紅旗水庫防滲加固施工中高噴灌漿質量控制

劉宏超

紅旗水庫始建于20 世紀60年代，是一座以防洪、灌溉為主的小（一）型水庫。大壩為黏土斜墻砂殼壩，壩高22.0m。水庫樞紐由大壩、放水涵和溢洪道組成。水庫的防洪標準按照50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核。70年代、80年代分別進行脫險加固。經過多年運行和工程的自然老化，水庫大壩下游存在壩坡滲流出逸點較高、無反濾保護、壩腳滲透破壞等問題，嚴重影響水庫的安全運行。2010年2月經鑒定為“三類壩”，需進行除險加固。通過對設計方案進行經濟與技術的比較和論證，采用高壓灌漿防滲墻方案對水庫壩身進行防滲加固。后經工藝性試驗確定采用高壓擺噴灌漿（擺角60°）防滲墻加固方案。高壓擺噴防滲墻的技術指標為：①墻頂在壩頂高程以下1.2m，墻底進入壩基以下0.50m；②灌漿孔距為0.80m，灌漿體的搭接長度0.20m；③加固墻體的滲透系數k ≤1×10-6cm/s；④加固墻體水泥土的無側限抗壓強度R28≥2.0MPa；⑤采用三管灌漿法施工。高壓灌漿防滲墻屬于隱蔽工程，工序復雜、影響因素多。工序質量好壞直接影響加固效果，為此施工過程中必須牢牢地控制各環節的質量。

一、鉆孔質量控制

1．鉆孔孔位

根據防滲墻的軸線布置，在軸線的兩端設置軸線控制點并引至不受破壞的位置，且加以保護；依據灌漿孔的布置，在墻體軸線上準確地將孔位放出并插入鋼釬標記，保證孔位的偏差在±20mm 范圍內。鉆孔前，先將鉆機鉆頭準確對準孔位，由質檢員復核，經過監理工程師確認準確無誤后，才可開鉆鉆孔，并及時地做好鉆孔施工記錄。

2．鉆孔垂直度

鉆孔的垂直度直接影響高噴墻體的搭接質量，為此必須嚴格控制鉆孔的垂直度。實際操作中，先進行鉆機定位，對中調平，用水準尺調平鉆機平臺使其保持水平，在鉆機機架立桿的豎直方向的兩個側面使用吊錘懸掛垂線來控制垂直度。立桿垂直度調平偏差不大于1/100。鉆進過程中隨時掌握機臺的平整度和機架的垂直度，進而保證鉆孔的垂直度，鉆孔結束后必須經過檢測合格后才可移位進行下一個孔的鉆進。

3．鉆孔護壁

鉆孔采用回轉鉆具，孔徑130mm。鉆孔過程中孔壁采用膨潤土黏土泥漿護壁；在實施鉆進過程中，有時鉆孔中出現孔口不返漿、壩身填土泥漿存在漏失等現象時，這時需鉆孔采取加大進漿護壁泥漿濃度，由正常鉆進時進漿密度1.15g/cm3左右，增大至1.25～1.30g/cm3，以進行壩身堵漏；對于少數加大泥漿濃度仍無明顯效果的，可采用套管護壁跟進鉆進成孔，待下噴射管之前拔出套管。

4．鉆孔的有效深度

高噴灌漿鉆孔的有效深度在設計灌漿深度以下0.30～0.50m。主要是由于高噴灌漿時噴嘴位于噴管底端約有0.15m 的距離。另外，鉆進采用泥漿護壁，鉆孔孔底會有沉淀物淤塞孔底。故采取適當加深有效孔深來保證墻體的有效深度。

二、水泥漿液質量控制

1．水泥原材料

灌漿采用純水泥漿液，水泥選用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥，水泥的品質經檢測其結果見表1。其各項性能指標均合格。

表1 灌漿用水泥檢測結果匯總表

2．水泥漿液

灌漿水泥漿液制備采用高速攪拌機，其轉速大于1200r/min。漿液制備方法采用質量比法，即在攪拌機內先加入定量的水，按照水灰比1 ∶1，加入等量經檢驗合格的水泥，在攪拌機內充分攪拌均勻，攪拌時間控制在30～50s。攪拌好的漿液從攪拌機內放入貯罐內待用，漿液在使用前均過篩避免漿液凝結而堵塞輸漿管。水泥漿液的貯存時間控制在120min 內用完，使用前需要檢測貯罐內水泥漿液密度，使其不得低于1.50g/cm3。

三、灌漿質量控制

1．灌漿工藝參數的確定

在工程灌漿之前，先進行工藝性試驗，確定出本工程的灌漿施工參數見表2。施工過程中應嚴格控制各項施工參數。

表2 高噴灌漿防滲墻施工工藝控制參數表

2．灌漿施工過程中質量控制

（1）將噴漿臺車移至成孔孔位處，下噴射管前先試噴，檢查機械及管路運行情況，無異常后，將噴射管下沉至預定深度處，調準噴射方向和擺動角度。按照規定的控制參數進行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后開始提升噴射。

（2）根據設計要求設定好擺動角度和方向，嚴格控制噴射提升速度為12cm/min，擺動速度為8r/min。

（3）灌漿開始前，需要配備滿足該孔施灌所需要的漿液，嚴禁灌漿過程中漿液貯存不足而造成灌漿中斷。在使用之前適時監測貯漿桶內水泥漿液的密度，避免水泥漿產生離析。

（4）灌漿過程中一旦供漿中斷，需及時查明原因，將噴射管下沉到停漿面以下0.50m 處，待供漿恢復正常后再次提升。

（5）在進漿正常的情況下，當孔口回漿密度變小、回漿量增大，應當降低氣壓并加大漿液密度或進漿量。

（6）施工過程中及時記錄水、氣、漿液地壓力、流量等控制參數，發現異常及時查明原因，采取有效措施予以解決。

（7）高噴灌漿施工結束后，由于灌漿孔內的漿液發生離析析水、沉淀和凝固收縮，高噴固結體的頂部會產生凹穴，需要用漿液及時回灌填補。回灌漿液采用后施工的貯漿溝內的回漿回填，然后使用單獨制備的新濃漿（水灰比0.5 ∶1）進行最終回灌。直至孔口漿面不下降為止。

3．影響高噴灌漿質量問題的處理

（1）灌漿孔串漿：采用間隔跳打法，按照兩序孔進行施工。發生串漿時，立即填堵串漿孔，待灌漿孔結束后，對串漿孔掃孔，進行灌漿。相鄰兩個灌漿孔的施工間隔時間不小于48h，間距控制為4～6m。

（2）孔口不冒漿或斷續冒漿：有時因壩身填土松軟、不密實，可適當進行復噴灌漿；有時因壩體內存在著“交界溝”或“洞穴”等，則應不提升灌漿管，降低灌漿壓力加大灌漿量或進漿濃度，直至孔口正常冒漿為止。

（3）鉆孔局部垂直度偏差較大：為了保證搭接質量，在不改變噴射參數的條件下，分別對相鄰的孔段進行重復2 次復噴，從而加大有效加固長度。

（4）施工過程中斷：在施工過程中因各種因素的影響，導致部分灌漿過程中斷。查明原因后，中斷孔段進行復噴時，應放入停漿面以下0.50m 處，待供漿恢復后再提升，從而保證二次連接處的質量。

四、質量控制效果

（1）高噴灌漿防滲墻完工后，監理工程師核定灌漿單元工程質量全部合格，單元工程優良率為85%，高噴灌漿防滲墻工程質量等級為優良。

（2）墻體鉆孔注水試驗得出：防滲墻體的滲透系數為4.87×10-8～2.26×10-7cm/s，滿足墻體的滲透系數k ≤1×10-6cm/s 的設計要求。

（3）墻體中不同深度處水泥土的無側限抗壓強度值為2.83～9.88MPa，均滿足設計要求。

（4）防滲墻體無損檢測的結果顯示：墻體電性分布較均勻，具有同一電性特征，防滲墻體均勻、連續，完整性較好