量檢查。檢查孔孔徑為76mm，檢查孔要求鉆芯取樣，鉆取的巖芯，按取芯次序統一編號，填牌裝箱，并繪制鉆孔柱狀圖并進行巖芯描述。

b.固結灌漿質量檢查采用灌前灌后測量巖體波速或靜彈性模量，并結合分析灌漿孔和檢查孔的鉆孔取芯以及壓水試驗和灌漿試驗成果的方法進行綜合評定。

c.巖體波速或靜彈性模量法測試，應在該部位灌漿結束14d和28d后進行。檢查孔的數量不應少于灌漿孔總數的5%，一個單元工程內至少應布置一個檢查孔。

d.固結灌漿質量的壓水試驗檢查合格標準：在上游帷幕中心線上下游各10m范圍內及壩趾周圍10m范圍內檢查孔透水率不大于1Lu，其他范圍內透水率不大于3Lu，其孔段合格率應在85%以上；不合格孔段的透水率值分別不超過1.5Lu和4.5Lu，且不集中，灌漿質量可認為合格。檢查孔壓水試驗采用“五點法”。

e.固結灌漿聲波測試值應85%達到設計標準，達不到設計標準的85%的測試值數量不得超過總數量的3%，且不集中。

f.對于檢查后質量達不到要求的固結灌漿部位，將按設計及監理人的要求進行補灌，直到符合驗收標準為止。檢查孔壓水試驗完成后均須進行灌漿和封孔。

5 結 語

水利工程的固結灌漿施工技術是一項比較成熟的技術，但對參與施工各方人員的責任心有很高的要求，為確保固結灌漿的施工質量，該拱壩在固結灌漿施工時，給每臺灌漿泵配置一臺“GJY-Ⅳ型”灌漿自動記錄儀，這臺儀器可以及時準確地提供灌漿的原始資料，防止人為對原始資料進行造假，保證了施工質量，達到了固結灌漿的目的。

[1] 陳功民.水利工程中堤壩灌漿防滲加固技術[J].河南科技，2010(9).

[2] 王大輝.某二級水電站壩基固結灌漿和帷幕灌漿施工技術[J].中國新技術新產品，2010(10).

[3] 萬兆龍.水利水電工程基礎施工灌漿技術分析[J].科技資訊，2009(12).

[4] 朱錄才.灌漿施工技術在水利工程中的應用[J].科技傳播，2011(2).

Discussion of Consolidation Grouting Construction Technology in Beijiang Shankou Arch Dam

QUAN Yong-wei

(XinjiangIrtyshRiverBasinDevelopmentEngineeringConstructionBureau,Urumqi830000,China)

In this paper, consolidation grouting construction condition in Beijiang Shankou Arch Dam is used to analyze consolidation grouting construction program, flow, construction, special condition treatment, quality inspection and other aspects.

consolidation grouting; construction design; construction technology

TV543

A

1005-4774(2014)07-0010-04