(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司 合肥 230000)
帷幕灌漿(curtain grouting)的工作原理是將一定配比的膠凝材料漿液通過(guò)灌漿設(shè)備灌入待治理的巖體或土層中,漿液會(huì)填補(bǔ)巖土層的裂隙、孔隙,形成連續(xù)的阻水帷幕,從而達(dá)到減小滲流量和降低滲透壓力的目的。目前工程中使用的膠凝材料主要是水泥,在特殊情況時(shí)也會(huì)使用高分子化學(xué)溶液,對(duì)砂礫石地基多用水泥粘土漿液。
水利工程中閘壩的巖石或砂礫石地基中多面臨滲漏等問(wèn)題,需要采取工程措施減小滲流量和降低滲透壓力,20世紀(jì)以來(lái),帷幕灌漿一直是水工建筑物地基防滲處理的主要手段,對(duì)保證水工建筑物的安全運(yùn)行起著重要作用。帷幕灌漿施工完成后帷幕頂部與混凝土閘底板或壩體連接,底部深入相對(duì)不透水巖層一定深度,灌漿帷幕會(huì)和工程主體以及其下的不透水地層聯(lián)合組成阻水體有效地阻止或減少地基中地下水的滲透;同時(shí)帷幕還可與位于其下游的排水系統(tǒng)共同作用,有效降低滲透水流對(duì)閘壩的揚(yáng)壓力,提高閘壩的穩(wěn)定性。
本文以淮河支流某中型水閘水利工程帷幕灌漿為例,通過(guò)聲波測(cè)試、鉆孔電視及壓水試驗(yàn)等檢測(cè)手段對(duì)帷幕灌漿施工質(zhì)量檢測(cè),綜合評(píng)價(jià)灌漿施工質(zhì)量。
淮河支流某中型水閘是具有蓄水、行洪等功能,工程等別為Ⅱ等,主要建筑物為2 級(jí),次要建筑物為3 級(jí),臨時(shí)建筑物為4 級(jí),設(shè)計(jì)泄洪流量1420m3/s,主河槽采用5 孔、單孔凈寬8m 開敞式水閘結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)閘底板基面高程20.1m(85 國(guó)家高程基準(zhǔn)),基面以下為風(fēng)化砂巖。
帷幕灌漿中心線沿上游右邊翼墻右邊緣至閘底板,再沿閘底板上游側(cè)邊緣至上游左側(cè)翼墻到翼墻左邊緣結(jié)束。灌漿孔孔間距1.0m,孔深4.8m,帷幕伸入相對(duì)不透水層至少2m,控制標(biāo)準(zhǔn)按透水率q<5lu,采用三序法施工,灌漿采用循環(huán)法,自上而下分段灌漿,灌漿壓力取0.3~0.5MPa。
聲波波速檢測(cè)是以研究彈性波在巖土介質(zhì)中的傳播特征為基礎(chǔ)。當(dāng)波的傳播介質(zhì)發(fā)生變化是波的傳播特征也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。正是由于波的傳播具有這一特性,所以當(dāng)巖土介質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和密度等因素發(fā)生變化時(shí),聲波的傳播速度、能量衰減及頻譜成分等都將發(fā)生相應(yīng)的變化,在彈性性質(zhì)不同的介質(zhì)分界面上還會(huì)發(fā)生波的反射和折射。因此,用聲波儀器探測(cè)聲波在巖土介質(zhì)中的傳播速度、振幅及頻譜特征等,便可推斷被測(cè)巖土介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和致密完整程度。一般說(shuō)來(lái),越是致密的物體,聲音在其中的傳播速度越快。

圖1 31#孔灌漿前后聲波波速對(duì)比圖

圖2 39#孔灌漿前后聲波波速對(duì)比圖

表1 灌漿前后聲波波速對(duì)比表

表2 壓水試驗(yàn)成果匯總表
在對(duì)帷幕灌漿質(zhì)量的檢測(cè)中需要對(duì)同一地段隨機(jī)選取鉆孔在灌漿前和灌漿后進(jìn)行聲波測(cè)試,通過(guò)對(duì)比灌漿前后波速的變化評(píng)價(jià)灌漿質(zhì)量。
本次檢測(cè)選取了將兩個(gè)鉆孔(31#和39#孔)進(jìn)行波速檢測(cè),將灌漿前、灌漿后所測(cè)波速繪制在一起。波速圖見(jiàn)帷幕灌漿聲波測(cè)試成果圖1、圖2。對(duì)同孔灌漿前、灌漿后波速加以對(duì)比計(jì)算得出灌漿檢測(cè)效果聲波成果表1。表1反映出同孔灌漿后聲波波速增加情況(注:深度0~2.2m 段為閘室混凝土底板)。
對(duì)比鉆孔灌漿前、后聲波波速測(cè)量結(jié)果看出,灌漿后波速明顯增加,平均增幅10.4%,說(shuō)明灌漿后原地層內(nèi)的裂隙或破碎內(nèi)被水泥漿充填,地層密實(shí)性得到有效提高,帷幕灌漿效果良好。
鉆孔電視是在與聲波測(cè)試相同的孔內(nèi)進(jìn)行測(cè)試進(jìn)行電視錄像,通過(guò)鉆孔電視可以直觀地查看帷幕灌漿后水泥漿充填裂縫情況,本次檢測(cè)通過(guò)對(duì)電視錄像成果可以看出,鉆孔內(nèi)水泥漿充填效果良好,未發(fā)現(xiàn)未被充填的裂隙或破碎帶。
壓水試驗(yàn)是利用水泵,將清水壓入鉆孔試驗(yàn)段,根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)壓入的水量和施加壓力大小的關(guān)系,計(jì)算巖體相對(duì)透水性的試驗(yàn)。通過(guò)透水性評(píng)價(jià)工程質(zhì)量。本次分別選定與聲波測(cè)試相同的孔內(nèi)進(jìn)行壓水試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
孔內(nèi)壓水試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求合格標(biāo)準(zhǔn)透水率q <5Lu。
(1)通過(guò)灌漿前、后聲波波速測(cè)量對(duì)比,灌漿后波速明顯增加,說(shuō)明裂隙或破碎內(nèi)被水泥漿充填,地層較密實(shí),帷幕灌漿效果良好;通過(guò)電視錄像成果可以看出,鉆孔內(nèi)水泥漿充填效果良好,未發(fā)現(xiàn)未被充填的裂隙或破碎帶;檢測(cè)的2 個(gè)鉆孔,孔內(nèi)壓水試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)綜合鉆孔聲波測(cè)試、鉆孔電視錄像和壓水試驗(yàn)可以得出,帷幕灌漿質(zhì)量較好,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
(3)通過(guò)采用傳統(tǒng)壓水試驗(yàn)與現(xiàn)代物探技術(shù)等多種手段結(jié)合,并相互驗(yàn)證、綜合評(píng)價(jià)更能準(zhǔn)確地判定帷幕灌漿的施工質(zhì)量。傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法與現(xiàn)代化的技術(shù)手段相互結(jié)合,相互印證,綜合評(píng)價(jià)的工作方法能夠提高檢測(cè)成果的準(zhǔn)確性,為檢測(cè)工作提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,這種多手段綜合的工作方法在工程質(zhì)量檢測(cè)行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。