关河水库坝肩帷幕灌浆试验研究

麻 彦，常晓枝

（1.山西水利职业技术学院，山西 太原 030027；2.山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 概况

关河水库是海河流域浊漳河北源干流上的大型控制性工程，位于浊漳河北源关河峡口处，距武乡县城2.5km。坝址区河谷较开阔，左岸为黄土岸坡，右岸为基岩岸坡，坡度较缓。河床覆盖层厚度6～12m，岩性以细砂为主，部分为含细粒土砾。基岩地层为三迭系下统和尚沟组（T1h）灰紫色泥质砂岩夹紫红色泥岩，基岩面高程956～960m。强风化层厚度3～4m。坝基分布液化砂土层，厚度为5.95～7.95m，液化等级严重。左坝肩Q2土层下分布细砂层，厚度为0.07～1.10m，坝肩基岩渗透性强，存在渗漏。

关河水库左坝肩坝体下为Q2土层，下部有一砂层布于基岩面上，范围较大，沿坝轴线分布长239m。属中等至强透水层，存在渗漏问题，所以对左岸绕坝渗漏进行帷幕灌浆，并在施工前进行帷幕灌浆试验。

2 试验步骤

2.1 区位选择与孔位测定

试验选定在大坝左岸坝轴线上进行帷幕灌浆。帷幕灌浆试验孔系根据设计图纸并由专业测量人员测定轴线和孔位。

2.2 冲洗钻孔

洗孔的目的是将残存在孔底和粘附在孔壁处的岩粉、碎屑等杂质冲出孔外，以免堵塞裂隙的进口影响灌浆效果。试验施工采用了高压脉动冲洗法，其操作方法是：首先用高压水冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，连续冲洗5~10min后，将孔口压力在极短时间内突然降到零，形成反向脉冲流，将裂隙中的泥质、碎屑带出，回水多呈浑浊色；当回水由浑变清后，再升高到原来的压力，持续几分钟后，再次突然下降到零；如此一升一降，一压一放，反复冲洗，直至回水澄清后，再持续10~20min为止。

冲洗钻孔的合格标准是：单孔不少于30min，串通孔不少于2h，对回水达不到澄清要求的孔段应继续进行冲洗，孔内残存沉淀物厚度不得超过20cm。帷幕灌浆孔（段）冲洗后，该孔（段）应立即进行下一道施工工序。

2.3 灌浆试压

帷幕灌浆压水试验在洗孔完成后进行，其压力为灌浆压力的80%，每5min测读一次压水流量，取最终流量值作为计算流量值，其成果以透水率表示。各序孔均按自上而下分段卡塞进行压水试验。所有灌浆试验孔按简易压水进行试验，检查孔采用五点法进行压水试验。

2.4 灌浆程序

帷幕灌浆试验布孔按单排分三序进行，施工中严格遵守分序逐渐加密的原则，即先灌Ⅰ序孔、再灌Ⅱ序孔、最后灌Ⅲ序孔。

灌浆方法：灌浆试验时，各序孔采用自上而下分段卡塞法进行灌浆施工。所有钻孔段长均按每5m为一段进行施灌。帷幕灌浆试验采用孔内循环式，且射浆管底部距孔底不得大于50cm。采用自上而下分段灌浆时，在规定的压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆可以结束。

灌浆压力：采取循环式灌浆，压力表安装在孔口回浆管路上，灌浆时尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压，本试验灌浆压力根据以往类似灌浆实例和参照有关资料，拟定参数见表1。

2.5 灌浆封孔

灌浆封孔采用分段压力灌浆封孔法，并结合人工封孔。封孔时，机械注入的浆液水灰比为0.5∶1，人工封孔时采用水泥砂浆。

3 灌浆试验质量与效果

3.1 灌浆试验质量

帷幕灌浆试验质量检查是以检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、检查孔取芯资料、灌浆记录和测试成果等评定其质量。压水试验的检查孔检测标准遵守有关技术规范和要求标准。帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14d后进行，检查结果见表2。

3.2 灌浆效果分析

灌浆后透水率明显减小，检查孔压水透水率为3.95~4.29Lu，设计透水率小于5Lu，符合设计要求。

表2 灌浆检查孔压水试验结果

4 研究结论

第一，试验方案设计技术路线科学，所采用的孔径、孔距、压力、浆液配合比等施工参数合理。第二，所选机械设备和其他机具能满足实际工程灌浆施工需要。第三，帷幕透水率均能满足设计规定的小于5Lu的要求。第四，待凝14d后检查孔钻取的岩芯样品水泥石强度良好，表明经灌浆后防渗帷幕完整连续、牢固可靠。第五，检测结果表明，灌浆帷幕质量能达到灌浆标准的要求，防渗效果良好，具有推广应用价值。