帷幕灌漿技術(shù)在水庫壩基防滲中的應用

孫彥啟，劉 濤，董 飛

（山東水利工程總公司，山東 濟南 250014）

黃山水庫位于安徽省定遠縣程橋鄉(xiāng)境內(nèi)鳳陽山南麓池河支流馬橋河源頭，是一座以灌溉為主，兼防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖與供水等綜合效益為一體的中型水庫。水庫控制流域面積18.8 km2，正常蓄水位105.5 m（廢黃高程系，下同），設(shè)計洪水位107.05 m，校核洪水位107.44 m，總庫容1 232萬m3。黃山水庫于1958年開工建設(shè)，1960 年停建，1961—1965 年復建，1971—1976年擴建，并經(jīng)1989—1992年加固至現(xiàn)狀。由于工程是在特殊的歷史背景下興建，且興建時受財力、物力的限制，施工質(zhì)量差，工程存在壩基防滲措施不完善、滲流量較大等隱患，水庫一直帶病運行。為此，2009年11月6日至2010年10月31日進行了加固施工。

1 主要設(shè)計指標

主壩巖基采用帷幕灌漿工藝防滲，左側(cè)與壩肩灌漿帷幕連接，右側(cè)與溢洪道側(cè)墻連接；主壩兩岸壩肩灌漿軸線以直線延伸，左岸越過崗地與副壩防滲帷幕連接，右岸穿過正常溢洪道向山體延伸20 m，副壩左岸山體延伸20 m，施工軸線長度為1 260 m。

設(shè)計防滲標準基巖透水率為10 Lu，灌漿深度深入10 Lu線以下不小于3.0 m。施工中如遇相對不透水層埋藏較深或分布不規(guī)律時，帷幕灌漿按不小于1/2壩高來控制。

帷幕灌漿單排孔布置，分三序施工，孔距1.5 m，采用自上而下分段灌漿工藝。主要工程量為巖石造孔10 420 m，基巖灌漿10 420 m。

基巖帷幕灌漿工藝流程為鉆孔→壓力水沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔→效果檢查。

2 施工組織

2.1 主要設(shè)備選型

鉆孔設(shè)備選用XY-2B型地質(zhì)鉆機，制漿機選用立式雙層攪拌機。灌漿泵選用SGB6-10型三缸單作用柱塞式定量灌漿泵，最大壓力10 MPa，最大排量200 L/min。測斜儀采用KXP-2B輕便測斜儀，其精度為：方位角≤±0.2°，頂角≤0.5°，適用于孔深較小的孔。

2.2 設(shè)備布置

帷幕灌漿一般施工軸線較長，且施工過程中，必須先進行I序孔的施工，待I序孔施工完成或I、II序孔高差達到15 m時才可進行II序孔的施工。黃山水庫沿施工軸線采用分段施工的方法進行，即每臺鉆機分配3個I序孔，可以保證所有鉆機基本同時移動，方便鉆機和制漿機的移位及施工安排。

2.3 供水系統(tǒng)

采用集中供水的方式。沿施工軸線鋪設(shè)管道，根據(jù)施工設(shè)備數(shù)量，可采用直徑108 mm或127 mm的普通鋼管進行連接，間隔20 m留出水閥門，水源處配備一臺水泵供水即可滿足所有設(shè)備用水需要，鋪設(shè)長度可參考使用設(shè)備數(shù)量，分段施工，然后移位即可滿足要求。采用集中供水方式，鉆孔、洗孔過程中，可以利用管道自有壓力進行，無需為每臺鉆孔設(shè)備提供水泵，可以大量節(jié)約設(shè)備使用和電力。

2.4 供漿系統(tǒng)

采用分散制漿方式。每相鄰2臺鉆機配備一臺立式雙層攪拌機，每2臺鉆機作為一個施工小組，盡量把灌漿時間錯開，一臺鉆機灌漿時，另一臺鉆機可以進行鉆進工作，以節(jié)約設(shè)備投入并充分提高設(shè)備利用率，而且可根據(jù)鉆孔段壓水試驗結(jié)果，按吃漿量的大小進行拌制，以避免浪費。實際施工過程中，如果銜接良好，上一灌漿段的棄漿可以加入新鮮漿液后進行下一灌漿段的灌注，以節(jié)約材料用量。

2.5 人員組織

灌漿施工，24 h作業(yè)，采用2班，每班12 h。鉆機鉆進過程中，人員使用較少，每臺鉆機固定技工和普工2人，另制漿機固定1人，灌漿時配合鉆機人員制漿，灌漿完畢進行清洗制漿機、管路工作。

2.6 生產(chǎn)性試驗

采用施工和試驗相結(jié)合的方法進行試驗，即在施工軸線上，選擇5個孔作為生產(chǎn)試驗段，試驗段開始施工后，根據(jù)試驗進度，開始其他段的帷幕灌漿施工。開始施工時，每隔24 m選擇I序孔作為先導孔，進一步探明巖基帷幕灌漿底層情況。

帷幕灌漿第一段為接觸段，段長為2.0 m，以下各段分別為6.0 m。灌漿壓力分別為：接觸段灌漿壓力0.15 MPa、以下各段分別為 0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa。在現(xiàn)場試驗過程中，根據(jù)鉆孔取芯、壓水試驗、單位注漿量等數(shù)據(jù)確定灌漿施工參數(shù)。

3 主要施工方法

施工過程中，嚴格按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62—1994）和生產(chǎn)性試驗所確定的施工工藝、參數(shù)進行施工。

帷幕灌漿孔進行全孔測斜,鉆孔偏差基本符合規(guī)范要求。先導孔必須制作專用巖芯盒對巖芯進行存放，并對巖芯用巖芯卡片進行標記，放于指定地點妥善保存。標記內(nèi)容有時間、孔號、鉆孔深度、取芯長度、巖芯編號等。

沖洗工作分兩步進行，即鉆孔沖洗和巖層裂隙沖洗，沖洗一直要進行到回水變清，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不超過10～20 cm時結(jié)束。簡易壓水試驗在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進行，壓力為灌漿壓力的80%，成果以透水率表示。

灌漿材料為32.5R普通硅酸鹽水泥,漿液變換按規(guī)范要求進行。灌漿結(jié)束條件應同時滿足兩個后方可結(jié)束，即在設(shè)計壓力下，注入率不大于1L／min時，延續(xù)灌注時間不少于90 min和灌漿全過程中，在設(shè)計壓力下的灌漿時間不少于120 min。

封孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”。

4 工程質(zhì)量檢查

根據(jù)各分段情況，某一部位的灌漿結(jié)束達到質(zhì)量檢查條件后，進行基巖取芯和壓水試驗來檢查和評價帷幕灌漿質(zhì)量。檢查孔總數(shù)按灌漿孔數(shù)的10%及根據(jù)注灰量、地質(zhì)條件等異常情況合理布置。定遠縣黃山水庫基巖帷幕灌漿工程共劃分43個單元工程，每個單元布置一個檢查孔，壓水試驗段數(shù)為172段，最大值為9.57 Lu，均小于防滲標準，滿足設(shè)計要求。