混凝土防滲施工技術在水庫大壩中的應用

王 歡

(塔城市水利局，新疆 塔城 834700)

在水庫大壩防滲工作中灌漿施工技術實施的好壞將直接影響防滲加固程度[1-3]。由于山體壓力作用，會有水庫大壩基礎滲漏的現象發生，因此需要對水庫大壩基礎進行防滲處理。如果不對水庫大壩基礎進行防滲處理，可能會造成大壩的整體坍塌[4-7]。當大壩所在地區地質條件有斷層時則很容易發生滲水事故,因此在基礎防滲施工作業時，要時刻注意地質構造，出現斷層時要做好防護。

1 工程概況

本文以某壩區具體工程為例，壩址區河床段壩基巖體相對隔水層埋深約80 m，發育下限約90～120 m，河谷段防滲處理底界按河面下90 m考慮；大壩兩側灰巖段岸坡地下水埋深較大，高程接近河水位，與正常蓄水位無交點，巖溶發育程度及深度與河床類似。壩址左岸防滲線端點由左壩肩向北穿越灰巖段進入文麻斷裂帶約50 m，右岸防滲線端點由右壩肩向南穿越灰巖段進入P2β玄武巖內約40 m。庫區除近壩庫岸(壩址區兩岸)外，存在向鄰谷滲漏條件的有德厚河與嫁依河河間地塊、咪哩河與盤龍河河間地塊，沿分水嶺走向的文麻斷裂帶具有阻水性，水庫不存在向嫁依河方向滲漏的問題。咪哩河庫部分庫岸及河間地塊出露地層為個舊組上段(T2g)灰巖，需進行防滲處理。

2 工程防滲設計

庫區防滲線路布置于咪哩河庫尾右岸的羅世鲊附近，防滲線路總長2699.3 m。

(1)壩址區防滲工程布置。壩址區防滲線路總長約1984.0 m，右岸防滲線長585.0 m；防滲線路左岸端點接文麻斷裂帶，右岸端點接玄武巖地層，防滲面積24.7 m2，帷幕最大深度約176.5 m，帷幕平均深度約123.6 m。

(2)壩基防滲設計。在兩岸灌漿平洞高程以下黏土心墻建基面下設置嵌入式壩基灌漿檢修廊道，壩基帷幕灌漿在廊道內及混凝土蓋板上進行，采用微膨脹的C25鋼筋混凝土襯砌。壩基巖溶發育，防滲底界較深，岸坡段帷幕深度78～172 m，

(3)壩址區左岸防滲設計。壩址區近壩灰巖段長約1110.0 m，起點為左岸壩肩，端點向北進入文麻斷裂帶相對隔水層內約50.0 m。根據地形地質條件，近壩端長1072.0 m的帷幕灌漿在平洞內進行，為保證灌漿質量及方便施工，在左岸設置2層灌漿平洞，上層平洞長1108.0 m，進口底板高程同壩頂高程1380.9 m，底坡i=0.5‰，下層平洞長1217.8 m，進口底板高程1325.0 m，底坡i=1‰。在左岸壩肩近壩100.0 m范圍內的防滲帷幕為雙排孔，孔距2.0 m，排距1.2 m。

(4)壩址區右岸防滲設計。靠文麻斷裂帶長95.0 m的帷幕灌漿在地面進行。帷幕灌漿頂界為正常蓄水位1377.5 m，帷幕底界進入強巖溶帶下限以下10.0 m，灰巖段帷幕深度120～176 m，為保證灌漿質量及方便施工，在右岸設置2層灌漿平洞，上層平洞長1108.0 m，進口底板高程同壩頂高程1380.9 m，底坡i=0.5‰，下層平洞長1217.8 m，進口底板高程1325.0 m，底坡i=1‰。在左岸壩肩近壩100.0 m范圍內的防滲帷幕為雙排孔，孔距2.0 m，排距1.2 m，其余100.0 m范圍外的防滲帷幕采用單排孔，孔距2.0 m，灌漿平洞斷面為城門洞型，斷面尺寸3.0 m×3.5 m(寬×高)。

3 帷幕灌漿施工技術實施

3.1 灌漿材料準備

灌漿用液體最佳溫度是在5～40 ℃之間。對于灌漿設備的準備，首先灌漿管路必須要能夠承受1.5～2.0倍的灌漿壓力。

灌漿施工人員應根據水庫大壩基礎灌漿施工工程合理科學組織人員，并最大限度地確保施工效率和施工安全。在鉆進過程中，采用KXP-3A1型多點電測斜儀測量鉆孔孔斜，并記錄結果，測斜儀參數如表1所示。

表1 KXP-3A1型多點電測斜儀

地下水位測定參見圖1。主要流程如下：(1)將電接點式水位計與顯示儀表連接，入水測試正常。(2)將電接點式水位計下入孔內。(3)水位計電極接觸地下水時，儀表顯示電路接通。(4)記錄水位穩定時的水位計下入孔內長度作為地下水位值。

圖1 地下水位測定

通過壓水試驗，讓具有較高壓力的水對準所要處理的軟夾層或者充填溶洞作高速噴射，對充填物實行切割，被切割下來的較細小顆粒與水攪混在一起，被帶出地面；剩下的較大顆粒(巖塊)，由于改變了級配，孔隙度增大，可被后來的灌漿固結起來。一般使用的壓力越大，噴射的時間越長，則所作用的范圍也就越大。壓水試驗的目的是：(1)了解巖石的滲透性，為灌漿作好材料準備，并根據滲透性和巖石完整情況，選定不同的灌漿方法和灌漿段長。(2)在一定程度上反映該段巖層的裂隙情況，為確定開灌水灰比提供依據以及作為灌后效果檢查對比的依據。(3)掌握單位注入量與巖層透水性的關系。在灌漿前作為選擇灌漿施工參數的參考依據，在灌漿后評價灌漿取得的效果，一般不進行流態分析，而單點法壓水試驗可滿足這一要求。

3.2 地質改良灌注施工流程

地質改良灌注膏漿施工流程如下：(1)施工總流程：施工準備→場地平整→鉆孔放樣→鉆孔、壓水→分層分段灌漿(膏漿灌注段長為30 m)→待凝→自上而下分段掃孔(按設計劃分段長)→灌純水泥漿→資料整理。(2)遇掉鉆、溶洞等特殊情況時先進行膏漿灌注，規模較大的無充填型溶洞先采用級配料進行回填，級配料投放按粒徑逐級摸索投放，級配料充填滿后，采用膏漿灌注，最后再采用純水泥漿灌注至結束。(3)膏漿灌注按30 m一段分層、全孔分為3段進行灌注，膏漿灌注前下射漿管至孔底約1.0 m，自下而上拔管灌注，采取限壓、限量雙重措施控制灌漿，達到指定壓力或注入量拔管進行上一米灌注。

地質改良灌注膏漿漿液配比如表2所示，泥漿比重1.2 g/cm3。

表2 地質改良灌注膏漿漿液配比 kg

地質改良膏漿灌注壓力標準及結束條件：生產性帷幕灌漿膏漿試驗區，先導孔、Ⅰ序孔自上而下分三大段進行膏漿灌注。

(1)膏漿灌注壓力控制。①孔深60 m以上：以脈動壓力控制，結束灌漿時孔口峰值表壓力為4～6 MPa。②孔深30～60 m：以脈動壓力控制，結束灌漿時孔口峰值表壓力為3～5 MPa。③孔深30 m以下：以脈動壓力控制，結束灌漿時孔口峰值表壓力≤3 MPa。

(2)膏漿灌注結束條件。膏漿灌注采取限壓、限量雙重控制措施，即壓力達到預定值拔管進行上一米灌注，注入量達到預定值拔管進行上一米灌注，對于壓力未達到預定值的區段待凝48 h以上掃孔復灌，直至達到壓力條件為準。每米膏漿注入量標準：無壓力的孔段按不超過5 m3/m進行控制，有壓力但達不到壓力結束標準的3～5 m3/m進行控制，復灌過程壓力接近結束條件的注入量可適當增加，但不得超過6 m3/m，遇掉鉆或溶洞時現場確定。

3.3 巖石層帷幕灌漿

如圖2所示，基巖完整的孔，首段灌漿完畢，待凝72 h?；鶐r完整性差的孔根據巖層確定孔口管安裝深度，根據試驗區開展情況最大安裝深度為29 m?？卓诠苌隙撕笝M向擋筋，以防孔口管下落；在下端焊三根10 cm長的Φ6.5 mm鋼筋作為對中架。在施工過程中由于反復劈裂冒漿，除HⅡ試驗區外，套管安裝深度基本為20～30 m，采取擴孔二次安裝套管隔離上部破碎基巖、雙層套管等施工措施。

圖2 孔口管埋設示意

庫區二標生產性帷幕灌漿試驗設計初擬定帷幕灌漿壓力如表3所示。

表3 初擬帷幕灌漿壓力

在試驗施工期間存在復灌次數多、冒漿、反復劈裂、難以達到設計初擬定壓力的情況，Ⅰ序孔灌漿需要多次摻砂灌注，壓力達到1.2～1.5 MPa 反復劈裂冒漿，冒漿點隨孔深加深后距孔位越來越遠，采取濃漿、間歇、限流、待凝掃孔復灌等措施均無任何效果，單段最多復灌次數為22次，造成材料注入量大、施工成本、工程投資不可控等。通過數次灌漿專題會及專家咨詢后，專家針對庫區二標存在的實際情況提出復合可控膏漿改良地質灌注及調整灌漿壓力等意見。調整后帷幕灌漿壓力如表4所示。

表4 調整后帷幕灌漿壓力

3.4 質量控制

在帷幕灌漿施工前期鉆孔作業時一定要保證鉆孔效率,工程技術人員需要使用專業的技術儀器結合地質條件對于鉆孔位置進行引點作業，并及時標注鉆孔位置信息。在確定好鉆孔位置之后，需要對鉆孔機進行校準工作，之后才可進行鉆孔作業。對于水庫大壩基礎進行帷幕灌漿操作時盡量保持連續操作，如果出現中斷現象則會對帷幕灌漿質量造成較大影響。為了避免這種情況的發生，工程技術人員可以對鉆孔進行沖孔操作，并設置合理的灌注和待凝處理方案。

4 結 語

帷幕灌漿施工技術在水庫大壩基礎防滲加固處理中存在著技術難度大且施工操作復雜的特點。工程技術人員在水庫大壩基礎防滲加固處理作業中應嚴格按照施工要求，并結合地質特點設計合理的帷幕灌漿方案。對施工作業進行規范控制，這樣才能保證帷幕灌漿施工在水庫大壩基礎防滲加固處理中起到應有的作用。