淺析帷幕灌漿在中型水庫壩基防滲加固處理中的應用

米躍霞

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淺析帷幕灌漿在中型水庫壩基防滲加固處理中的應用

米躍霞

一、工程概況

北邢家水庫位于山東省煙臺市龍口市下丁家鎮北邢家村以西，泳汶河的中上游，上游控制流域面積64km2，總庫容1310萬m3，是一座集防洪、調水、灌溉、工業供水、養殖等為一體的中型年調節水庫。

水庫自1960年6月建成以來，綜合效益顯著，但由于當時條件限制，致使工程標準低質量差，水庫存在嚴重安全隱患，局部壩基存在滲漏現象，并且壩基巖石上部地質條件差，在高水位的情況下可能出現壩基集中滲漏帶，影響大壩穩定。

壩基防滲加固工程是北邢家水庫除險加固工程其中的一項重要內容，大壩基巖防滲采用帷幕灌漿。

二、灌漿施工

1.灌漿孔的設計布置情況

北邢家水庫防滲墻底部帷幕灌漿全長216m，共分三段，分別位于大壩樁號0+000～0+076、0+260～0+335及0+335～0+400壩段，灌漿軸線位于原壩頂中心線處，分四序，孔距1m，共計218個孔，灌漿后要求達到壓水試驗透水率q≤5Lu。

2.施工簡介

（1）施工組織及主要施工設備

為保證質量和工期，共組織投入2個鉆灌機組，6臺鉆機。

（2）施工順序

施工順序為：測量→布孔→設備安裝→鉆孔→沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔。

（3）施工方法

施工測量：在施工前按監理部門提供的測量基準點、基準線及其基準資料和數據，與監理工程師共同校測基準點（線）的測量精度，并復核其資料和數據的準確性，根據提供的測量資料，對帷幕灌漿孔軸線進行實測。

灌漿孔布置：按設計要求在原壩頂中心線上布置灌漿孔，分四序，孔距1m，灌漿帷幕底伸入基巖相對步透水層（5～10Lu）5.0m，頂伸入壩體1.0m。樁號0+000～0+076及0+260～0+335兩壩段灌漿帷幕深入基巖10m，0+335～0+400壩段灌漿帷幕深入基巖8m。

鉆孔：鉆孔留取芯樣描述，壩體段鉆孔采取泥漿護臂鉆進，進入基巖后改用直徑75mm金剛石鉆頭，清水鉆進。

鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗：鉆孔結束后，在孔內下入鉆具（鉆桿）或導管，從孔底向孔外沖洗，直至回水清凈為止，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，大于1MPa時采用1MPa。先導孔采用單點法做壓水試驗，壓力為灌漿壓力的80%。壓水時間不少于20min，每3～5m測讀一次壓入流量，以最終流量表讀數作為計算流量，穩定標準符合下列標準之一時，即可結束：當流量大于5L/min，連續4次讀數其最大值與最小值之差小于最終值的10%；當流量小于5L/min，連續4次讀數其最大值與最小值之差小于最終值的20%；連續4次讀數，流量均小于0.5L/min。

灌漿方法：采用自下而上分段灌漿法，利用孔內水膠囊充水封堵，水膠囊充水壓力不低于灌漿壓力；灌漿分四序孔施工：先灌注一序孔，次之灌注二序孔，再灌注三序孔，最后灌注四序孔。

灌漿段段長：根據設計要求，壩基灌漿總長度為8～12m，下部6～7m為第一灌漿段，灌漿壓力為0.5MPa；壩基接觸段3.0m為上段灌漿段，最大灌漿壓力為0.3MPa。

灌漿材料：采用康達水泥制品有限公司生產的42.5（R）普通硅酸鹽水泥，細度要求為80μm的方孔篩的篩余量不大于5%，要求材質新鮮，不得使用過期、失效和散裝水泥；每批水泥應做好水泥細度試驗，并做好記錄；每批水泥要求有產品出廠合格證、檢驗合格證，并抽樣由監理部門指定的試驗室做檢驗。

制漿：灌漿材料必須稱重，誤差不大于5%，純水泥漿液的攪拌時間不少于30s，漿液使用前應過篩，自制備到用完時間小于4h；漿液溫度保持在5℃～40℃。

灌漿壓力：灌漿壓力按設計要求，并根據生產性灌漿試驗由設計進行調整。灌漿開始后，在盡可能短的時間內達到設計壓力，使整個灌漿過程盡可能地在規定壓力下進行。

漿液濃度：灌漿漿液濃度應由稀到濃，逐級變換。水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七個比級，開灌水灰比采用5∶1。

漿液變換：a.當灌漿壓力保持不變，注入率持續或減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比；b.當某一比級的漿液注入量已達到300L以上或灌注時間又達1h，而灌漿壓力和注入率無改變或改變不顯著時，改濃一級；c.當注入率大于30L/min時，根據具體情況越級變濃；d.當灌漿壓力或注入率突然改變較大時，立即查明原因，采取相應段處理措施。

灌漿結束標準：在灌漿規定壓力下注入率小于0.4L/min時，持續灌注60min或注入率小于1L/min，繼續灌注1h，灌漿可以結束。

封孔：灌漿結束時基巖部分用0.5∶1的濃漿液，采用“置換和壓力灌漿封孔法”，自下而上進行灌注封孔，壩體部分采用粘土球分層進行回填，每層不大于2.0m，并一次振搗壓實，直至孔口。

（4）特殊情況處理

①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、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

②帷幕灌漿過程中發生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進行灌漿。應一泵灌一孔，否則應將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結束后，對串漿孔并行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。

③灌漿工作必須連續進行，若因故中斷，可按照下述原則進行處理：a.應及早恢復灌漿，否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿。b.恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應逐級加濃繼續灌注。c.恢復灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救措施。d.在巖溶地區的溶洞灌漿，應先查明溶洞的充填類型和規模，而后采取相應的措施處理。

④孔口有涌水的灌漿孔段，在灌漿前測記用水壓力和涌水量，報告監理工程師，選擇下列措施處理：短的段長、高的灌漿壓力、濃漿結束、屏漿、閉漿、純壓式灌漿、速凝漿液、待凝、壓力灌漿封孔等。

⑤灌漿段注入量大、灌漿難以結束時，選用下列處理措施：低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿。

⑥灌漿過程中若回漿變濃，宜換用相同水灰比的新漿進行灌漿；若效果不明顯，應延續灌漿時間30min，即可停止灌漿。

⑦溶洞及破碎帶灌漿：根據查明的溶洞、破碎帶充填類型和規模，采用相應的措施處理：a.溶洞內無充填物時，根據溶洞的大小，可采用泵入高流態混凝土、投入碎石再灌注水泥砂漿、灌注混合漿液等措施。待凝后掃孔，再灌水泥漿。b.溶洞內有充填物時，根據充填物類型、性能以及充填程度，可采用高壓灌漿、高壓噴射灌漿等措施。灌漿注入量大時，根據具體情況，用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿，以及漿液中摻加速凝劑、灌漿穩定漿液或混合漿液等措施處理。處理后掃孔，重新依技術要求進行灌漿，直至結束。

⑧采用自上而下分段灌漿，為防止漏漿，灌漿塞塞至距灌漿段以上0.5m處；無孔口涌水的孔段，灌漿結束后不待凝，但在斷層、溶洞等地質條件復雜地區必須待凝，待凝時間根據地質條件及監理工程師指示確定。

三、施工質量控制

灌漿工程是地下隱蔽工作，要從以下幾個方面控制施工質量：

（1）以設計要求為依據，建立施工質量保證體系，制定管理制度，并認真貫徹執行，對各道重要工序進行自檢和控制。

（2）所有用于鉆孔、沖洗、壓水試驗和灌漿的機械設備及儀表，經監理工程師現場查看后才能使用。

（3）灌漿單元工程質量評定。對完成的工作由監理工程師進行質量評定，防滲墻底部帷幕灌漿工程共劃分為10個單元，其中優良8個，優良率80%，評定等級為優良。

四、安全保證措施

施工中建立了安全管理體系，制定了嚴格安全生產制度，并做好勞動保護工作。開展全員安全教育，提高管理人員、施工人員的安全意識，同時定期對機械設備進行安全檢查和檢測，無隱患方能投入工作。

五、結語

在1個多月的帷幕灌漿時間里，嚴格按照設計及有關規范進行施工，并制定了可行的質量與安全保證措施，工程優良率達到80%，有效地終止了壩基滲漏現象，并使壩基巖石上部地質得到有效改善，為以后的中小型水庫壩基防滲提供了很好的參考資料和借鑒依據■

（作者單位：山東省臨沂市平邑縣水利局273300）