鹽灶水庫大壩壩體帷幕灌漿施工淺談

【摘 要】本文以鹽灶水庫除險加固帷幕灌漿施工為例，從帷幕灌漿施工的程序、參數、工藝、漿液要求等方面，闡述了鹽灶水庫壩基帷幕灌漿施工工藝、質量控制及存在問題的建議。

【關鍵詞】壩體；帷幕灌漿；鹽灶水庫

1、工程概況

鹽灶水庫屬于東部沿海，該流域屬亞熱帶海洋性季風氣候，夏季盛行東南信風，每年有多次臺風經過，具有夏季長、冬季不明顯、氣候溫和、光照充足、雨量充沛等特點。鹽灶水庫工程位于深圳市龍崗區葵涌鎮鹽灶村，于1996年動工興建，1999月竣工。水庫庫區集雨面積F=4.09Km2。主壩為均質土壩，壩頂高程為34.6m，最大壩高30.0m，壩頂長203.5m，壩頂寬度5.0m。大壩上游坡1：3.25，下游坡自上而下1：2.5、1：2.75、1：3.0；建筑物級別4級。地層自上而下：素填土、第四系沖洪積層（巖性為粉質粘土）及殘積粉質粘土，下伏基巖為下石炭統粉砂巖。區域穩定條件較好，地震動感加速度0.10g，基本地震烈度為Ⅶ度。

水庫在運行過程中管理人員發現在水庫壩基、壩肩有多處漏水。地質勘探表明，在兩岸壩肩與基巖接觸帶均有漏水現象。故在深圳市在2009年小型水庫除險加固（第一批）工程中，對本水庫進行除險加固。本次加固主要針對主壩壩體、基礎、壩肩進行防滲處理，壩基采用單排帷幕灌漿，使其防滲效果透水率ω達到等于或小于10Lu。

2、設計方法

本次設計采用帷幕灌漿的目的是通過對大壩壩基內部孔隙灌漿提高水庫壩基底應力，加強壩基防滲堵漏的能力，從而達到增強大壩整體穩定性的目的。

2. 1 灌漿孔設計

帷幕灌漿孔設計在壩中間，孔距為1.5m，分為三序孔。設計最大孔深為37m。

2. 2 設計參數要求

為滿足處理要求，達到處理的目的，通過現場壓水試驗及灌漿試驗，設計

確定本水庫帷幕灌漿有關參數及技術說明如下：

（1）、所有灌漿孔灌漿前均應進行簡易壓水試驗，試驗最大壓力：0.5～0.8Mpa。試驗時間：壓力和流量穩定（即連續10分鐘相鄰每分鐘變化量不能超過10%），且不小于20min。壓水試驗透水率小于10Lu方可灌漿，否則應再鉆一個試驗段進行試驗，直至透水率少于10Lu為止。

（2）、灌漿漿液應由稀至濃逐級變換。漿液水灰比應采用3、2、1、0.8、0.6五個比級。

（3）、漿液水灰比變換原則：

①當某級水灰比灌漿量達到0.3m3/m，或灌漿持續時間達到30min，而灌漿壓力和灌漿量均無改變或改變不明顯時，應改為濃一級的水灰比。

②當穩定灌漿量大于30L/min時，應改為濃一級水灰比。

（4）、灌漿順序宜從下往上分段進行，段長5-6m。最底段灌漿壓力0. 9Mpa，中段灌漿壓力0.75Mpa，最上段灌漿壓力0.6Mpa。

（5）、灌漿結束標準：在最濃一級水灰比灌漿時，灌漿壓力達到該段的最大灌漿壓力，穩定吸漿量≤1L/min后，再灌30min（最上段為60min）可結束灌漿。

（6）、灌漿結束后不得用水洗孔，應立即拔出止漿塞和套管后，灌水泥漿至孔口。

（7）、其它事項遵循設計圖紙和《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（DL/T 5148-2001）執行。

3、施工工藝

3. 1 施工設備

（1）、成孔設備：衡陽探礦機械廠制造的150A型鉆機及輔助設備。

（2）、制漿設備：制漿水池、攪漿機及輔助材料。

（3）、灌漿設備：衡陽探礦機械廠制造灌注泵及配套材料。

（4）、灌漿材料：普通硅酸鹽水泥，水泥的細度宜為通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%。

3. 2 工藝流程[1]

（1）、成孔：擺好鉆機，對準孔位，啟動鉆機進行鉆孔至入巖10cm，鉆進時下套管跟進。

（2）、清孔：鉆好孔后，下導管用高壓清水對鉆孔進行清洗，水壓一般可為灌漿壓力的80%，從孔底向孔外進行沖洗，直至回水清凈延續5～10min止，要求孔內沉積不得超過20cm。以便灌漿時水泥漿更易進入孔隙內。

（3）、壓水試驗：通過進行壓水試驗，以取得壩體。

（4）、下灌漿導管：依據自下而上分段灌漿法的要求下好灌注導管，導管距孔底距離不大于0.5m。

（5）、灌漿：灌漿嚴格按設計好的控制參數采用自上而下進行灌漿，達到設計要求時方可停止灌漿。灌漿時應按設計要求分序次進行灌漿。先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔。

4、質量控制

（1）、鉆孔時嚴格調整好鉆機的平穩度，控制好鉆機垂直度，保證鉆孔的垂直度偏差在允許范圍內，防止偏孔。

（2）、制漿材料必須稱量，稱量誤差應小于5％，細水泥漿液的攪拌時間：漿液必須攪拌均勻，嚴格控制攪拌時間，要保證漿液配比達到設計要求。凡已配制好的水泥漿漿液大于2h仍未使用的，應全部廢棄，嚴禁繼續使用灌注。

（3）、鉆灌過程要嚴格按照設計要求和技術規范的規定進行。要嚴格控制灌漿壓力、水灰比、變漿標準、開灌標準等，并嚴把灌漿結束標準關，使灌漿過程中所有的施工參數均控制在設計和規范要求的范圍內。

（4）、灌漿過程中，發現冒漿、漏漿，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限量、間歇灌漿等方法處理。發生串漿時，如串漿孔具備灌漿條

件，可同時進行灌漿，應一泵一灌一孔。否則應將串漿孔塞住，待灌漿孔灌漿結束后，串漿孔再掃孔、沖孔，而后繼續鉆進和灌漿[2]。

5、存在問題的分析

5. 1 存在問題

在帷幕灌漿中，止漿塞是實現分段注漿的重要機具，一方面，若不能按設計注漿段成功止漿，將影響注漿效果，甚至導致注漿失敗；另一方面，隨著鉆孔技術水平的提高和注漿設備的更加先進，止漿技術已成為影響整個灌漿施工進度的關鍵因素。在鹽灶水庫帷幕灌漿施工中，隨著鉆孔逐步加深，注漿壓力也隨之加大，止漿的難度也隨之加大。在現場施工中，多次發生止漿塞密封不嚴、造成漏漿、脫落等情況，嚴重影響了灌漿施工進度。

通過分析造成灌漿塞漏漿的原因有以下兩個：1、止漿塞應和采用的灌漿方式、方法、灌漿壓力及地質條件相適應。但在施工過程中，在巖石較完整的地段，可以保證止漿塞受壓縮產生橫向變形與鉆孔密封。但在巖層風化破碎的地段，很難與鉆孔密封，不僅漿液會外漏，而且會把注漿管推出孔外，造成事故。2、膠塞應具有良好的膨脹性和耐壓性能，在最大灌漿壓力下能可靠地封閉灌漿孔段，并且易于安裝和卸除。現場使用的膠塞其硬度較高，導致施工中填平孔壁表面的凹凸就越困難，也降低了膠塞的復用次數。不僅增加了成本，也影響灌漿的進度。

5. 2 對問題解決的建議

在新疆鄯善縣坎爾其水庫工程壩基及基礎處理工程中的壩肩帷幕灌漿的施工中使用氣壓栓塞進行分段壓水實驗灌漿，從而使灌漿工程取得了良好的效果，達到了防滲的目的。鄯善縣坎爾其水庫帷幕灌漿具體方法如下“采用自下而上分段灌漿，灌漿孔一次鉆到底，將孔內沖洗干凈后把氣壓栓塞至孔內第一段的位置，既距孔第0.5m處，再進行充氧氣，使膠囊膨脹起來卡在第一段孔壁處之后就開始灌漿，第一段灌漿后將氣壓栓塞提升到第二段位置進行充氣、灌漿，依次將該孔最后一段灌完，即可結束”[3]。通過鄯善縣坎爾其水庫現場施工表明使用氣壓栓塞進行分段卡塞，工藝簡單，操作方便，不僅比使用止漿塞節省時間而且止漿效果良好

6、結束語

灌漿是一個較復雜的施工過程，應事先認真做好灌漿施工工藝設計，并根據灌漿過程中出現的問題隨時調整技術參數，采取必要應急措施，以保證灌漿效果和壩體安全。使用氣壓栓塞止水進行灌漿可提高灌漿質量和進度，為以后的灌漿工程作業提供了一個新的途徑。

參考文獻：

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術規范（DL/T5148-2001） [S]

[2]姣姣.龐莊水庫帷幕灌漿質量控制[J].山西水利科技，2008，（3）

[3]昌吉.淺談氣壓栓塞在某水庫壩肩帷幕灌漿中的應用[J].西部探礦工程，2001，（2）