水口水庫大壩漿砌石壩體加固工程中灌漿的應用

黎 偉

(望江縣水利局 ， 安徽 望江 246200)

水口水庫工程于2016年建設，受資金限制，分二期實施，一期大壩澆筑至410.7m，二期大壩澆筑至設計高程414.5m。一期工程完工蓄水后，發現壩體與壩基砼墊層之間、壩體背水側局部位置出現滲漏。經調研、翻閱施工及監理資料，結合滲漏點位置，分析壩體滲漏是：壩體混凝土墊層及漿砌石壩體接觸面未處理；壩體砌石施工過程中，石塊坐漿不密實，壩體內部空腔較多。在二期工程實施時，借鑒壩基固結灌漿充填壩基空隙效果及其他工程實例，對一期壩體采用壩體灌漿加固方案，壩體灌漿分為鉆孔及灌漿工藝。

1 壩體灌漿

1.1 鉆孔及灌漿設備

一期工程現狀大壩壩頂寬6m，壩頂最大高度為5.4m，壩基砼墊層最大厚度1.5m，漿砌石壩體最大厚度為3.9m，鉆孔深入砼墊層與漿砌石壩體底部之間，因此可確定最大鉆孔深度為4m，灌漿深度較淺，可選用手風鉆鉆孔；根據灌漿注入壓力及注入量要求，配置了儲漿攪拌機、灌漿泵灌漿設備，其中儲漿攪拌機為雙層，上層攪拌，下層儲液，具體型號及相關參數如表1所列。

表1 鉆孔及灌漿設備表

1.2 鉆孔布置及工藝

于現狀壩頂布置鉆孔，鉆孔排距采用2m，共3排，孔距1.5m，第1排孔布置于壩體防滲墻后1.0m；壩頂中部孔深4m，鉆孔剛好穿透砌塊石壩體與墊層，靠近壩肩位置孔深3m，鉆孔入巖深度約大于0.5m；鉆孔孔數共32個，孔深總進尺共140m；鉆孔孔徑不小于42mm。要求鉆孔一次性鉆至設計孔深。

1.3 灌漿布置及工藝

(1)孔位布置?？孜徊贾萌鐖D1所示。

圖1 孔位布置圖

灌漿區為現狀大壩壩頂，孔位分為3序，Ⅰ序孔數為14個，Ⅱ序孔數為9個，Ⅲ序孔數為10個，共32個灌漿孔。灌漿順序總體按先圍后擠原則實施，首先將Ⅰ序孔作為周邊孔灌漿，結合迎水側砼防滲墻，形成封閉灌漿區間；待Ⅰ序孔完成后，依次分灌Ⅱ、Ⅲ序孔。

(2)灌漿準備。采用PVC管插入灌漿孔，孔徑38mm(外徑)，與鉆孔孔徑42mm及灌漿管管徑38mm(內徑)相互匹配，伸入深度不小于35cm，伸出深度10cm～15cm，PVC管與壩體表面接觸部位采用混凝土或砂漿封口。

(3)灌漿工具。攪拌機、灌漿泵、輸漿管。

(4)灌漿方法。灌漿孔深小于6m，要求采用全孔一次性純壓式灌漿?，F狀壩頂砌石外露，灌漿之前，先采用水泥砂漿充填砌體表面空隙并加厚至200mm。根據砌體初始有較大空腔特點，Ⅰ序孔要求先小壓灌漿，使漿液盡可能均勻地充填空腔，Ⅱ、Ⅲ序孔為充填剩余孔隙，加大灌漿壓力。

(5)灌漿材料及濃度。灌漿材料采用P.042.5普通硅酸鹽水泥，Ⅰ序孔小壓階段砌體空腔吃漿量普遍較大，開灌灌漿時水灰比選擇2∶1(重量比)；Ⅱ、Ⅲ序孔加壓階段壩體內部空腔已填充至孔隙，吃漿量普遍較小，灌漿時水灰比選擇3∶1，充填壩體內的孔隙。施工現場按吃漿量及壓力表變化調整。

(6)灌漿壓力。依據各序孔灌漿目的及壩體灌漿后孔隙大小變化，灌漿壓力依次加大，Ⅰ序孔為0.2-0.4MPa，Ⅱ序孔為0.4-0.7MPa，Ⅲ序孔為1MPa。根據現場灌漿試驗，以不抬動漿砌石壩體為準。

灌漿壓力先以區間小值為開灌壓力，總體分序灌漿濃度逐步減小。

若遇到吸漿量較大，可增大灌漿壓力，同時減小灌漿水灰比。

(7)灌漿檢查。為檢查灌漿后壩體的密實性，待灌漿結束后，選?、笮蚩字?個孔，重新鉆孔，進行壓水試驗檢查。壓水試驗壓力均采用最大灌漿壓力的80%，即0.8MPa。

1.4 鉆孔及灌漿時出現問題及解決辦法

(1)局部位置鉆孔。鉆孔卡頭很難鉆至設計深度，施工時調整至周邊位置重新鉆孔，現場發現砌體分縫處鉆孔明顯較其他位置容易。

(2)Ⅰ序孔為周邊孔。其距壩肩較近，不宜較大壓力灌漿；但灌漿時發現，按孔距依次灌漿時，吸漿量較小，施工時調整按間隔3m分2次灌注，第1次吸漿量明顯較好，第2次待第1次漿液凝固一段時間后，重新加壓灌漿。

(3)Ⅰ序孔第一個孔開灌。灌漿泵壓力表在0.2MPa下吸漿量較大，持續時間超過30min，注漿量超過900kg，說明初始壩體空腔很大，暫時調整灌漿壓力至0.4MPa，灌漿水灰比調整至1：1，待灌漿壓力浮動較大，注漿較困難時結束灌漿。

(4)灌漿。Ⅰ序孔灌漿完成后施工單位馬上進行Ⅱ序孔左岸灌漿，發現灌漿量依然很大，由于水泥原材料運輸未及時送至場地，Ⅱ序孔右岸灌漿間隔將近12h后才實施灌漿，但是灌漿后發現灌漿量要小于左岸灌漿。說明壩體空腔較大吸漿量較多時，各序孔灌漿應考慮一段時間灌漿待凝時間。

1.5 灌漿成果分析

壩體空腔較大，灌漿前未進行壓水試驗檢查透水率。施工過程中詳細記錄了各個分序孔的吸漿量，待灌漿完成后，分別于灌漿3序孔附近重新鉆孔進行了壓水試驗，通過吸漿量及壓水試驗分析了壩體灌漿成果。如表2、表3所列。由表中數據可見：①壩體Ⅰ序孔在灌漿壓力較小的情況下灌漿大于200kg/m，間接說明了壩體砌塊石之間坐漿不密實，空腔較大。②壩體Ⅱ、Ⅲ序孔在灌漿壓力逐次增大的條件下，吃漿量不增反減，尤其Ⅲ序孔吃漿量小于150kg/m，說明砌體內部孔隙已被充填。③壩體分序灌漿，隨著壩體內部空腔縮減至孔隙，灌漿漿液量逐次降低，與壩體孔隙大小變化基本一致，符合灌漿吃漿規律。④壓水試驗表明，壩體滲透系數小于5lu，滿足設計要求，解決了壩體滲漏及空腔問題。

表2 灌漿注入量成果

表3 注水試驗成果

2 結束語

工程加固后，壩體灌漿效果較明顯，壩體無滲漏；手搖鉆鉆孔時，局部孔鉆卡頭未至設計深度，可適當調整位置，重新鉆孔，建議可在砌石體澆筑縫位置鉆孔。受限于工程設備及進度限制，本次壩體灌漿漿液采用純水泥漿，遇類似壩體有較大空腔工程，可首先考慮采用水泥砂漿作為灌漿漿液，再實施純水泥漿灌漿，最大限度減小工程造價。壩體灌漿分序實施，吃漿量較大時，應考慮一定時間待凝。