水庫樞紐工程非灌段帷幕灌漿施工技術(shù)

買里艷木·馬合木提

【摘要】隨著科技水平的提高，水庫樞紐工程非灌段帷幕灌漿施工技術(shù)得到了長足性的發(fā)展，技術(shù)的合理運(yùn)用是工程順利進(jìn)行的重要基礎(chǔ)保障，基于此，本文以某工程為例，從施工設(shè)計(jì)、布置及灌漿過程系統(tǒng)地進(jìn)行討論，指出根據(jù)工程的具體情況采用相應(yīng)的辦法開展項(xiàng)目施工，以此為水庫樞紐工程非灌段帷幕灌漿施工提供理論及實(shí)踐參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】水庫樞紐工程；非灌段；帷幕灌漿；技術(shù)

前言：本文通過案例分析的辦法，以某水庫樞紐工程為例，討論在確保灌漿質(zhì)量的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行非灌段帷幕灌漿工程施工的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用問題。

一、帷幕灌漿施工準(zhǔn)備階段

（一）帷幕灌漿施工灌漿孔排序布置

該水庫樞紐為小一型水庫。在大壩壩基進(jìn)行帷幕灌漿的過程中分為主副兩部分施工，先副后主。

副帷幕兩排，孔深10m，孔深均指從建基面基巖到孔底的深度。副帷幕灌漿長度2977m，孔排距3m，孔深10m，副帷幕2排，分為兩序施工。先施工下游排，再施工上游排。

主帷幕灌漿長度6886m，孔距2m，先導(dǎo)孔孔距10m，主帷幕一排，孔深30～35m，孔深均指從建基面基巖到孔底的深度。主帷幕灌漿孔間距為2m，直線形布置，分為兩序施工。主帷幕灌漿孔深根據(jù)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)最終確定。

先進(jìn)行先導(dǎo)孔施工，再進(jìn)行1序孔施工，后進(jìn)行2序孔施工。，對(duì)帷幕灌漿，采用自上而下分段灌漿法，導(dǎo)孔應(yīng)自上而下分段卡塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)，并按施工圖紙要求采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)。其他各次序孔的各灌漿段，可進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)。檢查孔采用五點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓力為灌漿壓力的80%，然后進(jìn)行全孔灌漿式封孔。

（二）灌漿材料及始灌漿水灰比

灌漿水泥采用滿足GB175標(biāo)準(zhǔn)的天山42.5R硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度滿足通過80μm方孔篩的篩余量不大于2%，比表面積大于3500cm2/g。不得使用受潮結(jié)塊的水泥。水泥不應(yīng)存放過久，出廠期超過三個(gè)月的水泥不應(yīng)使用。試驗(yàn)室對(duì)每一批水泥的細(xì)度、粒徑等物理性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，并且負(fù)責(zé)提供水泥復(fù)檢報(bào)告，檢驗(yàn)合格后用于灌漿。漿液水灰比為： 2∶1、1∶1、0.8：1、三個(gè)比級(jí)。開灌水灰比采用2∶1，由稀到濃逐級(jí)變換。

二、帷幕灌漿具體實(shí)施方法與步驟

（一）帷幕灌漿造孔

對(duì)壩基巖層的耗灰量進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，探討灌漿的效果以及隨孔深變化的特性，進(jìn)行孔距、排距、深度、壓力等參數(shù)的實(shí)地驗(yàn)證和處理技術(shù)工藝的落實(shí)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積灌漿提出推薦性的合理施工工藝。在經(jīng)過灌漿之后，進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，根據(jù)壩基的地質(zhì)條件及試驗(yàn)灌漿任務(wù)，首先一緊鄰著的單排26個(gè)孔，2米孔距進(jìn)行灌漿，選擇8個(gè)孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)的孔深，并由取芯情況的地質(zhì)、設(shè)計(jì)進(jìn)行最終的確認(rèn)施工。

在上部35米左右作為非灌段，其以下段為灌漿段落，深度在45米左右。實(shí)施進(jìn)行孔口的封閉孔內(nèi)循環(huán)的自上而下的分段式灌漿法。然后以測放孔位、鉆孔分序、首段鉆孔、首段裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)、首段灌漿、埋孔口管待凝24 小時(shí)、第二段鉆、第二段灌漿、以下每段壓水、灌漿、終孔段壓水、灌漿、封孔、檢查孔鉆孔、檢查孔壓水、檢查孔封孔的順序進(jìn)行施工。在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)對(duì)非灌段進(jìn)行隔離。由于該非灌段穩(wěn)定性差，圍巖破碎，孔壁極其的不穩(wěn)定，造成成孔的困難。因此，在施灌過程中要對(duì)非灌段進(jìn)行必要的妥善處理、隔離，以免導(dǎo)致灌漿工作進(jìn)度、質(zhì)量及成本受到嚴(yán)重的不良影響。

在進(jìn)行非灌段的處理時(shí)如果采用傳統(tǒng)的泥漿固壁法，也就是用 2 個(gè)孔進(jìn)行試驗(yàn)，這種方式雖然對(duì)覆蓋層的處理能夠起到一定的效果，但是又有其造價(jià)高，施工進(jìn)度較慢，而且特別是在固壁處理后，對(duì)灌漿段或灌漿或洗孔時(shí)，由于水及漿液的壓力，仍容易出現(xiàn)掉塊、塌孔以及卡鉆等現(xiàn)象的發(fā)生，難以保證灌漿的質(zhì)量。因此采用比較有優(yōu)勢的跟管下套管鉆進(jìn)的方法進(jìn)行隔離，非灌段跟管在深度 40 米為適宜。

（二）鉆孔沖洗及壓水實(shí)驗(yàn)

具體實(shí)施過程中選用孔徑為75米到90米的鉆孔進(jìn)行，如果在能夠保證灌漿質(zhì)量的前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮較小的孔徑。在鉆孔過程中應(yīng)將鉆機(jī)固定好，鉆桿注意擺動(dòng)不要過大，以此來保證鉆孔的垂直度控制在所允許的偏差范圍內(nèi)，以此來保證按方案設(shè)計(jì)來形成帷幕，由此起到防滲漏的效果。然后再?zèng)_洗過程中應(yīng)將鉆孔延伸到設(shè)計(jì)孔深處，將殘留在孔底和粘附在孔壁處的巖粉，碎屑等雜質(zhì)沖出孔外，以免堵塞裂隙的進(jìn)口，從而影響灌漿的質(zhì)量。采用壓力水的防水將巖石空洞處及縫隙里的將為松軟風(fēng)化了的泥質(zhì)填充物沖擊出去，以此保證漿液流進(jìn)裂隙，而且能夠與裂隙接觸面的膠結(jié)凝固起來，從而起到固結(jié)、防滲的作用。沖洗分為單孔段沖洗和群孔段沖洗，因此可根據(jù)不同的地質(zhì)情況采用不同的沖洗方法。基于該工程的地質(zhì)條件，在施工中采用沖洗壓力為本灌漿段灌漿壓力80%的單孔壓水方式對(duì)地基巖石的裂隙進(jìn)行沖洗，當(dāng)回水清凈后本孔段的沖洗就可以終止結(jié)束。但是在正式的施工過程中建議根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合壓水試驗(yàn)的目的和要求，參考《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T5148- 2012），確定適宜的壓水試驗(yàn)。

（三）灌漿

基于形成自上而下分段的孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)有助于漿液的擴(kuò)散滲透可增強(qiáng)覆蓋層灌漿的效果，采用孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)的方式進(jìn)行灌注漿液。根據(jù)該水利樞紐工程的地質(zhì)情況，進(jìn)行漿液試驗(yàn)，選擇在不同條件、不同地層情況下使用純水泥漿液、穩(wěn)定漿液、混合漿液及較優(yōu)的漿液等漿材的合適配比和外加劑的用量。本次施工選用 P.O42.5硅酸鹽水泥進(jìn)行灌漿。

具體操作首先進(jìn)行灌漿漿液配比以及進(jìn)行現(xiàn)場的調(diào)整，由稀到濃逐級(jí)變換灌漿的漿液，當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；開灌后，孔內(nèi)吸漿量達(dá)到320升以上，或灌注時(shí)間已達(dá)半小時(shí)，且注入率和壓力無顯著的改變時(shí)，可將漿液變濃一級(jí)，然而當(dāng)注入率大于每分鐘32升時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行越級(jí)變濃。在灌漿過程中，要注意控制灌漿的壓力，可采用一次升壓法和分級(jí)升壓法進(jìn)行系統(tǒng)操作。其中，對(duì)于透水性不大、裂隙不發(fā)育的巖石基礎(chǔ)的帷幕灌漿較適宜應(yīng)用一次升壓法。分級(jí)升壓法是在灌漿過程中將壓力分為幾個(gè)階段進(jìn)行逐級(jí)的升高至設(shè)計(jì)的壓力值，此種方式對(duì)于巖石透水性大，而且難以迅速達(dá)到規(guī)定的壓力的灌漿段較為適用。基于本次水利工程的客觀情況本次采用應(yīng)及時(shí)規(guī)劃和調(diào)整壓力控制，以便在灌漿壓力突然發(fā)生改變時(shí)，能夠迅速查明原因，從而采取正確的施工技術(shù)措施[1]。

（四）灌漿結(jié)束與封孔

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)對(duì)提高覆蓋層的鉆灌的施工效果及確保孔壁的穩(wěn)定有著緊密的聯(lián)系。一般情況下，在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率小于每小時(shí) 1升時(shí)，繼續(xù)灌注不大于1小時(shí)的情況下，可結(jié)束灌漿，灌漿結(jié)束后，通過逐漸開大管路的閥門保證灌漿的壓力逐漸降低直至為零，防止因一次性突降壓力為零而引起坍孔的危險(xiǎn)。

（五） 帷幕灌漿質(zhì)量檢查

A采用鉆孔壓水試驗(yàn)，進(jìn)行質(zhì)檢。鉆孔壓水試驗(yàn)應(yīng)在灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行；

B檢查孔的布置，由監(jiān)理單位根據(jù)施工灌漿記錄、施工情況等確定。

結(jié)語：水庫樞紐工程非灌段帷幕灌漿施工是將為復(fù)雜的項(xiàng)目，需要根據(jù)工程的地質(zhì)條件進(jìn)行有效的技術(shù)應(yīng)用，通過本次施工采用“跟管法”的實(shí)際效果來看，較好地解決了覆蓋層較為深厚難以施工的難題，有效地防止了在灌漿過程出現(xiàn)返漿及串漿的現(xiàn)象，起到了很好的防滲漏作用，而且節(jié)省了工程施工的開支費(fèi)用，大大提高了整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)日后工程的施工提供了良好的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉中秋. 旁多大壩基礎(chǔ)處理二期帷幕灌漿工程施工方法[J]. 黑龍江水利科技，2012，12：76-78.