遼寧省白石水庫工程固結灌漿施工技術

李寶石

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧朝陽122000)

0 引言

白石水庫是遼寧省“九五”期間水資源開發建設的重點工程，大壩是一座碾壓混凝土重力壩，為一級建筑物，整個壩址坐落于中生界火成巖之上，基礎處理的成功與否，關系到水庫建設的成敗和大壩的安危。固結灌漿工程是整個工程中極其重要的分部分項工程。固結灌漿于1996年10月27日開始進行，隨混凝土升程陸續完成，于1999年10月31日全部完工。

1 工程地質條件及特征

1.1 壩基地層巖性

壩址為侏羅系地層，壩基和兩岸壩肩均為侏羅系蘭旗組玄武質安山巖，厚度不均，28～50 m，變化較大，其下為礫巖、頁巖夾煤線。玄武質安山巖呈灰綠～灰黑色，全晶斑狀結構，致密的塊狀構造，原巖噴發經冷凝形成原生節理，稱緩傾角結構面，產狀:NE ＜10°～15°，即傾向上游，走向與壩軸線成 20°夾角。

壩址處兩岸山坡較陡，坡殘積層厚度0～2 m，河谷覆蓋層厚4～5 m。強風化巖厚度在河床部位為0～4 m，右岸9～10 m，左岸約4 m。弱風化巖厚度在河床部位大部分為1～9 m，局部約10 m，個別處約20 m，右岸3～7 m，左岸3～4 m。卸荷裂縫可達到微風化帶的頂部，由于微風化巖完整性較好，強度高，節理裂隙不發育，基本無卸荷變形問題。

1.2 壩基地質構造

壩址兩岸地面所見斷層都是與河流平行的北西向斷層。根據施工地質編錄建基面上共測得12條斷層，傾角65°～89°，為壓性或壓扭性，組成物質多以角礫巖為主，局部有少量夾泥。除1條北東向外，11條都是走向320°左右與河流平行的斷層，12條斷層中只有4條寬度在4.5 m以上，F9、F17最寬分別達到14 m、15.5 m，其它都在1.0～2.5 m，大多數斷層膠結都很好，少數較為破碎。

除斷層外，在建基面上還編錄有174條節理，節理走向北西向略多于北東向，節理的傾角也大都為高角度，多呈壓性或壓扭性，微張—閉合，少充填物或無充填物，充填物一般為方解石和石英細脈，少數夾泥[1]。

以上這些不同產狀的斷裂構造說明巖體的完整性受到破壞，是需要加以補強的，所以對壩基巖體進行固結灌漿是必要的。

1.3 壩基滲漏與滲透穩定

根據大量的壓水試驗成果，壩基強風化巖透水率q=25.52～32.70 Lu，屬中等透水性;弱風化巖透水率q=1.72～3.98 Lu，屬弱透水性;微風化巖透水率q=1.06～1.10 Lu，屬弱透水性;新鮮巖透水率q＜1 Lu，屬微透水性。斷層部位的透水性沒有規律，一般透水性較小，屬微弱透水。兩壩肩外側山體無較大斷層通過，巖體及小的結構面透水性較差，一般無繞壩滲漏問題[2]。

壓水試驗表明，影響透水性的因素與玄武質安山巖的構造特征有直接關系，主要是沿巖體的節理裂隙透水，透水性雖不大，但由于本工程屬水源短缺地區，為盡量減少水庫滲漏量，結合壩高、水文工程地質條件及規范要求，需設置帷幕防滲與排水孔減壓。防滲深度以防弱風化巖體為主，同時以不打透安山巖為原則。

2 施工技術

施工技術包括固結灌漿設計、施工概況和質量標準及效果分析3部分。

2.1 固結灌漿設計

團結灌漿設計包括試驗孔設計和施工孔設計2部分。

2.1.1 試驗孔設計

固結灌漿試驗任務共分為兩組，即21壩段護坦非斷層帶區一組;23壩段護坦斷層帶區一組。每組試驗均布置7個灌漿孔，三排孔，孔間均呈等腰三角型分布，排距1.5 m，排與排間孔間距2.12 m。分兩序孔及檢查孔施工，孔深為混凝土蓋板下10 m，灌漿之前分別做壓水試驗。孔徑除檢查孔為Φ75 mm外，其它均為Φ56 mm。

2.1.2 施工孔設計

固結灌漿是以一個壩段為一個單元工程，設計為上游寬8 m，下游寬10 m，上下各灌四排，排距2.6 m，孔距3.0 m，上下游邊排1.5 m，孔深 5～10 m，斷層帶一律10 m。

分Ⅰ、Ⅱ兩序，梅花狀布置，孔徑均為Φ56 mm，且增加邊排Ⅲ序孔，Ⅲ序孔為傾向壩外15°的斜孔，其它孔均為垂直孔[3]。

固結灌漿工藝要求為小孔徑成孔，孔內循環灌漿，自上而下分段灌漿，施工順序遵照圍、擠、壓逐漸加密的原則進行施工，即先周邊孔，特別是上、下游邊排孔，后中間孔;先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，再Ⅲ序孔。灌漿前進行壓水試驗，灌漿壓力第一組第一段為0.3 MPa，第二段為0.5 MPa;第二組第一段為0.5 MPa，第二段為0.8 MPa。灌漿濃度水灰比分為4個等級，即5∶1、3∶1、1∶1、0.5∶1。

2.2 施工概況

固結灌漿于1996年10月27日開始進行，隨混凝土升程陸續完成，于1999年10月31日全部完成。工程量見下表1。

2.3 質量標準及效果分析

固結灌漿結束標準:在設計壓力下，當孔段的注入率≤0.4L/min時，繼續灌注30 min后結束。灌漿結束后采用0.5∶1的漿液再灌注30 min，最后用0.5∶1的漿液將孔內注滿，水泥沉淀后，孔口空余部分用水泥∶砂∶水=1∶1∶1的水泥砂漿逐層搗實封填密實。

壩基固結灌漿質量檢查有3方面:

1)施工過程中的工藝檢查。

2)是灌漿后布置檢查孔作壓水檢查。

3)是灌漿前后巖體的彈性波速及動彈模量測試對比[4]。

經檢查32個壩段固結灌漿檢查孔89個，壓水147段次，100% ＜3 Lu的質量標準。

灌漿后巖體的彈性波速平均提高了11%，動彈模量平均提高了24.1%，說明灌漿收到明顯效果。

對已完成的全部壩段的固結灌漿情況分析統計:Ⅰ序孔平均單位注入量為3.8 kg/m;Ⅱ序孔為1.5 kg/m;Ⅲ序孔為1.3 kg/m。雖然絕對值較小，但隨次序遞減規律明顯，說明各序灌漿均起到一定的作用，設計布孔合理，施工工藝過程控制正常，質量穩定[5－6]。

經嚴格評定32個單元工程2 042個鉆孔，合格率100%，優良品率95.9%，整個分部工程評為優良。

目前，水庫大壩已正常運行十年多，十年多的歷程表明，壩基固結灌漿對壩基巖體起到了加固作用，提高了壩基巖體的承載能力和抗滑穩定性，降低了壩基的透水性。

3 結語

經過蓄水后的幾年考驗及觀測數據分析表明白石水庫基礎加固灌漿是成功的。灌漿采用自動記錄儀記錄，可隨時掌握灌漿效果的各種數據，快速而準確，對保證工程質量起到了重要作用。采用科學有效的管理手段，推廣使用先進設備和方法，是保證工程質量，提高經濟效益的重要保證。

表1 固結灌漿工程完成工作量統計表

[1]趙長偉，宋建軍，肖志勇.石門水庫岸坡固結灌漿施工方法[J].河南水利，2000(02):38.

[2]劉麗雙，張月紅.大壩基礎固結灌漿補強加固施工技術分析[J]．黑龍江水利科技，2011，39(06):68 －69．

[3]徐慶偉．紫坪鋪水利樞紐工程帷幕灌漿施工[J]．四川水力發電，2006，25(01):28 －32．

[4]盧元海，方偉．小灣水電站壩基固結灌漿特點和施工質量控制[J]．西北水電，2008(01):33－35．

[5]蔡海燕．超高滲透壓力下無蓋重固結灌漿施工技術研究[J]．鐵道建筑，2010(07):76 －76．

[6]崔凌芳，趙普鴻．水利工程建設中壩基固結灌漿施工技術[J]．黑龍江水利科技，2013，41(05):95 －98．