三道灣大壩帷幕灌漿施工及效果分析

　　[摘　要] 文章以甘肅省三道灣大壩除險加固工程主壩帷幕灌漿施工為例，闡述了帷幕灌漿施工工藝，提出了灌漿效果評價的方法。
　　[關鍵詞] 帷幕灌漿 施工工藝 壓水試驗 灌漿成效
　　一、概況
　　三道灣大壩位于張掖市的南部，Ⅱ級水利樞紐工程。工程于2001年開工，2003年建成。原設計標準為100年一遇設計，500年一遇校核，正常蓄水位90.0m。經過四年多的運行，壩體出現多處滲水，且集中在右壩頭及溢洪道右岸處。主壩地質構造相對簡單，主要地層為燕山期花崗巖、蛇紋巖及千煤巖等。燕山期花崗巖一般來說裂隙發育張開而且連通性又較好，透水性較強，故燕山期花崗巖是本次灌漿施工的主體。
　　二、施工任務
　　本次施工的主要任務是：在壩底樁號為0-183.05～0-120.50及0+137.60～0+205.60范圍內的基巖進行帷幕灌漿。
　　右壩段：0+137.60～0+205.60布單排孔，孔距2.5m，布51個灌漿孔；左壩段：0-120.50至溢洪道左岸布兩排孔，排距1.5m，孔距2.5m，布孔50個；溢洪道：布16個孔，為單排孔，孔距為2.5m；溢洪道右岸至0-183.05共布168個孔，孔距為2.5m，終孔深度原則上以進入弱風化巖5m，如遇微風化巖即止，本次帷幕灌漿共285孔鉆孔深度為10195.75m。
　　帷幕灌漿在該部位結束14天后施工質量檢查孔，孔數為灌漿孔總數的10％左右，通過壓水試驗檢查灌漿效果。
　　三、施工設備及灌漿材料
　　機械設備選用：Xu－100型鉆機14臺，SNS型與250/50型灌漿泵4臺，6臺功率2.2kw供水泵BW-200，水箱2臺，卷揚機1臺，JW180高速雙層灰漿攪拌機3臺，17m3柴移式空壓機1臺，50KW柴油發電機1臺，JZC－350型砼攪拌機1臺，100t拔管機一臺等。
　　灌漿材料：采用425號的普通硅酸鹽水泥。
　　四、施工工藝說明
　　1.鉆孔
　　施工前依據設計圖紙放樣布孔，鉆機就位后，校準孔位及孔號，孔位偏差應不大于10cm，開鉆前鉆機應墊平并校水平，每排孔分三序施工，采用自上而下灌漿，分序加密的原則。
　　鉆孔開孔徑為Ф110mm，終孔孔徑Ф75mm.鉆孔必須鉆到設計孔深度；若鉆進遇軟弱夾層或產生塌孔集中漏水，須做好施工記錄。在灌漿前用壓力水進行孔壁沖洗和巖石裂隙沖洗，其標準是孔口回水澄清5min即可，沖洗壓力不大于灌漿壓力的80%，巖石裂隙沖洗后，孔內的沉渣厚度不超過20cm。
　　2.壓水試驗
　　壓水試驗工作包括洗孔、水位測量、儀表安裝和壓力流量觀測等步驟。壓水試驗前應測定地下水位。
　　壓水試驗壓力為灌漿壓力的80%，壓水試驗采用單點法，壓入流量穩定標準，在穩定的壓力下，每5min測讀一次壓入流量，連續四次讀數中最大值與最小值之差小于最終值10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時，本階段試驗即可結束，最終值作為計算值。
　　3.灌漿施工
　　（1）灌漿工藝。灌漿采用“自上而下，分段造孔，孔口封閉，循環灌漿”的灌漿工藝。
　　（2）灌漿孔施工程序。開孔鉆進至基巖面（孔徑Ф110mm）→下孔口管（套管Ф110mm）→分段鉆基巖到孔底（Ф75）→cndnvBJY9ZeQ4pm0mvsYk3mi2wdM4yOPHgp7/FLwDMI=校孔深，測水位→洗孔，清孔→灌漿，達到結束標準終止灌漿→封孔。
　　（3）灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換漿液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1等七個比級。開始灌漿水灰比5：1。
　　（4）灌漿漿液變換原則。當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比，當某一比級漿液的注入量已達到300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變和改變不顯著時，應改濃一級，當注入率大于30L/min時，根據具體情況可越級變濃。
　　（5）灌漿結束標準，滿足以下兩個條件可終止灌。a.在規定的壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續灌漿60min。b.若注入率不大于1L/min時，延續灌注時間不少于90min，灌漿全過程中，在設計壓力下的灌漿時間不少于120min。
　　（6）灌漿孔封孔均采用壓力灌漿封孔法
　　4.特殊情況及處理措施
　　（1）漏漿
　　灌漿時出現漏漿的主要原因如下：裂隙發育井相互溝通；受地下水流動的影響，使地上形成一通道并與灌漿孔相通；有較大的溶洞。所造成的危害有以下幾種：灌漿壓力達不到要求，帷幕線難于形成；漿液孔內裂隙難于灌入，影響灌漿質量；漿談流失，造成浪費。
　　（2）孔與孔之間串漿
　　灌漿孔與孔串漿的主要原因如下：巖層裂隙發育并相互串通，或壩上松散，使灌漿孔與鄰近孔之間直接或間接相通，造成漿液通路；鄰近鉆孔一起施工，土層內應力尚未消除，造成孔壁坍塌，使巖土內原狀結構被破壞，一經漿液擠壓便從鄰近鉆孔串出；灌漿路堵塞或壓力表失靈，判斷不準確，造成灌漿壓力超大。所造成的危害有以下幾種：使灌漿無法繼續迸行，停灌后灌不進漿或因待凝后重新掃孔，影響工期；浪費灌漿材料；影響其他串漿孔的鉆進及灌漿質量。
　　（3）灌漿中斷
　　灌漿中斷的主要原因如下：灌漿管堵塞、破裂或接頭崩脫；灌漿設備發生機械故障；儀表失靈；止水塞止不住水而發生孔口返漿；停水、停電或附近爆破時躲避等。所造成的危害有以下幾種：灌漿中斷后單位吸槳量比中斷前明顯減小，甚至不吸漿。特別是漿液中水泥顆粒的沉淀和漿液的凝固使灌漿無法繼續進行，影響灌漿效果；當中斷時間較長時，止水塞被固在孔內，起拔困難，造成事故；由于灌漿不合要求，需重掃孔，延誤工。
　　（4）灌漿孔斜
　　灌漿孔斜的主要原因如下：地質條件不良；技術條件不適宜；操作方法不當等。所造成的危害有以下幾種：會加劇孔內的掉塊、坍塌，甚至會造成卡鉆、埋鉆等現（下轉第240頁）象；增大鉆具折斷事故發生的機率，而出現斷桿后會影響處理孔內事故的復雜性，甚至出現報廢孔的現象。
　　（5）預防措施
　　根據以上帷幕灌漿主要出現的技術問題，本文從以下幾個角度進行采取不同的處理措施。a.針對漏漿的預防措施。在鉆進過程中，如發現大裂隙或溶洞應做好詳細記錄，灌前投入泥球、細砂等，以此填充和堵塞漏道（洞）。采用低壓，濃漿起灌，或采川自流式灌注。b.針對串漿的預防措施。加大孔序之間的施工間距，進行跳打鉆孔，待鄰近鉆孔灌注后1～2d才施工附近的鉆孔，并保持孔壁完整。采用多級升壓法灌漿，即壓力從小到大逐級增加，待第一級壓力灌注30m加后如沒有發現串漿再升到第二級壓力，直至達到設計壓力。使用自山而下分段灌漿，使其在上部灌完后待凝24h后再鉆進下一段。管路暢通，儀表準確，壓力均勻平穩。c.針對灌漿中斷的預防措施。選用符合要求的輸槳管材，連結牢固，使用前無堵塞，無破損。選用性能較好的灌漿設備，保證在規定的最大灌槳壓力下能長時間的連續運轉，用后清洗干凈。儀表淮確并及時維修。止水要嚴密，灌前用壓水檢查，如孔日返水則重新止水。灌漿工程所用水、電宜設專線，并安排專人看管。
　　五、灌漿成效分析
　　1.工程量
　　完成鉆孔285孔，總進尺10195.75m，水泥用量250t。
　　2.成效
　　帷幕灌漿質量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，在該部位灌漿孔施工灌漿結束14天后進行壓水試驗。壓水試驗采用單點法，帷幕灌漿檢查孔應采取巖石芯，計算獲得率并加以描述。對灌漿孔的封孔質量進行抽樣檢查，壓水試段長度控制不大于10.0m。壓水試驗結果表明：29孔的透水率均小于3Lu，范圍值為0.29～2.70Lu，平均值1.40Lu，說明灌區巖石透水率已滿足防滲標準和設計要求（透水率不大于3Lu）。
　　六、結語
　　在施工過程中，嚴格執行帷幕灌漿施工技術規范和“三檢制度”，確保了帷幕灌漿施工的成效。經過兩年多的運行觀察，大壩在高水位無滲漏現象，實踐證明帷幕灌漿是成功、有效的，從而大大提高了水庫運行安全性。
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