淺析大壩防滲處理施工的質(zhì)量控制
——以大拔春水庫除險加固工程為例

◎萬超明 義烏市水務局

1.工程概況

大拔春水庫位于浙江省義烏市赤岸鎮(zhèn)雅端村東南面約800m，是一座以灌溉為主、兼顧防洪等綜合利用的小（二）型水庫，設計灌溉面積400畝。水庫屬于錢塘江流域東陽江水系，壩址心上集雨面積0.415km2，主流長1.033km，總庫容24.98萬方。

主壩壩型為均質(zhì)壩，壩頂高程107.2m，最大壩高13.07m，壩頂寬度5.0m，壩頂長度100.04m，迎水坡坡比1：2.25，采用厚20cm干砌條石護坡，護坡下設置20cm厚碎石墊層。背水坡坡比1：2.0，采用厚20cm干砌條石護坡，護坡下設置20cm厚碎石墊層；馬道寬1.5m，馬道頂高程102.3m，馬道下是排水體。

壩體填筑質(zhì)量差，填筑土的壓實度和滲透系數(shù)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，壩體與坡洪積層接觸段屬弱∽中等透水性、波洪積層與基巖接觸段屬中等透水性、均存在滲透問題；河床與兩側(cè)岸坡淺部基巖透水率一般q=12Lu∽52.3Lu，屬中等透水性，存在壩基與繞壩滲漏問題。

2.防滲墻設計要點

根據(jù)實際情況，原設計施工壩體采用沖抓孔粘土回填夯擊，壩體與巖基銜接處、巖基等部位采用帷幕灌漿處理，形成一道防滲墻，解決壩體、壩基、壩體與壩基銜接之間及繞壩等滲漏問題。

在施工程過程中。原主壩壩體防滲墻設計采用沖抓鉆孔粘土回填雙排孔防滲加固處理方案中需要優(yōu)質(zhì)粘土3200m3，赤岸鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)無法找到能夠滿足主壩所需要工程質(zhì)量的粘土。面對缺粘土的條件下結(jié)合施工環(huán)境進行各種防滲方案優(yōu)化比較后，經(jīng)參建單位協(xié)商同意將原沖抓鉆孔粘土回填雙排孔防滲加固處理方案取消，變更為高壓旋噴防滲墻處理方案。

2.1 壩體高壓旋噴防滲墻處理

設計主壩樁號0-002.5∽0+096.5段采用高壓旋噴灌漿防滲墻，高壓旋噴灌漿孔共133孔。高壓旋噴灌漿孔宜分兩序進行，高噴孔距0.75m，成孔孔徑不小于1.0m，有效厚度不小于550cm，高噴墻結(jié)構形式采用旋噴套接，旋噴墻滲透系數(shù)不大于1×10-6cm/s，抗壓強度不小于1.5Mpa，高噴灌漿鉆孔穿透全風化層至強風化層以下0.5m，要求孔斜率不大于1%；旋噴成墻在高程106.4m以下開始，106.4m以上只封孔不噴漿。

2.2 壩基帷幕灌漿防滲處理

設計主壩樁號0-010∽0+118.04段壩基巖基、壩基基巖與壩體銜接等均采用單排帷幕灌漿防滲處理，孔距2m，灌漿壓力0.3MPa，共計65孔。帷幕灌漿采用從上而下分段灌漿法，灌漿采用循環(huán)式，射漿管距孔底不小于50cm，灌漿孔分序加密原則進行。

3.防滲墻施工質(zhì)量控制

主壩防滲墻包括壩體、壩基基巖與壩體銜接處、壩基基巖等部位進行防滲處理，壩體采用高壓旋噴防滲墻，壩基基巖與壩體銜接和壩基基巖均采用帷幕灌漿處理，這樣形成一道不透水的防滲屏障，達到主壩的最佳防滲處理效果。

3.1 壩體高壓旋噴施工質(zhì)量控制

3.1.1 確定高壓旋噴漿的質(zhì)量控制參數(shù)

根據(jù)設計規(guī)范要求，噴漿漿液的水灰比控制在1:1，水泥漿液存放時，控制漿液溫度在20∽30℃范圍，存放時間不超過4小時，所使用的水泥為425#普通硅酸鹽水泥。

對孔號20#、21#、23#、24#（樁號0+004.25∽0+007.25）處等采用不同的噴嘴提升速度和不同的噴漿壓力進行高壓旋噴漿成墻。水泥土齡期達到28天后鉆孔取各4組水泥土芯樣進行抗壓、滲透系數(shù)等檢測,，經(jīng)過分析比較，最后選取高壓旋噴漿孔距75cm、高壓漿液水灰比1:1、噴嘴提升速度10cm/s和噴漿壓力35MPa等作為高壓旋噴防滲墻的質(zhì)量控制參數(shù)。在進行高壓旋噴灌漿施工時應嚴格控制好各參數(shù)[1]，為確保本工程壩體防滲墻的施工質(zhì)量提供依據(jù)。

3.1.2 高壓旋噴防滲墻施工質(zhì)量控制

高壓旋噴灌漿技術的防滲處理主要有測量放樣、鉆孔、注護壁泥漿、噴射灌漿以及清洗噴管[2]等工序。

施工過程中，施工單位配備一臺XP20二重管旋轉(zhuǎn)噴樁機負責完成高壓旋噴樁成孔與成墻作業(yè)。

在壩頂上測量標定出施工軸線，將鉆機移至待鉆孔位，其孔位偏差滿足設計要求。鉆機就位后，調(diào)平機臺，使鉆機主軸垂直地面，使孔斜率符合設計要求，在鉆孔過程中，每鉆進一定深度，檢查一次，出現(xiàn)偏斜率，隨時調(diào)整。

鉆機一安裝完畢，即可進行高壓噴漿造孔，造孔采用兩序法，先進行主孔的成孔及高噴。造孔時應將高噴鉆機調(diào)校水平，確保鉆孔垂直度，鉆進進尺每5m進行一次垂直的校核，及時糾正鉆孔偏斜率。

孔深達到設計要求時，通知監(jiān)理單位對此進行復核，滿足隱蔽工程驗收條件后，再通知參建單位聯(lián)合隱蔽工程驗收。在鉆孔深度及壩基基巖接觸面符合設計要求后，施工單位按所確定的高壓旋噴漿的質(zhì)量控制參數(shù)進行成墻施工。

施工時必須做好原始班報表填寫工作，對鉆孔的深度[3]、提升速度、噴漿壓力等進行詳細記錄，為以后保證高壓旋噴灌漿技術質(zhì)量提供施工依據(jù)。

3.1.3 高壓旋噴防滲墻檢測質(zhì)量控制

在高壓旋噴防滲墻施工完28天后，根據(jù)《水利工程質(zhì)量檢測技術規(guī)程》SL734-2016要求按成樁孔總數(shù)10%抽檢。先施工單位對高壓旋噴防滲墻進鉆孔取水泥土芯樣的抗壓強度和滲透系數(shù)進行自檢；再監(jiān)理單位主壩高壓旋噴防滲墻鉆孔取水泥土芯樣抗壓強度進行抽檢；第三方主壩高壓旋噴防滲墻鉆孔取水泥土芯樣抗壓強度終檢。所檢測的結(jié)果均符合設計規(guī)范要求，鉆孔取芯樣施工完畢并驗收后，采用水泥漿封填密實。見表1。

表1 鉆孔取芯樣檢驗成果表

3.1.4 高壓旋噴防滲墻單元工程評定

施工單位對施工作業(yè)全過程進行檢驗，包括測量放樣、漿液制作、造孔、噴漿成樁等各道工序檢查，再結(jié)合檢測資料進行綜合評定。

主壩高壓旋噴防滲墻樁號設計主壩中心線樁號0-002.5∽0+096.5段高壓旋噴防滲墻孔距0.75m，共計133個孔，按《水利水電施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》SL223-2008要求主壩高壓旋噴防滲墻劃分為13個單元，進行單元評定。施工單位自評13個合格，其中2個優(yōu)良；監(jiān)理單位復評13個合格，其中0個優(yōu)良；建設單位核評13個合格，其中0個優(yōu)良。

3.2 壩體與巖基、巖基等帷幕灌漿施工質(zhì)量控制

3.2.1 確定帷幕灌漿施工質(zhì)量控制參數(shù)

主壩帷幕灌漿孔為單排孔，主壩樁號0-010∽0+108處高壓旋噴防滲墻至巖基銜接段、巖基段采用自上而下帷幕灌漿處理，帷幕灌漿軸線與高壓旋噴防滲墻軸線重合。

帷幕灌漿深入相對不透水巖石層5m，孔距2米，灌漿壓力0.3MPa，共計60個孔。灌漿后基巖透水率控制在5Lu以下，帷幕灌漿孔分三序孔施工，采用自上而下分段灌漿順序，分段長度均小于5m，但為保證壩體與帷幕灌漿的接觸質(zhì)量，接觸段進行單獨灌漿待凝，接觸段在巖石中的長度不大于2m。全孔灌漿分段結(jié)束后，再全孔進行復灌。然后將孔內(nèi)污物沖洗干凈，測量孔深，才進行封孔回填。

3.2.2 帷幕灌漿施工質(zhì)量控制

（1）施工放樣。按施工圖紙，采用全站儀及鋼卷尺進行孔位放樣確定帷幕灌漿孔的位置，并用竹簽作標記標定。

（2）調(diào)整鉆機鉆孔。先將潛孔鉆移至待鉆孔位，根據(jù)設計要求進行孔位調(diào)整，使孔位偏差符合設計要求。再調(diào)平機臺，使鉆機主軸垂直地面，使孔斜率符合設計要求。在操作過程中，每鉆進一定深度，檢查一次，出現(xiàn)偏差，及時調(diào)整。鉆孔達至設計要求時，通過相關人員驗收合格后起鉆移機。

（3）清洗孔。每灌漿造孔完成后，先進行洗孔，孔底用清水循環(huán)沖洗，并控制好進水量，避免塌孔，止水段采用硬質(zhì)合金鉆頭，用套管鉆至壩基面止。止水橡膠塞塞在套管內(nèi)，沖洗壓力在基巖灌段以80%最大灌漿壓力為準，按實際計算沖洗壓力為0.24MPa，當回水澄清后巖基再灌洗30分鐘后結(jié)束，并記錄造孔全過程。

（4）壓水試驗。完成清洗孔后進行壓水試驗，控制水壓力0.24MPa，測定壓力表與孔水位之間水頭高差。記錄每5 分鐘讀測1次壓力和流量表，共測5組，然后計算出巖基的滲透系數(shù)。

（5）進行灌漿。基巖帷幕灌漿方法采用孔口封閉、自上而下分段灌漿法，帷幕灌漿方式為孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于0.5m。進行帷幕灌漿時，壩體粘土與基巖接觸部位的灌漿段應先進行單獨灌漿并待凝。接觸段在巖石中的長度不大于2m，灌漿壓力0.3Mpa。灌漿塞塞于巖面以上0.2～0.3m。接觸段以下各段灌漿時，灌漿塞須阻塞在該灌漿段頂以上0.5m處，防止漏漿，則宜待凝，待凝時間由施工人員根據(jù)實際情況現(xiàn)場確定。

灌漿分三序?qū)嵤?，灌漿材料采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿配合比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（0.5:1）等六個比級。采用循環(huán)式灌漿，壓力表裝在回漿管路中，以壓力表指針擺動的中值為壓力讀數(shù)。在每段灌漿過程中，每5min讀一次壓力記錄。灌漿結(jié)束在規(guī)定灌漿壓力下，注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注60～90min后結(jié)束灌漿?；A封孔采用0.5:1水泥漿。同時為了保證灌漿質(zhì)量，必須把控灌漿材料的質(zhì)量，使用合格的42.5普通硅酸鹽水泥。

灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1L/min后，再灌注90min后結(jié)束灌漿，封孔采用全孔灌漿封孔法。

壩基帷幕灌漿按耗灰量降低率進行施工控制，要求后序孔與前序孔的平均耗灰量比值d小于1。施工完成后采用鉆孔壓水試驗的方法檢查，巖基透水率q≤5Lu時為合格。

3.2.3 帷幕灌漿的質(zhì)量檢查

帷幕灌漿質(zhì)量檢查在帷幕灌漿結(jié)束14天后進行，按總孔數(shù)10%孔數(shù)抽檢。采用單點壓水試驗法，試驗水壓采用最大灌漿壓力的80%。

主壩樁號0-010～0+118.00處大壩壩基采用帷幕灌漿處理。沿防滲墻的壩軸線布置單排帷幕灌漿孔，孔距2m。采用自上而下分段灌漿方式，灌漿壓力為0.3Mpa，深入相對不透層5米，灌后巖石透水率不大于5Lu，共計65個孔。灌漿施工完成后，現(xiàn)場監(jiān)理員根據(jù)《水利工程質(zhì)量檢測技術規(guī)程》SL734-2016要求隨機指定7個檢查孔，再進行了壓水試驗，其檢查孔數(shù)、孔位及試驗結(jié)論符合設計及規(guī)范要求。見表2。

表2 主壩巖基帷幕灌漿檢查孔統(tǒng)計表

3.2.4 帷幕灌漿單元評定

主壩樁號0-010∽0+118.00段進行帷幕灌漿，共計灌漿65個，按《水利水電施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》SL223-2008要求劃分為7個單元，進行單元評定。施工單位自評7個合格，其中1個優(yōu)良；監(jiān)理單位復評7個合格，其中0個優(yōu)良；建設單位核評7個合格，其中0個優(yōu)良。

4.總結(jié)

綜上所述，土壩防滲墻處理在缺粘土的條件下選用高壓旋噴防滲墻處理時，關鍵要對不同的土層壩體選用不同機具、不同漿液濃度、不同的噴嘴提升速度、不同的噴漿壓力，更需要做現(xiàn)場試驗，比較費時費力費財，同時在施工中需要不斷積累不同土層采用漿液的濃度、噴嘴提升速度及射漿壓力等經(jīng)驗。帷幕灌漿使土壩防滲墻與巖基、兩岸巖基、裂隙巖基形成一道屏幕，達到最佳防滲效果。