某水庫除險加固中大壩帷幕灌漿施工技術分析

譚會平

（貴州省畢節市勘測設計研究院，貴州 畢節 551700）

1 工程概況

楊灣橋水庫壩址以上集雨面積為97.40 km2。主河道長11.20 km，河床平均比降7.70%，流域地處北亞熱帶，屬中亞熱帶濕潤季風氣候流域內地表徑流主要來自降雨，但降雨時空中分布不均，大多集中在每的5～9月，降雨量占全年降雨總量的70～80%，多年平均降水量為950 mm。流域內森林履蓋率低，林地面積占總面積的10%左右，土地稀薄，質地松散，易于流失，屬強度水土流失侵蝕區。本次除險加固設計水庫正常蓄水位為2 188.00 m，總庫容1 877萬m3，興利庫容1 434萬m3，死庫容311 萬m3，校核洪水位2 188.30 m（P=0.10%），設計洪水位2 188.00 m（P=2%）。根椐《水利電力工程等級劃分及洪水標準》，楊灣橋水庫為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，大壩、溢洪道為3級建筑物，是一座以人、蓄飲水為主兼灌溉的中型水庫。

2 大壩帷幕灌漿工程施工技術

2.1 工程布置

大壩工程帷幕灌漿集中在大壩軸線上游50 cm 處，全長580 m，孔距2 m，孔數290個，灌漿孔徑φ75 mm。

2.2 主要施工方法

①大壩帷幕灌漿按照先導孔→帷幕孔→質量檢查孔施工順序施工，帷幕孔分三序逐漸加密；工程帷幕鉆孔灌漿施工按工藝要求執行。②采用X-2PC 型地質回轉鉆機造孔，孔位偏差均控制在10 cm內；采用KXP—1型測斜儀進行全孔測斜，每6 m段長可測斜一次，鉆孔偏斜控制在規范允許范圍內。③根據工程實際情況及設計要求，鉆孔孔徑執行標準：大壩帷幕灌漿鉆孔孔徑均為Φ75 mm，嚴格按照設計高程控制鉆孔。

2.3 鉆孔、裂隙沖洗及壓水試驗

灌漿到鉆孔及裂隙沖洗，達到孔內沉積厚度≤20 cm，裂隙回水清凈，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，若該值大于1 MPa時采用1 MPa。先導孔應自上而下分段進行壓水試驗。

帷幕灌漿按Ⅲ序施工，為防漏灌一般在已灌段段底以上0.50 m處塞上灌漿塞，孔口皆可不待凝。灌漿 除斷層、破碎帶等地段宜待凝外，孔口無涌水。灌漿壓力根據試驗或經驗確定后，在灌漿過程中在進行調整。灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。

2.4 先導孔施工

結合壩基近壩庫岸巖體完整性、斷裂發育情況等，按照設計要求將帷幕灌漿孔ZK3#、ZK11#……ZK275#、ZK283#設為先導孔。先導孔壓水采用自上而下逐段壓水，先導孔采用自下而上分段灌漿施工工藝，采用自下而上灌漿的除第一段與最后一段皆采取5 m段長灌漿。壓水實驗成果及先導孔灌漿成果詳見表1。

表1 先導孔灌漿、壓水成果表

根據先導孔灌漿成果統計，灌前透水率壓水統計共計206段，q≤5 Lu計49段，5 Lu＜q≤10 Lu計42段，10 Lu＜q≤50 Lu計114段，50 Lu以上計1段，灌前壓水透水率q最大段76.10 Lu，q最小段0.60 Lu，q平均值9.47 Lu；基巖透水率5 Lu以上共計157段，占先導孔壓水段數的76.21%，說明基巖具備可灌性；先導孔基巖注漿最大段平均注入量121.83 kg/m，最小段平均注入11.58 kg/m（由于此先導孔已經在大壩主體工程之外），平均注入量為60.52 kg/m，說明巖石裂隙較大，吃漿量較大。先導孔最后一段透水率基本小于設計帷幕防滲標準值（q≤5 Lu），表明帷幕設計孔深合理，符合土石壩灌漿地質特性，帷幕下限線以下巖石已無灌漿必要。

2.5 帷幕孔施工

大壩帷幕灌漿嚴格按照布孔——鉆孔——洗孔——量孔——灌漿——封孔的工藝流程進行施工。

大壩帷幕灌漿施工采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.80∶1，0.50∶1共計6 個比級，灌漿壓力為0.40～1.00 MPa,初始灌漿壓力為0.40 MPa，每增加15 m 灌漿壓力增加0.20 MPa,最大灌漿壓力不超過1 MPa。

工程帷幕灌漿自上而下灌漿的除第一段與最后一段皆采取5 m 段長灌漿；灌漿采用由稀到濃標準執行，當灌前壓水試驗（或簡易壓水）透水率＞100 Lu時，直接采用3∶1濃漿開灌，當灌前透水率q＜100 Lu 時，采用5∶1 漿液開灌，按照技術規范和設計，當灌漿壓力達設計值，注入量＜0.40 L/min 及延續30 min后灌漿結束。當單孔全部灌漿結束后，采用機械壓漿置換法封孔，封堵水泥漿比級為0.50∶1濃漿。帷幕灌漿單元注入量與灌漿次序之間的關系見表2。

表2 單元注入量與灌漿次序關系表

2.6 帷幕檢查孔施工

工程共計290孔，質量檢查孔為29個。帷幕檢查孔施工在灌后7 d以后開始施工，壓水采用自上而下分段壓水。鉆孔取芯在本段壓水前完成，取出的巖芯按自上而下有序排列，用紅漆對＞5 cm 的巖芯編號，以帶分數表示，檢查孔壓水合格后即進行灌漿封孔，封孔灌漿采用壓力灌漿封孔法。

3 帷幕灌漿成果分析

3.1 注入量關系分析

3.1.1 平均注入量遞減百分比

先施工的先導孔平均單耗注入量62.30 kg/m，Ⅰ序孔平均單耗注入量53.20 kg/m，Ⅱ序孔平均單耗注入量26.10 kg/m，最后Ⅲ序孔平均單耗注入量22 kg/m，大壩帷幕灌漿單位注入量40.90 kg/m。先導Ⅰ序平均注入量遞減14.60%，先導Ⅱ序平均注入量遞減58.10%，先導Ⅲ序平均注入量遞減64.70%；ⅠⅡ序平均注入量遞減50.90%，ⅠⅢ序平均注入量遞減58.60%，ⅡⅢ序平均注入量遞減15.70%。

3.1.2 各單元平均注入量極值

各單元先導孔平均單位注入量最大的是YWQSK-C-2 單元86.50 kg/m，Ⅰ序孔平均注入量最小的是YWQS-C-1 為18.90 kg/m；各單元Ⅰ序孔平均單位注入量最大的是YWQSKC-3 單元77.60 kg/m，Ⅰ序孔平均注入量最小的是YWQS-C-1為19.30 kg/m；各單元Ⅱ序孔平均單位注入量最大的是YWQSK-C-2 單元30.20 kg/m，Ⅱ序孔平均注入量最小的是YWQS-C-1為19.10 kg/m；各單元Ⅲ序孔平均單位注入量最大的是YWQSK-C-2 單元24.20 kg/m，Ⅲ序孔平均注入量最小的是YWQSK-C-5為18.50 kg/m。

3.1.3 各單元單耗遞減規律

各單元Ⅱ序孔較Ⅰ序孔單耗明顯下降；其中ⅠⅡ序遞減最大的是YWQSK-C-3 單元，遞減了62.40%；遞減最小的是YWQSK-C-1單元，遞減了1%；灌漿次序與注入量關系符合大壩地質條件情況，表明通過Ⅰ序孔灌注后效果明顯，Ⅱ序、Ⅲ序孔吃漿量規律呈下降趨勢；單位注入量呈逐序減小趨勢，表明大壩基巖巖體裂隙發育，可灌性較好，布孔間距基本合適。

3.2 灌后檢查孔壓水分析

按設計要求，本工程大壩帷幕灌后壓水檢測透水率標準為不大于5 Lu。灌后大壩帷幕各單元共檢查29 孔，壓水144 段；檢查孔最大段透水率q=3.80 Lu，最小段q=0.40 Lu，透水率q≤1 Lu 為26 段，占18.10%；透水率1 Lu＜q≤5 Lu 為118 段，占81.90%。灌后質量檢查帷幕灌漿施工質量滿足設計要求。

4 結語

大壩帷幕灌漿施工技術線路包括工程布置、灌漿施工方法、鉆孔和裂隙沖洗及壓水試驗等內容，經由先導孔到帷幕孔再進行質量檢查孔順序施工后，進行帷幕灌漿成果分析，包括注入量關系分析和灌后檢查孔壓水分析。