康蘇水庫工程基巖帷幕灌漿施工要點探討

閻倩倩

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

1 工程概況

康蘇水庫工程位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣康蘇鎮境內，推薦壩址距康蘇鎮6.0km，距離烏恰縣城約20km。康蘇水庫工程規模屬Ⅳ等小(1)型工程，由瀝青混凝土心墻壩、左岸灌溉引水隧洞、左岸導流泄洪沖沙放空隧洞、右岸溢洪洞等建筑物組成。主要建筑物瀝青混凝土心墻砂礫石壩為3級建筑物，左岸灌溉引水隧洞、左岸導流泄洪沖沙放空隧洞、右岸溢洪洞等其它建筑物級別為4級，臨時建筑物為5級。康蘇水庫正常蓄水位2520.2m，相應庫容800萬m3，死水位2514m，死庫容560萬m3，調節庫容240萬m3，總庫容977萬m3,最大壩高51.30m，設計灌溉面積1246.66hm2。

水庫瀝青混凝土心墻砂礫石壩基礎防滲結構采用混凝土防滲墻和壩基帷幕灌漿，壩基帷幕灌漿采用單排孔布置，灌漿孔位間距2m。兩岸邊坡帷幕灌漿采用1排孔布置，孔位間距2m。兩岸壩肩帷幕灌漿在灌漿洞內施工，灌漿洞尺寸3.5m×4.0m，采用C25混凝土襯砌處理。

2 帷幕灌漿施工要點

根據招標文件要求，本工程采用由上至下分階段灌漿、由下至上分階段灌漿及孔口封閉綜合灌漿技術方法。考慮到本工程鉆孔較深，巖石條件復雜，帷幕灌漿施工嚴格按照“由上至下分階段灌注、孔內循環、孔口封閉”的操作流程。

2.1 鉆孔施工

2.1.1 鉆孔機具及鉆進參數

帷幕灌漿鉆孔選用XY-2輕便型中淺孔巖芯鉆機，鉆進施工所涉及技術參數及取值詳見表1。

表1 鉆進施工涉及技術參數取值

2.1.2 鉆孔孔位、孔向和深度

帷幕灌漿開孔孔位偏差≤10cm，鉆孔應按設計圖紙統一編號、放樣。鉆孔施工前必須認真檢查工程地勘報告，對施工中可能遭遇的混凝土厚度過大、孔洞涌水失水、塌方、掉塊、卡鉆、構造斷裂、巖溶裂隙發育、巖性改變等情況事先確定應對措施并詳細記錄，將各種可能情況真實準確反映在鉆孔綜合成果表內，灌漿質量分析時應以此為基礎性資料。在鉆進施工過程中如果遭遇洞穴、孔洞塌陷、掉塊等情況導致鉆進施工必須暫停時，應報現場監理人員批準，通過灌漿加固處理并達設計鉆進要求后，重新開始鉆進施工。

鉆孔的施工應分序分段進行。帷幕灌漿鉆孔第 1 段(接觸段)一般為2.0m，第2段為3.0m，第3段為5.0-6.0m，

帷幕灌漿施工結束后應對全孔進行偏斜測量，孔底傾斜偏差嚴格按照表2規定執行。

表2 帷幕灌漿孔孔底傾斜偏差控制標準

2.1.3 鉆孔方法

1)壩基帷幕灌漿鉆孔

在防滲墻內已預埋Φ108mm鋼管，采用Φ75mm金剛石鉆頭穿過預埋管鉆入基巖，鉆孔分段長度與灌漿段長一致，終孔徑≥Φ56mm。

2)壩坡帷幕灌漿及灌漿平洞內帷幕灌漿鉆孔

先鑲筑Φ89mm鋼管，然后采用Φ75mm金剛石鉆頭鉆孔，鉆孔分段長度與灌漿段長一致，終孔徑≥Φ56mm。

工程用XY-2鉆機配合Φ91mm鉆具進行鉆進施工，鉆深可達基巖內2.0m。先進行首段壓水試驗后，卡塞灌注第一段基巖待達結束要求后，將孔洞內灌漿塞拔出。并將0.5∶1比例的濃漿灌入孔內起到置換孔內稀漿的作用，再將Φ89mm鋼管下入孔內直達孔底，將孔口管擺正，并保證孔口管出水口比地面高出10cm，并且有絲扣。待凝3d以上，經監理工程師檢查合格后即可進行掃孔，掃孔結束后采用壓水的方法檢查孔口管鑲鑄質量。

2.2 灌漿材料的選擇及漿液制備

2.2.1 原材料

帷幕灌漿和帷幕銜接灌漿均采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，細度控制在能過 80μm 方孔篩預留余量5%以內即可。水泥材料必須嚴格按照GB175-2007規范中的質量標準進行選定，杜絕受潮結塊及指標不合格水泥材料的選用[1]。確保同一灌漿孔內所用水泥材料在生產廠家、品種、強度等級等方面的一致性。可在配置好的水泥漿液中按配合比添加砂、黏土、粉煤灰和水玻璃以及速凝劑、減水劑、穩定劑以及其它外加劑，并按SL62-2014相關規定控制摻合料和外加劑質量[2]。

2.2.2 漿液制備

工程按照“集中制漿、分散配漿”原則由集中制備站制備漿液，統一制備出0.5:1水灰比的純水泥漿液后，由輸漿泵和中轉站將水泥漿液輸送到灌漿施工作業面，具體的來漿密度由施工作業面自行檢測并按照具體要求調制使用。

2.3 灌漿壓力及漿液變換

2.3.1 灌漿段長及灌漿壓力控制

帷幕灌漿第1段(接觸段)為2.0m，第2段3.0m，第3 段及以下各段為5.0-6.0m，灌漿壓力初步選定為0.7MPa-0.9MPa，最終的壓力通過灌漿試驗予以確定。嚴格按照設計壓力控制灌漿壓力，灌漿壓力達設計壓力后應將壓力波動范圍控制在設計壓力值20%以內，但所有接觸段及Ⅰ序孔2-12m灌漿施工段和漿液灌注率超過30L/min的灌漿施工段都應當按照分級升壓的步驟和0.5MPa/10min的速率逐級升壓最終達設計壓力值。，各級分級升壓漿液純灌注時間至少為15min。

漿液水灰比應按灌漿試驗確定或經監理工程師批準的水灰比施灌，施工組織設計所確定的水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等7個級別。

2.3.2 灌漿漿液變換

為加強灌漿加固施工質量控制，帷幕灌漿應按照由稀到濃的程序逐級改變漿液濃度。但是一旦灌漿壓力達到穩定值，漿液灌注量不斷下降，或灌注量不變而灌漿壓力不斷升高，應保持水灰比不變。任何比級漿液灌注量達300L及以上或漿液持續灌注時間達30min，但是灌漿壓力與漿液灌注量并不發生明顯改變時，必須更換水灰比漿液灌注等級后繼續灌注；當漿液灌注量超過30L/min 后，根據工程帷幕灌漿實際要求，可以越級改變灌漿漿液濃度。當按照濃度最高等級漿液灌漿施工吸漿量仍沒有明顯降低時，必須通過限流、降壓、減量、間歇注漿措施予以改善。

2.4 灌漿結束標準

灌漿施工同時滿足下述規定后方可結束：通過由上至下分階段灌漿的情況下，待達設計壓力最大值后，應將灌注量控制在1L/min內持續灌注30min后，結束灌漿。而通過孔口封閉灌漿施工的情況下，達設計壓力最大值后，將灌注量控制在1L/min內持續灌注30min-60min后，結束灌漿。

當本工程結束全部帷幕灌漿孔灌漿施工后，必須立即向監理人申報驗收，對于驗收合格的灌漿孔通過“分段灌漿封孔法”或“全孔灌漿封孔法”[3]和0.5∶1普通水泥漿液盡快封孔。

3 結 論

綜上所述，水庫工程瀝青混凝土心墻砂礫石壩基帷幕灌漿施工應加強灌漿材料與灌漿方式的選擇、灌漿壓力控制、漿液變換、施工工序控制，保證灌漿施工效果和工程質量。事實證明，帷幕灌漿技術具有施工簡便、施工占地少的技術優勢，能在地下水位以下進行，尤其適用于病險水庫無法放空情況下大壩的除險加固處理。