遼寧省白石水庫工程帷幕灌漿施工技術

趙 敏

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

遼寧省白石水庫工程帷幕灌漿施工技術

趙 敏

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

白石水庫位于遼寧省北票市，是在多泥沙的大凌河干流上修建的唯一骨干工程。地理位置屬于北方嚴寒地區。壩型為碾壓混凝土重力壩。壩基多為玄武質安山巖、火山巖系羅系土門子組砂頁巖組成，壩基處理應采用帷幕灌漿技術，將不同的斷裂構造進行補強。

帷幕灌漿；施工技術；質量標準；效果分析

1 概 述

白石水庫位于大凌河干流中下游的北票市境內，水庫始建于1995年，1996年5月主體工程開工，2000年汛后正式下閘蓄水，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、養魚等綜合利用的大型水利樞紐。帷幕灌漿于1998年9月8日開始進行，1999年11月5日全部完成。

2 帷幕灌漿工程施工

2.1 防滲帷幕的設計

1)試驗孔設計：本次試驗為生產性試驗，試驗區分別選擇在21#、24#壩段和20#、25#壩段，前兩段為GIN法試驗區，后兩段為常規法試驗區。其中20#、21#壩段為地質條件較差壩段，24#、25#壩段為地質條件較好壩段。

2)帷幕灌漿孔的設計：根據地質勘測資料，滿足大壩功能要求，設計為：0#～7#、24#～26#、29#～31#壩段及兩岸地面為單排孔；8#～23#、27#～28#壩段為雙排孔。除灌漿試驗壩段部分孔距為1.5m外，其它孔距均為2m。帷幕灌漿孔的孔深原設計河床廊道部位為30m，兩岸斜坡廊道為33～35.5m，后經《99—48設計補充通知單》變更為：先導孔深入凝灰質礫巖的深度≤0.5m，其它所有鉆孔(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔、檢查孔等)孔底進入安山巖的最小深度≥2m。根據這一原則每個壩段以先導孔情況來確定，即先導孔孔深見凝灰質礫巖<30m的，帷幕孔深至凝灰質礫巖頂面上2m處為止；先導孔孔深見凝灰質礫巖>30m，帷幕孔深則定為30m。

2.2 施工概況

包括大壩廊道和兩岸地面帷幕灌漿，本工程從1998年9月8日開始施工，至1999年11月5日竣工。實際完成工作量鉆灌總進尺15304m，其中包括灌漿孔巖石進尺11308m、混凝土進尺2615m；檢查孔巖石進尺1163m、混凝土進尺218m?？偣嗳胨嗔?41.9t。

2.3 施工工藝及方法

白石水庫壩基防滲帷幕灌漿施工方法采用“小口徑鉆孔，自上而下逐段鉆灌，孔口封閉，孔內漿液循環，不待凝，不沖洗，高壓帷幕灌漿”施工工藝[1]。

施工流程為：鉆孔—沖洗—壓水—灌漿—鉆灌下一段—終孔驗收—封孔。施工順序為：雙排孔先鉆灌下游排，后鉆灌上游排；各排孔先低序后高序孔施工。導孔及檢查孔均做正規壓水試驗，Ⅰ序孔灌漿前還要做簡易壓水試驗。壓力除第1段為0.3MPa外，其余均為1MPa。

2.3.1 灌漿壓力

帷幕灌漿設計最大壓力采用4MPa，后經98—57設計修改為3MPa。即：第1段—第2段分別采用1、2MPa，第3段以下均為3MPa。灌漿壓力還要根據不同的注入率作相應改變。灌漿開始時將壓力迅速提高到2MPa或<2MPa，>2MPa時以0.5MPa/min增壓控制，灌漿過程中不允許降壓。

2.3.2 漿液的濃度與變換

水泥的漿液濃度采用為5個等級，即：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1。在灌漿過程中遵循由稀變濃的原則逐級變濃，但灌注率>30L/min時或某段次累計注入同一水灰比超過300L或灌漿時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，可越級變濃。

2.3.3 灌漿結束標準及封孔要求

帷幕灌漿應同時滿足下述兩個條件后，方可結束。①在設計壓力下，注入率≤1L/min時，延續灌注時間≥90min；②灌漿全過程中，在設計壓力下的灌漿時間≥120min。每鉆孔灌漿結束后，經監理人員驗收簽字后方可封孔，封孔要求為：將射漿管下到孔底，自射漿管注入0.5∶1的水泥漿，徐徐提升射漿管，使射漿管出口始終處在水泥漿中，直到把孔內殘漿液全部排出為止，然后用純壓式灌漿封孔，用最大的灌漿壓力，持續灌漿>2h，然后用孔口封閉器將孔口封閉，待凝24h，水泥沉淀后，孔口托空部分用1∶1∶1的水泥砂漿搗實。

2.3.4 灌漿記錄要求

灌漿記錄包括壓水記錄一律采用自動記錄儀記錄，自動記錄儀是長江水利水電科學研究院生產的GYJ-II、III型記錄儀。自動記錄儀由懂技術責任心強的專職人員管理操作，自動記錄儀顯示并打印出工作的時間、壓力、注入量、累計注入量、透水率等實際工作數據。并經監理、公司、生產單位三級質檢人員驗收，認定簽字生效[2]。

2.4 質量標準及質量評定

白石水庫帷幕灌漿質量標準為：防滲帷幕透水率<3Lu。

根據國家水電部頒發有關標準和合同文件有關規定以及監理單位下發的要求和辦法，對帷幕灌漿工程進行4個級別質量評定，即：單孔、單元工程、分部工程、單位工程。評定結果均在95%以上。

2.5 檢查孔壓水試驗分析

2.5.1 檢查孔的施工要求

按規范和設計要求檢查孔的數量應為灌漿孔的10%，1個壩段或1個單元工程內，至少應布1個檢查孔。檢查孔自上而下分段進行正式壓水試驗，第1、2段各為2m，以下各段各為5m。檢查孔的第1、2段透水率均≤1.0Lu，余下的10%顯示的透水率≤2.0Lu。

2.5.2 檢查孔的數據統計及評價

0#～31#壩段共打檢查孔47個，合計進尺1254.7m，壓水共270段。結果檢查孔的透水率(Lu)都很低，其中0～0.1區間段數為248段，占總段數的91.8%，0.1～0.5區間段數20段，占總段的7.4%。最大區間值為0.5～1，只有2段，占總段的0.8%。透水率之低，說明灌漿效果很好，完全滿足設計標準。兩岸壩肩地面帷幕灌漿共打檢查孔3個，壓水段各段透水率均<0.1Lu。

2.6 注入量資料分析

白石水庫帷幕灌漿共為32個壩段，劃分為25個單元。其中0#～2#、3#～5#、6#～7#、29#～31#壩段為合并單元外，其余每個壩段為一個單元，兩岸壩肩地面帷幕灌漿5個單元，共計30個單元，除地面灌漿外，整個工程雙排孔有18個壩段，單排孔有14個壩段。本報告分別以單排孔和雙排孔兩個部分，以序為單位統計出其單位注入量，見下表。合計得出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序和平均單位注入量及遞減比，分別為：①單排孔注入量：22.8、8.9、9.1平均值11.4，遞減比：1:0.42:0.43；②雙排孔下游排，注入量：49.7、15.3、12.6平均值21.4，遞減比：1:0.3:0.25；③雙排孔上游排，注入量：45.3、9.3、6.9平均值7.5，遞減比：1∶0.21∶0.15。

無論排序間，孔序間單位注入量大部呈下降趨勢，因Ⅱ、Ⅲ序孔注入量都不大，所以它們之間比值關系大小已無實質意義，說明I序孔灌漿效果已很顯著。各壩段各序單位注入量成果見表1。

從表1中同時也顯示看出某些壩段的I序孔單位注入量比較大，如24#、26#壩段的I序孔分別為75.1kg/m、55.9kg/m；雙排孔下游排的13#、16#、17#、18#、21#壩段的I序孔分別為71.7kg/m、90.8kg/m、142.5kg/m、221.2kg/m、75.6kg/m。其它排序單位注入量都不大，一般為5～20kg/m。較大單位注入量基本都出現在單排孔的I序孔，或雙排孔下游排的I序孔，這本身恰恰說明了灌漿效果是明顯的。分析這些孔序單位注入量比較高的原因，除21#壩段發育有F96-1、F96-2兩條(組)斷層外，其它壩段均為非斷層區，說明這些壩段注入量較大是基巖裂隙較發育造成的。查閱灌漿資料注入量較大部位一般在基巖10m深度內，少數>10m深度。說明了地質條件的差異和可灌的不均勻性。

表1 各壩段各序單位注入量成果表 kg/m

3 結 語

共總結出以下4點：①本工程通過普通灌漿法和GIN灌漿法試驗對比,結果證明，GIN法應在可灌性較大工程地質區域積極推廣。②小口徑金剛石鉆頭鉆進造孔，高壓循環灌漿工藝形成帷幕是可靠的。③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。④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。

[1]朱偉.泰克澤水電站大壩基礎帷幕灌漿試驗中的有關問題釋疑[J].水利水電施工，2011(01)：54-57.

[2]李維朝，梁鐸，蔡紅，等.堤壩帷幕灌漿效果評價[J].中國水利水電研究院學報，2012，10(03)：214-218.

1007-7596(2014)03-0082-03

2013-07-14

趙敏(1976-)，女，遼寧鐵嶺人，工程師，研究方向為水庫工程建設、管理等。

TV543

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