石板溝水庫工程帷幕灌漿施工技術(shù)探究

馬 麟 甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司工程師

1 案例基本概況

石板溝水庫是當(dāng)?shù)胤浅Ｖ匾墓こ讨唬淇傮w容量超過了190萬m3，設(shè)置有擋水大壩、泄水建筑物、引水建筑物等不同等級建筑，同時也設(shè)置了相應(yīng)等級的臨時性建筑。此水庫的工程抗震防裂度達(dá)到了8度。

2 帷幕灌漿施工技術(shù)分析

2.1 施工現(xiàn)場布設(shè)

2.1.1 鉆機排列

根據(jù)工期要求，本項目帷幕灌漿要先進(jìn)行防滲墻段灌漿施工。灌漿前采用150型履帶式鉆機在防滲墻體鉆孔，孔位間距1.5 m，并預(yù)埋89 mm鍍鋅管，防止在基巖鉆孔和灌漿過程對混凝土防滲墻造成二次破壞。完成某單元工程灌漿后，根據(jù)規(guī)范要求檢查鉆孔壓水，依次推進(jìn)，再進(jìn)行左右壩基鉆孔灌漿，最后進(jìn)行左右壩肩和灌漿平洞鉆孔灌漿[1]。

2.1.2 灌漿系統(tǒng)布置

按照不同的施工順序可以將其分成“制漿系統(tǒng)”、“灌漿系統(tǒng)”等部分，具體流程如圖1所示。

圖1 灌漿系統(tǒng)流程示意圖

2.1.3 排漿系統(tǒng)

沿灌漿軸線方向設(shè)置排漿導(dǎo)槽及廢漿收集池，將鉆孔廢水、廢漿、沖冼鉆孔排出的漿液經(jīng)由排漿導(dǎo)槽流入廢漿收集池，經(jīng)二級沉淀后排入監(jiān)理人指定的排漿場所。施工期間的廢水、渣、漿等由專職人員定期集中處理。

2.1.4 水、電系統(tǒng)布置

第一，為了保證施工的順利進(jìn)行，設(shè)置1個主電柜和2～3個分電柜，主要是通過分電柜對各個施工工序進(jìn)行供電。為了保證供電安全性，采取絕緣良好的可移動式電纜。

第二，鉆孔灌漿施工用水采用天然河道水，在天然河道相應(yīng)位置設(shè)置集水坑，用水泵將水抽至各機臺。

2.2 施工方法和工藝流程

2.2.1 鉆孔施工

灌漿孔鉆孔，選用XY-2型回轉(zhuǎn)鉆機，根據(jù)所穿越地層的不同選用不同的鉆具。帷幕灌漿的鉆孔采用回轉(zhuǎn)式鉆機和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭。機械造孔砼防滲墻內(nèi)，埋設(shè)直徑89 mm鍍鋅管，沿軸線布置，管距1.5 m。在鉆孔前，先對孔位進(jìn)行復(fù)測，以確保孔位偏差小于10 cm。鉆機安設(shè)采用羅盤和水平尺校正，確保鉆機水平鉆桿垂直。為了確保鉆孔質(zhì)量，需要采取必要的防斜對策，最大程度地確保灌漿孔孔底偏差滿足設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。

要對整個帷幕灌漿孔進(jìn)行斜度測量，正常情況下間隔5 m進(jìn)行一次偏斜測量，并進(jìn)行記錄，特別要注意上部10 m的偏差。在測斜過程中一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔偏差超出規(guī)定，要立即進(jìn)行糾偏，若是糾偏無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，就要根據(jù)監(jiān)理人員的批準(zhǔn)將此孔作廢，重新進(jìn)行鉆孔[2]。

2.2.2 鉆孔沖冼

第一，為了保證灌漿質(zhì)量，灌漿前要對鉆孔實施必要的清理。對于復(fù)雜區(qū)域，在進(jìn)行鉆孔沖洗時需要嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及試驗情況實施。

第二，可以通過導(dǎo)管來實施灌漿孔沖洗，要用大水流按照從內(nèi)到外的順序進(jìn)行沖洗。沖洗到回水變清之后的10分鐘為止。

第三，對于灌漿孔來說，在正式灌漿之前需要通過壓力水對裂隙實施沖洗，一般情況下保證沖洗壓力＝3/4灌漿壓力。一般情況下，灌漿孔沖洗時按照以下流程進(jìn)行：鉆孔達(dá)到設(shè)定深度后將巖芯取出，之后將鉆具下滲到孔底并通過水流對其實施沖洗，確保回水流清澈后進(jìn)行灌漿管及相關(guān)附件的安裝，最后通過壓力水實施沖洗，直到回水變清為止。

第四，為了保證鉆孔安全性，在鉆孔時如果周圍存在正在灌漿的孔，或者完成灌漿但是時間＜24 h，就要避免對新鉆孔進(jìn)行裂隙沖洗。完成灌漿孔的裂隙沖洗后要馬上實施灌漿，若是由于特殊原因?qū)е鹿酀{中斷24 h以上，就要在二次灌漿之前對裂隙再次進(jìn)行沖洗[3]。

2.2.3 壓水試驗

一般情況下,壓水試驗要在完成鉆孔裂隙沖洗后、開始灌漿之前進(jìn)行，為了確保安全性，要對檢查孔、灌漿孔都實施壓水試驗。在帷幕灌漿實施過程中，不管采取何種灌漿方法都要按照從上到下的順序?qū)ο葘?dǎo)孔進(jìn)行卡塞，同時要參照具體施工圖紙實施壓水試驗。

可以在完成裂隙沖洗后實施簡單的壓水試驗，一般按照80%灌漿壓力來進(jìn)行壓水試驗，保證壓水時間在20 min以上，間隔5 min對壓水流量進(jìn)行相應(yīng)的測讀，將最終的流量當(dāng)作計算流量，通過透水率指標(biāo)表示試驗結(jié)果。

2.2.4 漿液制備

第一，制漿材料稱重。灌漿所需的各種材料均要過稱計量，水泥固相材料采用重量稱重法，液體材料采用體積測量法。所用磅稱、容器、計量表等，經(jīng)過計量部門率定合格后才予使用。

第二，漿液攪拌。漿液制備材料稱量和記量后，將其投入到制漿機（制漿站主要采用高速制漿機）當(dāng)中，確保每種漿液都充分?jǐn)嚢韬螅瑢{液密度進(jìn)行檢測。在每一個注漿點通過低速制漿機＋慢速攪拌貯漿系統(tǒng)進(jìn)行施工，這樣能夠避免漿液的沉淀。正常情況下高速制漿機的攪拌時間≥30 s，普通低速制漿機攪拌時間≥3 min，為了保證漿液的質(zhì)量，制備完的漿液要在4 h內(nèi)用完。

2.2.5 帷幕灌漿施工

第一，灌漿壓力以及灌漿方法。需要按照分序加密的方式實施灌漿，在施工時要從上到下進(jìn)行分段灌漿。一般按照第一段2.0 m、第二段3.0 m、第三段及之下5.0 m的長度實施灌漿，出現(xiàn)特殊情況時，要一定程度地增、減長度，控制長度小于等于10 m。施工時采取循環(huán)方式，進(jìn)漿管距孔底為0.5 m左右，如圖2所示。

圖2 循環(huán)式灌漿示意圖

第二，帷幕灌漿壓力值以安裝在孔口回漿管路上的智能型灌漿壓力傳感器讀數(shù)為準(zhǔn)，同時在回漿管路上安裝壓力表與智能型灌漿壓力傳感器讀數(shù)進(jìn)行比較，若誤差＜0.08則以智能型灌漿壓力傳感器讀數(shù)為準(zhǔn)，否則就要對現(xiàn)場所用設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定，合格后方可使用。

第三，本項目采用自上而下分段灌漿法，灌漿時將灌漿塞塞在孔口處，進(jìn)行下段灌漿時對上段有補強復(fù)灌作用，以保證灌漿質(zhì)量。

第四，灌漿壓力由試驗確定，自上而下分段逐級加壓，具體壓力由試驗結(jié)果確定，盡可能取大值（經(jīng)試驗段灌漿及檢查孔壓水試驗總結(jié)得到本項目第一段灌漿壓力暫定為0.3 MPa，第二段暫定為0.4 MPa，第三段至第十段暫定為0.6 MPa，第十段以上暫定為0.7 MPa）。灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計壓力，接觸段和注入率大的孔段分段升壓。

第五，為了保證灌漿作業(yè)施工在允許的范圍內(nèi)順利進(jìn)行，灌漿施工時，施工方需配備自動灌漿記錄裝置，以便獲得可靠的灌漿壓力、漿液配比等施工參數(shù)的配套采集[4]。

2.2.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

第一，帷幕灌漿主要按照從上到下的順序分段實施，在保證最大設(shè)計壓力的情況下，若是注入率≤1.0 L/min，要持續(xù)灌漿半小時才能完成灌漿。

第二，若是很長時間后也不滿足灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，要上報監(jiān)理人員進(jìn)行解決。

2.2.7 灌漿孔封孔

第一，完成全部灌漿孔的注漿后，要及時向監(jiān)理人員申報檢驗，確保灌漿孔合格后才可以實施封孔。

第二，帷幕灌漿主要按照從上到下的順序?qū)嵤┕酀{，可以通過分段壓力灌漿封孔法實施灌漿。

2.2.8 帷幕灌漿質(zhì)量的檢查驗收

第一，在進(jìn)行帷幕灌漿質(zhì)量檢查時，主要通過檢查孔水壓情況來進(jìn)行，同時要參照鉆孔、取芯、灌漿等相應(yīng)內(nèi)容。

第二，在進(jìn)行檢查孔設(shè)置時要遵照監(jiān)理人員指令，一般情況下，鉆孔要在如下位置進(jìn)行：帷幕中心線位置、鉆孔偏斜較大位置、斷層和大孔隙等地質(zhì)條件較復(fù)雜區(qū)域。

第三，為了保證所檢查孔具有代表性，要確保帷幕灌漿檢查孔數(shù)量≥10%灌漿孔，同時也要保證每個單元設(shè)置1個及以上檢查孔。一般情況下，在完成灌漿14天后實施相應(yīng)的壓水試驗，只有每個段合格率≥90%，整體的帷幕灌漿才算合格[5]。

3 結(jié)語

對于現(xiàn)代水庫工程來說，帷幕灌漿施工是非常重要的一環(huán)，對于提升水庫工程質(zhì)量、保證水庫工程安全具有非常重要的作用。本文主要以石板溝水庫工程為例，分析帷幕灌漿施工技術(shù)方面的內(nèi)容，希望通過本文的介紹能夠?qū)︻愃乒こ烫峁┮欢▍⒖己蛶椭瑢τ谔嵘畮旃こ藤|(zhì)量具有現(xiàn)實意義。