濕磨水泥灌漿在高摩贊大壩工程中的應用

(中國水利水電第七工程局有限公司國際工程公司，成都，610213)

1 工程概況

高摩贊大壩坐落在“V”型河谷中，巖基地層為侏羅系黑色頁巖、灰巖夾頁巖及砂質頁，其中右岸裂隙發育，局部區域為多條斷層切割以薄層灰巖為主的透鏡體，壩區巖體為中、弱透水。壩體為碾壓混凝土拱形重力壩，壩頂高程763m，最大壩高133m，壩頂全長231m，壩基高程630m，壩基長30m，壩基寬78m，死水位680m，正常蓄水位743.2m，大壩從左至右分別為左岸推力墩壩段、左岸非溢流壩段、溢流壩段、右岸非溢流壩段及右岸推力墩壩段。

防滲帷幕布置在高程634m(主帷幕深度74m，副帷幕45m)、675m、720m灌漿廊道，各廊道均設置主副兩排帷幕孔，763m高程灌漿廊道設置1排帷幕灌漿孔(后補充2排延伸帷幕)，主帷幕傾向上游，與豎向呈5°夾角，副帷幕豎直，距離下層廊道頂拱3.5m，主帷幕孔距2m，副帷幕孔距2m，主副帷幕排上下游孔距0.8m，水平間隔1m。采用的是分層搭接式的帷幕，搭接長度5m，形成封閉抗滲體。

工程蓄水后，基礎廊道出現較大滲漏，為確保防滲帷幕抗滲效果及耐久性，針對常規漿液灌漿不能滿足壓水檢查要求，采用濕磨水泥灌漿進行補強灌漿，同時針對新的透水率20Lu以下孔段采用濕磨水泥灌漿。

2 灌漿材料

工程采用當地抗硫酸鹽水泥，強度等級不低于42.5MPa，其細度通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%，主要性能見表1-表3。

表1水泥主要物理化學性能試驗成果

注：表中水泥細度為通過80μm方孔篩的篩余量所占百分比。

表2水泥主要力學性質試驗成果

表3各比級水泥漿液性能試驗成果

3 灌漿設備

濕磨水泥漿液采用了長江水利委員會長江科學院研制的GSM臥式水泥濕磨機制備，該型水泥濕磨機電機轉速3000rpm，其細度指標為D97≤40μm，D50≤10μm～12μm。

采用光透攝粒度測試儀對未經過與經過濕磨機的水泥漿液測試結果如表4。

表4濕磨機水泥漿液測試結果

4 灌漿施工

4.1 濕磨細水泥制漿工藝及流程

制漿工藝流程：水+水泥(w∶c=0.5∶1)→高速制漿機→水泥濕磨機→儲漿攪拌機→配漿攪拌機→灌漿泵→灌漿孔段。采用1臺水泥濕磨機制備漿液，水灰比0.5∶1，在制漿站制備完成后輸送到作業面儲漿攪漿機，在作業面調整漿液水灰比制備成直接用于灌漿的漿液。

4.2 施工順序

帷幕灌漿施工程序為：先施工下游排灌漿孔，后施工上游排，灌漿根據設計要求分三序，同排內先施工Ⅰ序孔中的先導孔，再施工其他Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、檢查孔。

4.3 施工工藝流程

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法或孔口封閉灌漿法施工，具體如下：

鉆機就位、固定、調試→φ91mm金剛石鉆頭開孔→第一段鉆進混凝土并入巖2.0m→鉆孔沖洗、簡易壓水→第一段(接觸段)卡塞灌注穩定漿液→鑲鑄φ89mm孔口管→待凝72h→第二段鉆孔、沖洗、壓水→第二段及以下各段卡塞灌注穩定漿(或第二段孔口封閉灌漿→下一段至終孔段循環鉆孔灌漿)→封口灌漿。

4.4 灌漿

4.4.1 灌漿壓力和灌漿方法

(1)灌漿壓力：接觸段和注入率大的孔段分段升壓，一般灌漿段灌漿壓力盡快達到設計值；

(2)接觸段灌漿方法：混凝土蓋板與基巖接觸段灌漿采用擠壓膨脹式橡膠灌漿塞進行卡塞灌漿，灌漿塞卡在基巖接觸面以上混凝土中；

(3)接觸段灌完后埋設孔口管，孔口管埋設待凝后進行下一段的鉆孔灌漿作業；

(4)接觸段以下的灌漿方法：以孔口封閉器塞于孔口，以鉆桿作為射漿管，灌漿時鉆桿置于距孔底不超過50cm處；

(5)孔口管段以下二或三個灌漿段，段長宜短，灌漿壓力遞增宜快；再以下各段段長為5m，按設計最大灌漿壓力灌注。灌漿時要密切觀測注意混凝土蓋板的抬動情況，如抬動超過規定值，經請示設計后采取降壓等適當措施處理；

(6)灌漿過程中注意調整灌漿壓力和注入率相適應，當壓力大于3.0MPa時，注入率宜小于10.0L/min；

(7)灌漿過程中隨時轉動和上下活動灌漿管，回漿要求≥30.0L/min回漿量，防止灌漿管在孔內被水泥漿凝住；

(8)每段灌漿結束后不待凝，繼續進行下一段鉆孔灌漿；

(9)自上而下灌漿分段灌漿法可采用循環式灌漿或純壓式灌漿，灌注穩定性漿液時可采用純壓式灌漿；

(10)自上而下灌漿分段灌漿法時，灌漿塞應阻塞在各灌漿段頂0.5m處，防止漏灌。

4.4.2 漿液水灰比和變漿標準

(1)按灌漿試驗確定或設計批準的水灰比施灌，灌漿漿液由稀到濃逐級變換。帷幕灌漿時，漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七個比級。當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，不得改變水灰比；

(2)當某一比級漿液注入量已達300L以上，或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30L/min時，根據施工具體情況，可越級變濃。

4.4.3 灌漿結束標準

(1)各灌漿段的結束條件為：采用孔口封閉灌漿法和自上而下分段灌漿法時，該灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1.0L/min，繼續灌注30min，灌漿即可結束；

(2)當地質條件復雜、地下水流速大、漿液注入量大、灌漿壓力較低時，持續灌注時間應延長；當巖體較完整、漿液注入量較小時，持續灌注時間可縮短；

(3)長期達不到結束標準時，報請設計共同研究采取適宜方法進行處理。

4.5 特殊情況處理

4.5.1 吸水不吸漿

吸水不吸漿孔段主要集中在高程634m灌漿廊道和其他部位的Ⅱ序孔以及極少數的Ⅰ序孔中。表現為灌前壓水試驗透水率較大，而在灌漿過程中吸漿量很小甚至不吸漿。如某灌漿段透水率194Lu，而灌漿的單位注入量僅為110.9kg/m，另一灌漿段透水率為8.13Lu，而灌漿的單位注入量僅為2.0kg/m，同時采用3∶1濕磨細水泥漿液的可灌性也較差。如此表明圍巖局部細微裂隙非常發育，施工中采用3∶1經過多次濕磨過的水泥漿液，同時增加屏漿時間，更換新鮮漿液灌漿，封堵細密裂隙。

4.5.2 回漿變濃

回漿變濃的異常情況主要發生在對前期的帷幕進行補充灌漿的過程中，灌漿過程中漿液變濃時注入率一般在35L/min～10L/min之間，且灌漿以水灰比3∶1結束居多。參照規范：回漿變濃，宜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。本工程針對細密裂隙，灌漿過程中采用了精磨加工的濕磨細水泥漿液，更換新鮮漿液不少于4次，灌入新鮮漿液時間不少于1h。

5 質量檢查

5.1 質量檢查原則

帷幕灌漿工程的質量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結合對施工記錄、成果分析和檢測測試資料的分析，進行綜合評定。

檢查孔的數量不應少于灌漿孔總數的10%，一個單元工程內至少應布置一個檢查孔。檢查孔壓水試驗的時間應在該部位灌漿結束14d后進行，自上而下分段卡塞進行壓水試驗，采用單點法。工程質量的評定標準為：帷幕透水率不大于3Lu，檢查孔接觸段及其上下兩段的檢查孔，其透水率100%滿足設計規定；其余各段的合格率不小于90%；不合格試段的透水率不超過設計規定的150%且不集中，灌漿質量可認為合格。

5.2 灌漿前后質量檢查情況

對采用常規漿液的634m高程帷幕進行檢查，分別布置4個檢查孔進行壓水試驗，雙層帷幕灌漿范圍(孔深45m以內)透水率2Lu～4Lu，不滿足3Lu合格要求，單層帷幕(孔深大于45m)透水率為6Lu～10Lu，并且有隨深度增加而加大的趨勢。采用濕磨水泥補強灌漿后，在634m高程帷幕布置2個檢查孔進行壓水試驗，透水率均控制在了3Lu以內，另外對于675m高程新灌延伸帷幕，布置2個檢查孔，透水率均在3Lu以內。

6 結語

針對細微裂隙及常規水泥灌漿檢查不合格帷幕，采用濕磨水泥灌漿工藝，包括選用當地水泥作為灌漿原材料；濕磨設備選擇常用灌漿設備，對制備的濕磨水泥漿液細度經常性監控；工藝流程采用自上而下分段灌漿法或孔口封閉灌漿法；并針對常見的吸水不吸漿及回漿反濃現象，采取措施保證灌漿效果。最終經過檢查，帷幕灌漿取得較好效果。