水閘基礎(chǔ)處理及防滲施工淺析

陳炳輝

摘要：文章闡述了水閘段的巖基固結(jié)灌漿和帷幕灌漿以及建基面的地質(zhì)缺陷處理，較好地解決了水閘基礎(chǔ)滲漏現(xiàn)象，確保了水庫(kù)大壩的安全。

關(guān)鍵詞：水閘固結(jié)灌漿帷幕灌漿

中圖分類號(hào)：TV2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0066-01

1工程概況

某樞紐工程10孔水閘、一孔100t級(jí)船閘和十四聯(lián)連接刺墻等，總長(zhǎng)度226m。水閘現(xiàn)主要功能是汛期排泄富水流域洪水，阻止江水倒灌以及內(nèi)河航運(yùn)、交通等，加固后增加了反向擋水功能，內(nèi)河枯水期水位長(zhǎng)期恒定在17.12m，最大水頭差達(dá)11m，相應(yīng)帶來(lái)灌溉和水淹滅螺功能。水閘下游設(shè)消力池，池長(zhǎng)38.1m，深2m，厚1m。消力池末端接45m長(zhǎng)的海漫和13.2m長(zhǎng)的防沖槽。水閘上游設(shè)混凝土防沖鋪蓋，長(zhǎng)15m。消力池及水閘上游防沖鋪蓋部位兩側(cè)增設(shè)翼墻，翼墻呈擴(kuò)散布置，墻頂高程10.13m，為鋼筋砼扶壁式結(jié)構(gòu)和重力式砼結(jié)構(gòu)。本工程的基礎(chǔ)處理防滲工程主要為水閘段的巖基固結(jié)灌漿和帷幕灌漿以及建基面的地質(zhì)缺陷處理。固結(jié)灌漿的工程量為2500m，帷幕灌漿為1000m。

2固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿的目的是增強(qiáng)基巖的整體性，提高彈性模量及抗壓強(qiáng)度，安排在蓋層砼澆筑完且達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后進(jìn)行。施工時(shí)應(yīng)遵循逐漸加密的原則，一般分兩個(gè)次序進(jìn)行，當(dāng)基巖破碎、串漿嚴(yán)重時(shí)分三個(gè)次序施工，第一序用較低的灌漿壓力進(jìn)行封閉灌漿，第二序用較高的壓力進(jìn)行灌漿，其施工程序?yàn)椋汗探Y(jié)灌漿施工內(nèi)容包括鉆孔、灌漿漿液的配制及灌漿壓力的確定、鉆孔沖洗與壓水試驗(yàn)、灌漿、封孔及質(zhì)量檢查等。

2.1 鉆孔

蓋層砼內(nèi)埋設(shè)φ80mm的鋼管，以減少鉆孔工程量，加快施工進(jìn)度，基巖內(nèi)灌漿孔采用28型手風(fēng)鉆鉆孔。其余鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。按規(guī)范要求，鉆孔從較低一端開(kāi)始向較高一端推進(jìn)。所有鉆孔按設(shè)計(jì)圖紙及要求統(tǒng)一編號(hào)。鉆孔施工順序?yàn)椋何锾綔y(cè)試孔抬動(dòng)觀測(cè)孔先導(dǎo)孔灌漿Ⅰ序孔灌漿Ⅱ孔灌漿Ⅲ序孔檢查孔。各種鉆孔孔徑分別為：抬動(dòng)觀測(cè)孔、物探測(cè)試孔、檢查孔為φ76mm，固結(jié)灌漿孔為φ42mm，鉆孔深度與灌漿深度相對(duì)應(yīng)，并且滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 灌漿漿液的配制及灌漿壓力的確定

固結(jié)灌漿漿液以純水泥漿為主，當(dāng)基巖節(jié)理裂隙發(fā)育、吃漿量很大時(shí)，采用水泥砂漿。水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，砂子采用粒徑不大于2.5mm，細(xì)度模數(shù)不大于2.0的天然砂。在施工現(xiàn)場(chǎng)建立拌漿站，采用低速漿液攪拌機(jī)拌和漿液。灌漿壓力根據(jù)巖層情況和蓋重情況確定。該工程蓋重一般小于4m，故灌漿壓力采用0.3～0.5Mpa。對(duì)有水平節(jié)理和夾層或有張開(kāi)裂隙及軟弱夾層的部位，應(yīng)適當(dāng)降低灌漿壓力，以防巖面發(fā)生松動(dòng)和錯(cuò)動(dòng)。

2.3 鉆孔沖洗與壓水試驗(yàn)

灌漿孔及孔內(nèi)各灌漿段的裂隙均應(yīng)進(jìn)行沖洗，采用灌漿機(jī)壓力水脈動(dòng)方式進(jìn)行，沖洗串孔裂隙采用風(fēng)、水輪換方式進(jìn)行。沖洗壓力以不宜大于灌漿壓力的80%，且不大于0.5Mpa。在鉆孔及裂隙沖洗結(jié)束后進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)的孔數(shù)不少于灌漿總孔數(shù)的10%，試驗(yàn)水壓力采用80%的灌漿壓力。

2.4 灌漿作業(yè)

固結(jié)灌漿采用TBW200/40型灌漿機(jī)，采取孔內(nèi)循環(huán)灌漿，其射泵管距孔底小于0.5m。對(duì)孔深小于8m者，除基巖特別破碎或吸漿量特別大的情況外，采取全孔一段灌注，孔深大于8m者，分段灌漿。

灌漿的漿液變換原則是：由稀變濃，水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1（重量比）等6個(gè)級(jí)別，初始水灰比采用3∶1。漿液的變換標(biāo)準(zhǔn)為：（1）當(dāng)灌漿壓力保護(hù)不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或者注入率保持不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。（2）當(dāng)某一比級(jí)漿液注入量已達(dá)到300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)顯著改變時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比漿液灌注。（3）當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況，可越級(jí)變濃。固結(jié)灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：在設(shè)計(jì)灌漿壓力下，吸漿量大于0.4L/min持續(xù)30min即可結(jié)束灌漿。

2.5 封孔及質(zhì)量檢查

灌漿全孔結(jié)束灌漿后，及時(shí)驗(yàn)收，合格后進(jìn)行封孔。采用“置換和壓力灌漿封孔法”進(jìn)行封孔。固結(jié)灌漿全部完成后，進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查。檢查方法為用手風(fēng)鉆打檢查孔（檢查孔數(shù)為灌漿總數(shù)的5%），對(duì)檢查孔內(nèi)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其結(jié)果符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求時(shí)即為合格。

3帷幕灌漿

帷幕灌漿是常用且有效的基礎(chǔ)防滲處理方法，但在灌漿施工過(guò)程中，由于各種原因，往往導(dǎo)致部分區(qū)域的灌漿效果無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響灌漿基礎(chǔ)的整體強(qiáng)度。帷幕灌漿質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到水工建筑物的安全和工程效益。為減少水閘地基的滲流量，降低滲透壓力，保證地基的滲透穩(wěn)定，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需對(duì)水閘下游基巖進(jìn)行帷幕灌漿。帷幕灌漿的施工程序?yàn)椋横∧还酀{的施工，按先下游排、后上游排的順序進(jìn)行，同一排中的灌漿孔，應(yīng)按逐漸加密的原則進(jìn)行。孔序多少，視地層情況和設(shè)計(jì)要求而定，以盡量避免串漿為原則。

3.1 鉆孔

對(duì)帷幕灌漿孔進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，經(jīng)測(cè)量定位后采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)及金剛石鉆頭機(jī)鉆孔。孔口段孔徑為φ76mm，以下為φ56mm。鉆孔順序?yàn)椋何锾綔y(cè)試孔抬動(dòng)觀測(cè)孔先導(dǎo)孔灌漿Ⅰ序孔灌漿Ⅱ序孔檢查孔。

3.2 灌漿漿液配制灌漿壓力的確定及灌漿段長(zhǎng)的劃分

帷幕灌漿的灌液配制與固結(jié)灌漿的方法相同，可參照進(jìn)行。帷幕灌漿的最大灌漿壓力為1Mpa。帷幕灌漿的孔深應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度；先導(dǎo)孔應(yīng)伸入帷幕設(shè)計(jì)底線以下5.0m；帷幕灌漿孔段透水率應(yīng)小于3Lu，如大于此值，應(yīng)自動(dòng)加涂鉆孔，當(dāng)加深兩段后仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)上報(bào)，并按指示進(jìn)行處理。

3.3 灌漿過(guò)程中注意事項(xiàng)

（1）孔口封閉器安裝前檢查密封圈、膠球等是否完好。（2）利用鉆桿作射漿管時(shí)，射漿管距孔底不得大于50cm。（3）灌漿過(guò)程中，各級(jí)水灰比漿液必須準(zhǔn)確，漿液變換必須按照規(guī)范或設(shè)計(jì)執(zhí)行。（4）灌漿過(guò)程中隨時(shí)保證射漿管轉(zhuǎn)動(dòng)及上下移動(dòng)，并且孔口封閉器部位不漏漿。（5）冒漿、漏漿、回漿返濃、串漿等特殊情況時(shí)必須按照規(guī)范或技術(shù)要求處理。（6）每孔段進(jìn)行灌漿時(shí)，結(jié)束壓力必須達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。（7）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法必須符合規(guī)范要求。

4灌漿中事故處理

灌漿發(fā)生冒漿時(shí)，視具體情況采用封堵或降低壓力的方法處理；機(jī)械故障致使灌漿中斷時(shí)間超過(guò)30min，應(yīng)重新掃孔、沖孔后灌漿；對(duì)于灌漿由于事故原因孔深不夠者，可視具體情況在原孔位附近補(bǔ)打或用檢查孔方式加以解決。

5帷幕灌漿質(zhì)量與效果評(píng)價(jià)

檢查帷幕灌漿質(zhì)量與效果的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62-94）規(guī)定，經(jīng)帷幕灌漿后，壩基帷幕檢查孔巖石在壓力為0.4Mpa作用下，當(dāng)壓力試驗(yàn)透水率≤10Lu，即視為合格；另外可以從序次單位耗灰量隨序次增加而遞減的規(guī)律來(lái)衡量。

6結(jié)語(yǔ)

大壩基礎(chǔ)灌漿在冬季施工，因受水溫、氣溫、施工條件各方面的影響，施工質(zhì)量雖然得到了保證，但是經(jīng)濟(jì)上費(fèi)用較大，為此應(yīng)盡量避免在冬季進(jìn)行施工。