帷幕灌漿初期防滲效果檢測中壓水試驗的應用

胡小云

(江西贛禹工程建設有限公司，南昌 330209)

0 引 言

帷幕灌漿對防滲處理工藝要求較高，且屬于隱蔽性工程，很難直接進行灌漿加固效果的檢驗，為加強其施工質量控制，必須在帷幕形成后進行防滲效果檢測。壓水試驗是探查巖土工程巖層裂隙及滲透性的常用方法，通過壓水試驗以測定帷幕結構透水性、試驗段透水率參數，為巖體滲透特性評價及帷幕灌漿防滲效果檢測提供基礎資料。壓水試驗邊界條件較為復雜，在進行試驗壓力、滲透系數和巖體透水率等參數確定時，通常在計算模型及邊界條件設置中予以簡化處理，可能引起相關參數取值與工程實際狀態一定程度的偏離，為此，必須通過相應統計學手段檢視偏離程度，以保證試驗結果的準確性。

1 工程概況

中坊水庫位于廣昌縣城東面約3km處，座落在盱江鎮順化村的雷公灣盱江支流長橋港上，壩址以上控制流域面積131.6km2。水庫樞紐工程等別為Ⅲ等，永久建筑物為3級，水庫死水位140.00m，相應庫容210×104m3；水庫正常蓄水位159.00m，相應庫容1750×104m3；設計洪水位159.58m(P=2%)，相應庫容1828×104m3，校核洪水位162.17m，相應庫容2255×104m3。屬于以灌溉為主，兼顧防洪、發電、養殖、水土保持等綜合利用的中型水庫?，F狀溢洪道位于中坊水庫主壩與副壩之間，距主壩大壩右端50m，控制段采用寬頂堰，有閘控制。溢洪道場址區地下水類型主要為基巖裂隙水，第四系孔隙潛水不甚發育，溢洪道襯砌混凝土強度不滿足現行規范要求；進口段左邊墻、泄槽段底板和兩側邊墻和挑坎存在裂縫、破損等質量缺陷。此次除險加固主要折除重建溢洪道控制段，并在控制段兩側設刺墻，控制段底板及刺墻底進行帷幕灌漿。

2 試驗準備

2.1 試驗目的

各灌漿孔帷幕灌漿初期全孔應進行壓水試驗，試驗目的主要在于了解地質條件、巖層分布和在灌漿壓力下巖層吸漿量的情況、檢查各次序灌漿孔的透水率值在灌漿次序增加而逐漸減少的規律；了解各段的灌漿變化情況、有無異常的變化，如有異常以便采取相應的措施；通過壓水試驗檢驗灌漿方法的適用性及灌漿段長；了解各灌漿段在灌漿前的滲透性，便于備料和漿液初始配合比設計。

2.2 試驗設備

中坊水庫溢洪道控制段底板及刺墻底帷幕灌漿壓水試驗主要采用XY-1A型油壓鉆機并配備直徑89mm的金剛石鉆具；止水栓塞則使用單管頂壓式栓塞；供水設備選用出水均勻、壓力穩定的水泵，并在其出口處安裝容積至少5L的穩壓空氣閥；量測用壓力表應反應靈敏，且卸壓后指針能快速歸零；流量計必須能在1.5MPa壓力下正常運行，且其量測范圍必須與水泵出力相吻合。

3 試驗過程及結果

壓水試驗是在裂縫沖洗后灌漿前24h內分段進行，水壓按照灌漿壓力的80%確定，當水壓超出1MPa時，則按1MPa水壓力進行壓水試驗。壓水試驗孔可與先導孔結合使用，并按先導孔數的10%為壓水試驗孔。在壓水試驗設備安裝完成后通過調節閥以調整試驗段壓力，待壓力達到預定值后穩壓。根據水表所顯示的流量按照1min的時間間隔觀測，并待流量無明顯變化時進行流量數據的分析：五次流量讀數內最大和最小值之差若低于最終流量值的10%，則應結束試驗，取流量最終值為試驗值。重復進行上述步驟，直至完成對應孔段壓水試驗[1]。

3.1 可灌性檢測

水庫溢洪道因地質條件、工程規模、施工水平等不同，防滲處理要求也不盡相同，在帷幕灌漿初期為獲得合理的控制參數，必須結合工程所處巖層進行分區，明確試驗地點，展開壓水試驗，保證試驗位置的合理性及試驗結果的代表性。在中坊水庫溢洪道堰頂及刺墻頂0+126.32-0+133.54及0+185.36-0+225.40段按照4.5m間距布設試驗孔位，并按照三點五段法進行壓水試驗，以驗證溢洪道控制段底板及刺墻底基巖層的可灌性[2]。

裂隙沖洗和壓水試驗結果是巖體裂隙發育及透水性的反應，根據試驗所得出的注水量，進行帷幕灌漿加固深度及分段灌漿壓力值的驗證。該水庫溢洪道各次序孔透水率分布情況試驗結果詳見表1。

表1 各次序孔透水率分布情況

根據以上對各次序孔透水率分布情況的統計及透水率頻率曲線的分析可以看出，該水庫溢洪道巖體透水率主要分布在10-100Lu區間，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔巖體透水率在相應區間占比分別為62.5%、66.67%和47.06%。試驗結果表明該加固段巖層裂隙發育，且局部地質條件不良，通過帷幕灌漿可起到一定的防滲加固效果。

3.2 壓力-流量關系曲線

針對該水庫溢洪道除險加固段YS1檢查孔壓水試驗結果繪制其壓力-流量關系曲線，具體見圖1，并從裂隙狀態及流態兩個方面進行滲漏情況分析。結果表明，YS1檢查孔01段為層流型，裂隙壓力小而未發生明顯變化；02段為充填型，裂隙狀態改變且部分受微小顆粒堵塞而處于半封閉狀態；03-08段均為紊流型，壓力流量為非線性關系，但裂隙狀態變化不大。壓水曲線在試驗過程中并未出現明顯沖蝕和擴張，表明裂隙在壓力作用下并未出現彈性擴張和滲透增大等情況，且巖體基本呈半封閉狀態，灌漿效果和質量有保證[3]。

圖1 YS1檢查孔壓力-流量關系曲線

帷幕灌漿工程量大，對全部鉆孔取芯樣檢查并不現實，為此，主要根據設計要求進行該水庫溢洪道待加固段帷幕灌漿初期防滲質量檢查孔取芯數量的確定。對于YS1檢查孔而言，當設計壓力取0.3MPa、0.6MPa及1.0MPa時，流量以正相關趨勢變動，但呂榮值較為穩定，始終不超過5Lu。結合壓水試驗結果和地質芯樣進行帷幕灌漿質量的綜合評定，YS1檢查孔壓水試驗檢測統計結果(表2)表明，該水庫溢洪道待加固段巖體滲透性和壓力-流量關系曲線分析結果基本一致。

表2 YS1檢查孔壓水試驗檢測結果統計

4 結 論

綜上所述，水庫大壩溢洪道帷幕灌漿加固屬于隱蔽性工程，考慮到水庫大壩溢洪道巖層具有較大的可變性，帷幕灌漿施工及其與巖層間的作用機理較難把握，故灌漿加固質量事故出現率也較高，壓水試驗是當前灌漿施工技術參數確定、質量控制及防滲效果檢測的主流技術，其基本不會對大壩基巖巖層產生大規模擾動；且對各個孔段均進行壓水試驗，樣本容量大，能獲得大量的基礎數據，試驗結果可靠；檢測結果在試驗結束后立即產生，對帷幕灌漿施工過程指導性強。