淺析大壩防滲處理施工的質(zhì)量控制
——以大拔春水庫除險加固工程為例

◎萬超明 義烏市水務(wù)局

1.工程概況

大拔春水庫位于浙江省義烏市赤岸鎮(zhèn)雅端村東南面約800m，是一座以灌溉為主、兼顧防洪等綜合利用的小（二）型水庫，設(shè)計灌溉面積400畝。水庫屬于錢塘江流域東陽江水系，壩址心上集雨面積0.415km2，主流長1.033km，總庫容24.98萬方。

主壩壩型為均質(zhì)壩，壩頂高程107.2m，最大壩高13.07m，壩頂寬度5.0m，壩頂長度100.04m，迎水坡坡比1：2.25，采用厚20cm干砌條石護(hù)坡，護(hù)坡下設(shè)置20cm厚碎石墊層。背水坡坡比1：2.0，采用厚20cm干砌條石護(hù)坡，護(hù)坡下設(shè)置20cm厚碎石墊層；馬道寬1.5m，馬道頂高程102.3m，馬道下是排水體。

壩體填筑質(zhì)量差，填筑土的壓實度和滲透系數(shù)不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，壩體與坡洪積層接觸段屬弱∽中等透水性、波洪積層與基巖接觸段屬中等透水性、均存在滲透問題；河床與兩側(cè)岸坡淺部基巖透水率一般q=12Lu∽52.3Lu，屬中等透水性，存在壩基與繞壩滲漏問題。

2.防滲墻設(shè)計要點

根據(jù)實際情況，原設(shè)計施工壩體采用沖抓孔粘土回填夯擊，壩體與巖基銜接處、巖基等部位采用帷幕灌漿處理，形成一道防滲墻，解決壩體、壩基、壩體與壩基銜接之間及繞壩等滲漏問題。

在施工程過程中。原主壩壩體防滲墻設(shè)計采用沖抓鉆孔粘土回填雙排孔防滲加固處理方案中需要優(yōu)質(zhì)粘土3200m3，赤岸鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)無法找到能夠滿足主壩所需要工程質(zhì)量的粘土。面對缺粘土的條件下結(jié)合施工環(huán)境進(jìn)行各種防滲方案優(yōu)化比較后，經(jīng)參建單位協(xié)商同意將原沖抓鉆孔粘土回填雙排孔防滲加固處理方案取消，變更為高壓旋噴防滲墻處理方案。

2.1 壩體高壓旋噴防滲墻處理

設(shè)計主壩樁號0-002.5∽0+096.5段采用高壓旋噴灌漿防滲墻，高壓旋噴灌漿孔共133孔。高壓旋噴灌漿孔宜分兩序進(jìn)行，高噴孔距0.75m，成孔孔徑不小于1.0m，有效厚度不小于550cm，高噴墻結(jié)構(gòu)形式采用旋噴套接，旋噴墻滲透系數(shù)不大于1×10-6cm/s，抗壓強(qiáng)度不小于1.5Mpa，高噴灌漿鉆孔穿透全風(fēng)化層至強(qiáng)風(fēng)化層以下0.5m，要求孔斜率不大于1%；旋噴成墻在高程106.4m以下開始，106.4m以上只封孔不噴漿。

2.2 壩基帷幕灌漿防滲處理

設(shè)計主壩樁號0-010∽0+118.04段壩基巖基、壩基基巖與壩體銜接等均采用單排帷幕灌漿防滲處理，孔距2m，灌漿壓力0.3MPa，共計65孔。帷幕灌漿采用從上而下分段灌漿法，灌漿采用循環(huán)式，射漿管距孔底不小于50cm，灌漿孔分序加密原則進(jìn)行。

3.防滲墻施工質(zhì)量控制

主壩防滲墻包括壩體、壩基基巖與壩體銜接處、壩基基巖等部位進(jìn)行防滲處理，壩體采用高壓旋噴防滲墻，壩基基巖與壩體銜接和壩基基巖均采用帷幕灌漿處理，這樣形成一道不透水的防滲屏障，達(dá)到主壩的最佳防滲處理效果。

3.1 壩體高壓旋噴施工質(zhì)量控制

3.1.1 確定高壓旋噴漿的質(zhì)量控制參數(shù)

根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求，噴漿漿液的水灰比控制在1:1，水泥漿液存放時，控制漿液溫度在20∽30℃范圍，存放時間不超過4小時，所使用的水泥為425#普通硅酸鹽水泥。

對孔號20#、21#、23#、24#（樁號0+004.25∽0+007.25）處等采用不同的噴嘴提升速度和不同的噴漿壓力進(jìn)行高壓旋噴漿成墻。水泥土齡期達(dá)到28天后鉆孔取各4組水泥土芯樣進(jìn)行抗壓、滲透系數(shù)等檢測,，經(jīng)過分析比較，最后選取高壓旋噴漿孔距75cm、高壓漿液水灰比1:1、噴嘴提升速度10cm/s和噴漿壓力35MPa等作為高壓旋噴防滲墻的質(zhì)量控制參數(shù)。在進(jìn)行高壓旋噴灌漿施工時應(yīng)嚴(yán)格控制好各參數(shù)[1]，為確保本工程壩體防滲墻的施工質(zhì)量提供依據(jù)。

3.1.2 高壓旋噴防滲墻施工質(zhì)量控制

高壓旋噴灌漿技術(shù)的防滲處理主要有測量放樣、鉆孔、注護(hù)壁泥漿、噴射灌漿以及清洗噴管[2]等工序。

施工過程中，施工單位配備一臺XP20二重管旋轉(zhuǎn)噴樁機(jī)負(fù)責(zé)完成高壓旋噴樁成孔與成墻作業(yè)。

在壩頂上測量標(biāo)定出施工軸線，將鉆機(jī)移至待鉆孔位，其孔位偏差滿足設(shè)計要求。鉆機(jī)就位后，調(diào)平機(jī)臺，使鉆機(jī)主軸垂直地面，使孔斜率符合設(shè)計要求，在鉆孔過程中，每鉆進(jìn)一定深度，檢查一次，出現(xiàn)偏斜率，隨時調(diào)整。

鉆機(jī)一安裝完畢，即可進(jìn)行高壓噴漿造孔，造孔采用兩序法，先進(jìn)行主孔的成孔及高噴。造孔時應(yīng)將高噴鉆機(jī)調(diào)校水平，確保鉆孔垂直度，鉆進(jìn)進(jìn)尺每5m進(jìn)行一次垂直的校核，及時糾正鉆孔偏斜率。

孔深達(dá)到設(shè)計要求時，通知監(jiān)理單位對此進(jìn)行復(fù)核，滿足隱蔽工程驗收條件后，再通知參建單位聯(lián)合隱蔽工程驗收。在鉆孔深度及壩基基巖接觸面符合設(shè)計要求后，施工單位按所確定的高壓旋噴漿的質(zhì)量控制參數(shù)進(jìn)行成墻施工。

施工時必須做好原始班報表填寫工作，對鉆孔的深度[3]、提升速度、噴漿壓力等進(jìn)行詳細(xì)記錄，為以后保證高壓旋噴灌漿技術(shù)質(zhì)量提供施工依據(jù)。

3.1.3 高壓旋噴防滲墻檢測質(zhì)量控制

在高壓旋噴防滲墻施工完28天后，根據(jù)《水利工程質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》SL734-2016要求按成樁孔總數(shù)10%抽檢。先施工單位對高壓旋噴防滲墻進(jìn)鉆孔取水泥土芯樣的抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)進(jìn)行自檢；再監(jiān)理單位主壩高壓旋噴防滲墻鉆孔取水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度進(jìn)行抽檢；第三方主壩高壓旋噴防滲墻鉆孔取水泥土芯樣抗壓強(qiáng)度終檢。所檢測的結(jié)果均符合設(shè)計規(guī)范要求，鉆孔取芯樣施工完畢并驗收后，采用水泥漿封填密實。見表1。

表1 鉆孔取芯樣檢驗成果表

3.1.4 高壓旋噴防滲墻單元工程評定

施工單位對施工作業(yè)全過程進(jìn)行檢驗，包括測量放樣、漿液制作、造孔、噴漿成樁等各道工序檢查，再結(jié)合檢測資料進(jìn)行綜合評定。

主壩高壓旋噴防滲墻樁號設(shè)計主壩中心線樁號0-002.5∽0+096.5段高壓旋噴防滲墻孔距0.75m，共計133個孔，按《水利水電施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》SL223-2008要求主壩高壓旋噴防滲墻劃分為13個單元，進(jìn)行單元評定。施工單位自評13個合格，其中2個優(yōu)良；監(jiān)理單位復(fù)評13個合格，其中0個優(yōu)良；建設(shè)單位核評13個合格，其中0個優(yōu)良。

3.2 壩體與巖基、巖基等帷幕灌漿施工質(zhì)量控制

3.2.1 確定帷幕灌漿施工質(zhì)量控制參數(shù)

主壩帷幕灌漿孔為單排孔，主壩樁號0-010∽0+108處高壓旋噴防滲墻至巖基銜接段、巖基段采用自上而下帷幕灌漿處理，帷幕灌漿軸線與高壓旋噴防滲墻軸線重合。

帷幕灌漿深入相對不透水巖石層5m，孔距2米，灌漿壓力0.3MPa，共計60個孔。灌漿后基巖透水率控制在5Lu以下，帷幕灌漿孔分三序孔施工，采用自上而下分段灌漿順序，分段長度均小于5m，但為保證壩體與帷幕灌漿的接觸質(zhì)量，接觸段進(jìn)行單獨灌漿待凝，接觸段在巖石中的長度不大于2m。全孔灌漿分段結(jié)束后，再全孔進(jìn)行復(fù)灌。然后將孔內(nèi)污物沖洗干凈，測量孔深，才進(jìn)行封孔回填。

3.2.2 帷幕灌漿施工質(zhì)量控制

（1）施工放樣。按施工圖紙，采用全站儀及鋼卷尺進(jìn)行孔位放樣確定帷幕灌漿孔的位置，并用竹簽作標(biāo)記標(biāo)定。

（2）調(diào)整鉆機(jī)鉆孔。先將潛孔鉆移至待鉆孔位，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行孔位調(diào)整，使孔位偏差符合設(shè)計要求。再調(diào)平機(jī)臺，使鉆機(jī)主軸垂直地面，使孔斜率符合設(shè)計要求。在操作過程中，每鉆進(jìn)一定深度，檢查一次，出現(xiàn)偏差，及時調(diào)整。鉆孔達(dá)至設(shè)計要求時，通過相關(guān)人員驗收合格后起鉆移機(jī)。

（3）清洗孔。每灌漿造孔完成后，先進(jìn)行洗孔，孔底用清水循環(huán)沖洗，并控制好進(jìn)水量，避免塌孔，止水段采用硬質(zhì)合金鉆頭，用套管鉆至壩基面止。止水橡膠塞塞在套管內(nèi)，沖洗壓力在基巖灌段以80%最大灌漿壓力為準(zhǔn)，按實際計算沖洗壓力為0.24MPa，當(dāng)回水澄清后巖基再灌洗30分鐘后結(jié)束，并記錄造孔全過程。

（4）壓水試驗。完成清洗孔后進(jìn)行壓水試驗，控制水壓力0.24MPa，測定壓力表與孔水位之間水頭高差。記錄每5 分鐘讀測1次壓力和流量表，共測5組，然后計算出巖基的滲透系數(shù)。

（5）進(jìn)行灌漿。基巖帷幕灌漿方法采用孔口封閉、自上而下分段灌漿法，帷幕灌漿方式為孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于0.5m。進(jìn)行帷幕灌漿時，壩體粘土與基巖接觸部位的灌漿段應(yīng)先進(jìn)行單獨灌漿并待凝。接觸段在巖石中的長度不大于2m，灌漿壓力0.3Mpa。灌漿塞塞于巖面以上0.2～0.3m。接觸段以下各段灌漿時，灌漿塞須阻塞在該灌漿段頂以上0.5m處，防止漏漿，則宜待凝，待凝時間由施工人員根據(jù)實際情況現(xiàn)場確定。

灌漿分三序?qū)嵤酀{材料采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿配合比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1（0.5:1）等六個比級。采用循環(huán)式灌漿，壓力表裝在回漿管路中，以壓力表指針擺動的中值為壓力讀數(shù)。在每段灌漿過程中，每5min讀一次壓力記錄。灌漿結(jié)束在規(guī)定灌漿壓力下，注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注60～90min后結(jié)束灌漿。基礎(chǔ)封孔采用0.5:1水泥漿。同時為了保證灌漿質(zhì)量，必須把控灌漿材料的質(zhì)量，使用合格的42.5普通硅酸鹽水泥。

灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min后，再灌注90min后結(jié)束灌漿，封孔采用全孔灌漿封孔法。

壩基帷幕灌漿按耗灰量降低率進(jìn)行施工控制，要求后序孔與前序孔的平均耗灰量比值d小于1。施工完成后采用鉆孔壓水試驗的方法檢查，巖基透水率q≤5Lu時為合格。

3.2.3 帷幕灌漿的質(zhì)量檢查

帷幕灌漿質(zhì)量檢查在帷幕灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行，按總孔數(shù)10%孔數(shù)抽檢。采用單點壓水試驗法，試驗水壓采用最大灌漿壓力的80%。

主壩樁號0-010～0+118.00處大壩壩基采用帷幕灌漿處理。沿防滲墻的壩軸線布置單排帷幕灌漿孔，孔距2m。采用自上而下分段灌漿方式，灌漿壓力為0.3Mpa，深入相對不透層5米，灌后巖石透水率不大于5Lu，共計65個孔。灌漿施工完成后，現(xiàn)場監(jiān)理員根據(jù)《水利工程質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》SL734-2016要求隨機(jī)指定7個檢查孔，再進(jìn)行了壓水試驗，其檢查孔數(shù)、孔位及試驗結(jié)論符合設(shè)計及規(guī)范要求。見表2。

表2 主壩巖基帷幕灌漿檢查孔統(tǒng)計表

3.2.4 帷幕灌漿單元評定

主壩樁號0-010∽0+118.00段進(jìn)行帷幕灌漿，共計灌漿65個，按《水利水電施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》SL223-2008要求劃分為7個單元，進(jìn)行單元評定。施工單位自評7個合格，其中1個優(yōu)良；監(jiān)理單位復(fù)評7個合格，其中0個優(yōu)良；建設(shè)單位核評7個合格，其中0個優(yōu)良。

4.總結(jié)

綜上所述，土壩防滲墻處理在缺粘土的條件下選用高壓旋噴防滲墻處理時，關(guān)鍵要對不同的土層壩體選用不同機(jī)具、不同漿液濃度、不同的噴嘴提升速度、不同的噴漿壓力，更需要做現(xiàn)場試驗，比較費時費力費財，同時在施工中需要不斷積累不同土層采用漿液的濃度、噴嘴提升速度及射漿壓力等經(jīng)驗。帷幕灌漿使土壩防滲墻與巖基、兩岸巖基、裂隙巖基形成一道屏幕，達(dá)到最佳防滲效果。