水庫除險加固工程中基巖帷幕灌漿通用技術要點

申乾坤

(貴州省水利科學研究院，貴陽550000)

水庫除險加固工程中基巖帷幕灌漿通用技術要點

申乾坤

(貴州省水利科學研究院，貴陽550000)

病險水庫處理的重點及宗旨是解決樞紐建筑物的漏(滲)水問題，因此病險水庫施工的重點是壩體防滲灌漿工程、壩體整治工程;因上游壩面施工易受洪水影響，不定因素相對較多，而且在灌漿過程中可能出現一些意想不到的問題，故病險水庫施工的難點是上游壩面整治及灌漿的施工工藝。文章闡述了龍里縣搽耳巖水庫除險加固工程中基巖帷幕灌漿技術要點。

水庫;除險加固;帷幕;灌漿;基巖

1 工程概況

龍里縣搽耳巖水庫除險加固工程位于龍里縣擺省鄉新龍村，距離龍里縣成78 km，距離貴陽68.5 km。

有高坡至擺省鄉的公路經過庫尾，距離擺省鄉政府約1 km，庫尾距離壩址有0.8 km的小路可到達，對外交通較為便利。

本次工程內容有如下7項:

1)大壩整治工程;

2)灌漿工程;

3)溢洪道整治工程;

4)房屋工程;

5)交通工程;

6)金屬結構設備及安裝工程;

7)其他工程及臨時工程等。

2 基巖帷幕灌漿施工程序

帷幕灌漿施工采用Ⅲ序次施工，遵循逐漸加密的原則。

施工序次為:先Ⅰ序、Ⅱ序、再Ⅲ序，最后進行檢查孔施工。

在Ⅰ序孔施工中，選定帷幕灌漿一序孔作先導孔，在先導孔施工中，應詳細、認真地搜集壩體和壩基地質情況、壩體滲透性、巖層透水率、耗灰量和灌漿壓力等第一手資料，為指導后續灌漿施工提供依據。

施工中，選總孔數的10%進行先導孔施工，先導孔用I序孔代替，每個單元至少布設1孔，利用先導孔的施工，進行地層地質情況、巖石透水率情況、耗灰量、灌漿壓力試驗等第一手資料搜集，為指導后續灌漿施工提供切實可行的依據。

3 基巖帷幕灌漿施工方法

3.1 鉆孔

鉆孔的孔位、孔徑、孔深、孔斜、鉆孔順序等嚴格按施工圖紙要求進行并在監理工程師的指示和批準下進行施工。

開孔前嚴格按施工圖紙進行測量放樣，確定孔位，安裝固定鉆機。

安裝鉆機時，班組人員先加固校正水平，使立軸方向與孔向一致，經質檢員和監理工程師檢查合格并批準后方能開孔鉆進［1］。

壩體施工采用硬質合金鉆頭鉆進，開孔孔徑為Φ110 mm，保護好孔口，采用Φ110 mm鉆進至基巖面并進入基巖20～40 cm。

壩體灌漿結束后立即下入Φ 110 mm巖芯管護壁，然后變徑采用Φ 91 mm硬質合金清水回轉鉆進直至達到設計孔深。

鉆孔時，應確保孔壁平直，根據設計文件要求對孔內各種情況如涌水、漏水、斷層、洞穴、破碎、換層、掉塊、掉鉆等進行詳細記錄，作為分析孔內情況的依據。

鉆孔的終孔深度應符合設計規定。每段結束后，孔內殘留巖心和沉淀巖粉≤20 cm。

鉆孔結束待灌或灌漿結束待鉆進時，孔口均應堵蓋，妥善保護。

鉆孔施工中的廢水、廢漿采用溝、管合理引排，避免造成環境污染。

3.2 孔斜控制

本工程單孔鉆進深度一般在10～25 m左右，終孔孔距偏差的大小是保證帷幕灌漿質量的重要技術參數。

根據招標文件和《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》SL62—94要求，孔底最大允許偏差值不得大于確定的數值，詳見表1。

表1 帷幕孔孔底允許偏差值

孔底偏差一般≤孔深的2.5%。為控制鉆孔的偏斜率，擬采用以下措施:

1)采用地錨加固鉆機，使鉆機在鉆進施工中不會位移。

2)埋設孔口管并深入壩體或完整基巖1 m。

3)采用Φ50 mm以上鉆桿，降低鉆桿在受力過程中的變形。

4)根據施工場地盡可能采用較長的巖心管進行鉆進，確保鉆進過程中導向準確。

5)每鉆進5.0～10.0 m左右即時進行孔斜測量，并即時糾偏，保證鉆孔孔斜符合設計要求。鉆孔測斜采用KXP—1測斜儀，該儀器精度較高(方位角≤±2°，頂角≤0.5°)，輕便靈活。

6)嚴格控制鉆進壓力和立軸轉速，若遇軟弱、破碎巖層的情況，建議采用低壓力、低轉速鉆進［2］。

帷幕灌漿孔均進行全孔測斜。

采取如上措施后，如施工過程中，仍然發現有鉆孔偏斜超過規定時，及時采取經監理工程師批準的其它補救措施。

糾偏無效時作廢孔處理，并按監理工程師同意或指定的位置重新鉆孔。鉆孔偏斜事示意圖見圖1。

3.3 洗孔

壩體為干法造孔，不作洗孔處理。而只在灌漿結束下入護壁巖芯管后，利用高壓水將管內泥漿沖洗干凈，以利于基巖鉆進。

基巖鉆孔達到壓水或灌漿分段深度提鉆取芯后，隨即將鉆具下至孔底，采用清水加壓沖洗，沖洗壓力采用相應孔段灌漿壓力的80%。若該值＞1 MPa時，采用1 MPa，直至回水變清，且孔內沉積厚度＜20 cm時為止。

當遇巖溶、斷層、大裂隙等地質情況復雜地段時，帷幕灌漿孔(段)是否需要進行裂隙沖洗，以及如何沖洗，均應征求監理工程師意見，通過現場試驗或由設計確定。

圖1 鉆孔偏斜示意圖

3.4 灌漿

3.4.1 灌漿段長

灌漿段長一般為5 m，壩體灌漿段長≤10 m，壩體與基礎接觸段在巖石中的長度≤2 m。

若在鉆孔過程中遇洞穴、漏水或塌孔掉塊難以鉆進等情況時，應及時查明原因，根據實際情況進行處理。

當采用自上而下分段灌漿方法時，與已灌段重疊部分≥50 cm，以防漏灌。

3.4.2 灌漿方式

采用循環式與純壓式相結合的灌漿方式。

一般情況下采用循環式灌漿為主，若遇溶洞、斷層、裂隙、漏水吸漿量大的特殊地段，采用純壓式灌漿。

遇有涌水情況，采用“雙液灌漿”法灌漿。灌漿施工時，射漿管安裝距孔底≤50 cm，以確保漿液在孔段內正常流動。

3.4.3 灌漿壓力

設計灌漿壓力暫定為0.3 MPa，依據設計規定結合現場灌漿試驗論證后，在施工過程中調整確定。

3.4.4 灌液比級及變換原則

水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、8∶1、6∶1等 6 個比級水灰比。開灌時的水灰比為5∶1。灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。

3.4.5 待凝

壩體與基巖的接觸段，遇斷層、破碎帶等地質條件復雜地區灌漿后應待凝，具體的待凝時間應根據具體情況與監理工程師協商確定。

3.4.6 灌漿結束標準

采用自下而上分段灌漿時，在規定壓力下:

1)當注入率≤0.4 L/min時，繼續灌注30 min可以結束。

2)當注入率≤1 L/min時，繼續灌注60 min可以結束。

采用自上而下分段灌漿時，在規定壓力下:

1)當注入率≤0.4 L/min時，繼續灌注60 min即可結束。

2)當注入率≤1 L/min時，繼續灌注90 min可以結束。

3.4.7 封孔

當采用自上而下分段灌漿時，封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”，當采用自下而上分段灌漿時，采用“壓力灌漿封孔法”，并結合人工封孔。

4 鉆灌過程中特殊情況的處理

4.1 鉆孔垮塌等處理

按常規施工工藝進行鉆孔，遇到塌孔、掉塊、卡鉆、埋鉆事故、成孔困難等情況時，采用跟管鉆進工藝。

若破碎帶＞5 m時，即時停鉆，并自上而下灌漿;若破碎帶＜5 m時，鉆進至下層完整巖體50 cm后，進行自上而下灌漿［3］。

4.2 在滲透性強的巖層中灌漿施工

常采用以下4種措施:

1)降低灌注壓力。

用低壓甚至用自流式灌漿，待裂隙中逐漸充滿漿液，降低流動性后，再逐漸升高壓力，按正常的施工要求進行灌漿。

2)限制進漿量。

用濃漿灌注，注待進漿量明顯減少后，將壓力升高，使進漿量又達原來進漿量時，再次升高壓力，增大進漿量，反復進行灌注，達最后灌漿結束標準時止。

3)增大漿液濃度。

使用摻加砂料的漿液，降低漿液的流動性，同時適當地降低壓力，限制其流動范圍，不使流失過遠，待單位吸漿量降到一定程度，再灌不摻砂料的水泥漿，并逐漸升高壓力，灌至符合結束條件時為止。

4)間歇灌漿。

每連續灌注一定時間，暫停灌漿，待凝一定時間再灌。此法只有在比較長時間內，巖層一直大量吸漿且基本不增大壓力的情況下適用。

上述幾種方法可單獨或綜合使用，視具體情況而定。

4.3 地表冒漿與串漿的處理

4.3.1 地表冒漿

在灌漿過程中，往往發生在灌漿孔段與地表有垂直向的連通裂隙、灌漿壓力較大而灌漿段位置距地表又接近時，處理方法為:

1)一般先是在冒漿處用碎麻、棉花、水泥袋紙或速凝水泥封堵。

2)如果冒漿孔成片，則可考慮在其上加蓋板壓住。

3)若無效，則降壓、改變漿液濃度，增加水泥含量，加入適量粗料和促凝劑以及間歇灌漿等辦法處理。

4.3.2 串漿

處理方法:

1)若預計到可能會串漿，則加大第I次序孔的間距，并適當地延長相鄰2個次序孔灌漿的間隔時間，采用自上而下分段灌漿方法;

2)串漿孔和灌漿孔同時灌漿。

5 結語

帷幕灌漿防滲技術使用時，應根據實際情況選取一個合理的灌漿壓力、控制參數，采用合理的灌漿工藝，才能達到處理的目的。該項技術適用性好，既適用于基巖壩基，又適用于砂礫石壩基及砂土壩基的處理應用。

［1］楊忠書.經驗談帷幕灌漿技術在水庫除險加固工程中的應用［J］.經營管理者，2009(16):56-57.

［2］李德欣，陳冬君.壩基帷幕灌漿施工中應注意的問題［J］.黑龍江水利科技，2004，32(04):34-35.

［3］楊中文，鄭新偉.某大壩除險加固工程基礎帷幕灌漿的施工［J］.浙江水利科技，2003(06):89-90.

TV697.3

B

1007-7596(2014)05-0105-03

2013-12-16

申乾坤(1976-)，男，貴州遵義人，工程師，從事水利工程施工管理、監理工作。