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(shè)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(zhèn)境內(nèi)，推薦壩址距康蘇鎮(zhèn)6.0km，距離烏恰縣城約20km。康蘇水庫工程規(guī)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)庫容800萬m3，死水位2514m，死庫容560萬m3，調(diào)節(jié)庫容240萬m3，總庫容977萬m3,最大壩高51.30m，設(shè)計灌溉面積1246.66hm2。

水庫瀝青混凝土心墻砂礫石壩基礎(chǔ)防滲結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jù)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(shù)方法。考慮到本工程鉆孔較深，巖石條件復(fù)雜，帷幕灌漿施工嚴格按照“由上至下分階段灌注、孔內(nèi)循環(huán)、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(shù)

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(shù)參數(shù)及取值詳見表1。

表1 鉆進施工涉及技術(shù)參數(shù)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(yīng)按設(shè)計圖紙統(tǒng)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(gòu)造斷裂、巖溶裂隙發(fā)育、巖性改變等情況事先確定應(yīng)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(nèi)，灌漿質(zhì)量分析時應(yīng)以此為基礎(chǔ)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(dǎo)致鉆進施工必須暫停時，應(yīng)報現(xiàn)場監(jiān)理人員批準，通過灌漿加固處理并達設(shè)計鉆進要求后，重新開始鉆進施工。

鉆孔的施工應(yīng)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(jié)束后應(yīng)對全孔進行偏斜測量，孔底傾斜偏差嚴格按照表2規(guī)定執(zhí)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(nèi)已預(yù)埋Φ108mm鋼管，采用Φ75mm金剛石鉆頭穿過預(yù)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(nèi)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(nèi)2.0m。先進行首段壓水試驗后，卡塞灌注第一段基巖待達結(jié)束要求后，將孔洞內(nèi)灌漿塞拔出。并將0.5∶1比例的濃漿灌入孔內(nèi)起到置換孔內(nèi)稀漿的作用，再將Φ89mm鋼管下入孔內(nèi)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(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后即可進行掃孔，掃孔結(jié)束后采用壓水的方法檢查孔口管鑲鑄質(zhì)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(yù)留余量5%以內(nèi)即可。水泥材料必須嚴格按照GB175-2007規(guī)范中的質(zhì)量標準進行選定，杜絕受潮結(jié)塊及指標不合格水泥材料的選用[1]。確保同一灌漿孔內(nèi)所用水泥材料在生產(chǎn)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(wěn)定劑以及其它外加劑，并按SL62-2014相關(guān)規(guī)定控制摻合料和外加劑質(zhì)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(tǒng)一制備出0.5:1水灰比的純水泥漿液后，由輸漿泵和中轉(zhuǎn)站將水泥漿液輸送到灌漿施工作業(yè)面，具體的來漿密度由施工作業(yè)面自行檢測并按照具體要求調(diào)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(shè)計壓力控制灌漿壓力，灌漿壓力達設(shè)計壓力后應(yīng)將壓力波動范圍控制在設(shè)計壓力值20%以內(nèi)，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(yīng)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(shè)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(yīng)按灌漿試驗確定或經(jīng)監(jiān)理工程師批準的水灰比施灌，施工組織設(shè)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(zhì)量控制，帷幕灌漿應(yīng)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(wěn)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(yīng)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(xù)灌注時間達30min，但是灌漿壓力與漿液灌注量并不發(fā)生明顯改變時，必須更換水灰比漿液灌注等級后繼續(xù)灌注；當漿液灌注量超過30L/min 后，根據(jù)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(jié)束標準

灌漿施工同時滿足下述規(guī)定后方可結(jié)束：通過由上至下分階段灌漿的情況下，待達設(shè)計壓力最大值后，應(yīng)將灌注量控制在1L/min內(nèi)持續(xù)灌注30min后，結(jié)束灌漿。而通過孔口封閉灌漿施工的情況下，達設(shè)計壓力最大值后，將灌注量控制在1L/min內(nèi)持續(xù)灌注30min-60min后，結(jié)束灌漿。

當本工程結(jié)束全部帷幕灌漿孔灌漿施工后，必須立即向監(jiān)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(jié) 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(yīng)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(zhì)量。事實證明，帷幕灌漿技術(shù)具有施工簡便、施工占地少的技術(shù)優(yōu)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。