摘要:帷幕灌浆法有着施工工艺简单及经济等特点,被广泛应用于水库施工中。本文根据工程案例,对水库坝肩帷幕灌浆法施工进行探讨。

关键词:水库;帷幕灌浆法

中图分类号:TV62+1文献标识码: A 文章编号:

一、工程地质条件

某水库右岸为泥质粉砂岩夹细砂岩及玄武岩,河床及左岸为玄武岩,其水文地质条件存在差异,右肩勘探孔 ZK3 孔深 50.2m,压水试验 10 段,单位透水率 q 为 21.76--8.20lu,属中等 弱透水层,相对隔水层顶板埋深为基岩面下 30 40m,左肩:勘探孔 ZK1 孔深 45.3m,压水试验 9 段,单位透水率 q 为 22.68 7.21lu,属中等 弱透水层,相对隔水层顶板埋深为基岩面下 15--20m。

二、帷幕灌浆工程施工

根据灌浆设计要求,帷幕灌浆前由施工单位在左、右坝肩分别进行了灌浆试验,进一步确定了选定工艺对应下的灌浆孔距、灌浆方法、灌浆单注量和灌浆压力等主要技术参数及控制指标。

(一)钻孔

灌浆孔测量定位后,钻孔采用 100 型或 150 型回转式地质钻机,直径 91mm 金刚石或硬质合金钻头。设计孔深 17.5~48.9m,按单排 2m 孔距沿坝轴线布孔,分 3 个序次逐渐加密灌浆。钻孔具体要求如下:

(1)所有灌浆孔按照技施图认真统一编号,精确测量放线并报监理复核,复核认可后方可开钻。开孔位置与技施图偏差≥2cm,最后终孔深度应符合设计规定。若需要增加孔深,必须取得监理及设计人员的同意。

(2)施工中高度重视机械操作及用电安全,钻机安装要平正牢固,立轴铅直。开孔钻进采用较长粗径钻具,并适当控制钻进速度及压力。井口管埋设好后,选用较小口径钻具继续钻孔。若孔壁坍塌,应考虑跟管钻进。

(3)钻孔过程中应进行孔斜测量,每个灌段(即 5m 左右)测斜一次。各孔必须保证铅直,孔斜率≤1%。测斜结束,将测斜值记录汇总,如发现偏斜超过要求,确认对帷幕灌浆质量有影响,应及时纠正或采取补救措施。

(4)对设计和监理工程师要求的取芯钻孔,应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录,统一编号,填牌装箱,采用数码摄像,进行岩芯描述并绘制钻孔柱状图。

(5)如钻孔出现塌孔或掉块难以钻进时,应先采取措施进行处理,再继续钻进。如发现集中漏水,应立即停钻,查明漏水部位、漏水量及原因,处理后再进行钻进。

(6)钻孔结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时,孔口应堵盖,妥善加于保护,防止杂物掉入而影响下一道工序的实施和灌浆质量。

(二)洗孔

(1)灌浆孔在灌浆前应进行钻孔冲洗,孔底沉积厚度不得超过 20cm。洗孔宜采用清洁的压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净为止。冲洗压力为灌浆压力的 80%,该值若 >1MPa 时,采用1MPa。

(2)帷幕灌浆孔(段)因故中断时间间隔超过 24h 的应在灌浆前重新进行冲洗。

(三)制浆材料及浆液搅拌

该工程帷幕灌浆主要为基础处理,灌入浆液为纯水泥浆,采用 32.5 普通硅酸盐水泥,用 150L灰浆搅拌机制浆。水泥必须有合格卡,每个批次水泥必须附生产厂家质量检验报告。施工用水泥必须严格按照水泥配制表认真投放,称量误差

(四)灌前压水试验

施工中按自上而下分段卡塞进行压水试验。所有工序灌浆孔按简易压水(单点法)进行,检查孔采用五点法进行压水试验。工序灌浆孔压水试验的压力值,按灌浆压力的 0.6 倍使用,但最大压力不能超过设计水头的 1.5 倍。压水试验前,必须先测量孔内安定水位,检查止水效果,效果良好时,才能进行压水试验。压水设备、压力表、流量表(水表)的安装及规格、质量必须符合规范要求,具体按《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003)执行。压水试验稳定标准:压力调到规定数值,持续观察,待压力波动幅度很小,基本保持稳定后,开始读数,每 5min 测读一次压入流量,当压入流量读数符合下列标准之一时,压水即可结束,并以最有代表性流量读数作为计算值。压水试验完成后,应及时做好资料整理工作,ω 值计算采用公式 ω=Q/S.L,并换算为 Lu 值,与设计进行对比。

(五)灌浆工艺选定

灌浆方法:基岩部分采用自上而下孔内循环式分段灌注,射浆管口距孔底≤50cm,灌段长 5~6m。

灌浆压力:采用循环式纯压灌浆,压力表安装在孔口进浆管路上。灌浆压力采用公式 P1=P0+MD 计算,式中 P1 为灌浆压力;P0 为岩石表面所允许的压力;M 为灌浆段顶板在岩石中每加深1m 所允许增加的压力值;D 为灌浆段顶部上覆地层的厚度。因表层基岩节理、裂隙发育较破碎,M 取 0.15~0.2m,P0=1.0。

浆液配制:灌浆浆液的浓度按照由稀到浓,逐级调整的严责进行。水灰比按 5∶1,3∶1,2∶1,1∶1,0.8∶1,0.6∶1,0.5∶1 七个级逐级调浓使用,起始水灰比 5∶1。

浆液调级:当灌浆压力保持不变,吃浆量持续减少,或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时,不得改变水灰比级别;当某一比级浆液的注入浆量超过 300L 以上或灌浆时间已达 1h,而灌浆压力和注入率均无改变或变化不明显时,应改浓一级;当耗浆量 >30L/min 时,检查证明没有漏浆、冒浆情况时,应立即越级变换浓浆灌注;灌浆过程中,灌浆压力突然升高或降低,变化较大;或吃浆量突然增加很多,应高度重视,及时汇报值班技术人员进行仔细分析查明原因,并采取相应的调整措施。灌浆过程中如回浆变浓,宜换用相同水灰比新浆进行灌注,若效果不明显,延续灌注 30min,即可停止灌注。

灌浆结束标准:在规定压力下,当注入率≤1L/min 时,继续灌注 90min;当注入率≤0.4L/min 时,继续灌注 60min,可结束灌浆。

封孔:单孔灌浆结束后,必须及时做好封孔工作。封孔前由监理工程师、施工单位、建设单位技术员共同及时进行单孔验收。验收合格采用全孔段压力灌浆封孔,浆液配比与灌浆浆液相同,即灌什么浆用什么浆封孔,直至孔口不再下沉为止,每孔限3d 封好。

(六)灌浆过程中特殊情况处理

冒浆、漏浆、串浆处理:灌浆过程中,应加强巡查,发现岸坡或井口冒浆、漏浆现象,可立即停灌,及时分析找准原因后采取嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等具体方法处理。相邻两孔发生串浆时,如被串孔具备灌浆条件,可采用串通的两个孔同时灌浆,即同时两台泵分别灌两个孔。另一种方法是先将被串孔用木塞塞住,继续灌浆,待串浆孔灌浆结束,再对被串孔重新扫孔、洗孔、灌浆和钻进。

(七)灌浆质量控制

首先是灌浆前质量控制,灌浆前对孔位、孔深、孔斜率、孔内止水等各道工序进行检查验收,坚持执行质量一票否决制,上一道工序未经检验合格,不得进行下道工序的施工。其次是灌浆过程中质量控制,应严格按照设计要求和施工技术规范严格控制灌浆压力、水灰比、变浆标准等,并严把灌浆结束标准关,使灌浆主要技术参数均满足设计和规范要求。灌浆全过程质量控制先在施工单位内部实行 3 检制,3 检结束报监理工程师最后检查验收、质量评定。为保证中间产品及成品质量,监理单位质检员必须坚守工作岗位,实时掌控施工进度,严格控制各个施工环节,做到多跑、多看、多问,发现问题及时解决。施工中应认真做好原始记录,资料档案汇总整理及时归档。因灌浆系地下隐蔽工程,其质量效果判断主要手段之一是依靠各种记录统计资料,没有完整、客观、详细的施工原始记录资料就无法对灌浆质量进行科学合理的评定。最后是灌浆结束质量检验,所有灌浆生产孔结束 14d 后,按单元工程划分布设检查孔获取资料对灌浆质量进行评定。

三、帷幕灌浆工程质量评定及效果分析

(一)灌浆工程质量评定

水库工程帷幕灌浆总计 118 个单孔,每 10 孔为一个单元,共 12 个单元,布设 12 个检查孔。压水实验合格率为 100%,其中优良单元 8 个,优良率 72.7%,竣工验收时被评定为优良分部工程。

(二)灌浆效果分析

根据灌浆钻探班报表、灌浆记录、签证等原始资料及成果资料分析可以看出,本工程严格按有关技术规范标准及要求正常施工,施工中没有出现异常情况。从灌浆孔最后结束的浆液配合比看,多数孔段均以稀浆结束,表明该工程坝基岩石中细小裂隙较多,岩体可灌性较好,工程设计选定的方案、施工工艺合理可行。工程竣工投入蓄水运行后,对大坝下游渗流用三角堰流观测,渗漏量甚微,防渗达到设计标准,基础帷幕灌浆效果明显,工程质量良好,符合质量标准。