帷幕灌浆技术在某工程中的应用

2010-12-31任兴华

中国新技术新产品 2010年19期

任兴华

（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠 233000）

1 工程概况

该工程为某闸扩建工程的一期工程，闸室总宽144米，中墩厚1.6米，缝墩厚1.2米，大底板宽度为24米，长度为25米，厚度为2米，岸墙为空箱式结构。其上设10米净跨公路桥，桥台为钢筋砼空箱结构，设灌注桩，桥墩底板为天然基础，双支墩盖梁结构。

主要工程量为：闸基总方量为25.7万平方米，堤基清淤总方量为30万平方米，上游引河开挖回填工程为36.3万平方米，下游引河总方量为63.1万平方米。本工程混凝土方量大，主要包括节制闸混凝土，其中节制闸工程包括混凝土3.2万平方米；采用了大量的混凝土灌浆技术，主要分为回填灌浆、固结灌浆、坝体与基岩接触灌浆、帷幕灌浆和接缝灌浆。其中帷幕灌浆是重中之重，它起着减少闸门地基的渗流量、降低渗透压力、保证大坝稳定性作用。

2 帷幕灌浆技术

2.1 帷幕灌浆的主要作用

减少闸基及坝渗漏，防止其对坝基及边坡稳定产生不利影响；在帷幕和闸基排水的共同作用下，使帷幕后基面渗透压力降至允许值之内。帷幕灌浆的特点：钻孔较深，呈线型排列，灌浆压力也较大，帷幕多由三排灌浆孔组成，一般在水库蓄水前完成主帷幕。在进行帷幕灌浆施工前应先确定帷幕的钻孔深度、帷幕厚度、孔距、排距等。

2.2 帷幕灌浆的重要指标

2.2.1 钻孔深度

帷幕灌浆的钻孔深度应该达到该闸基坝段的相对不透水层。一般以基岩的吸水率ω值来确定。不同的坝高H的帷幕孔深不同，H小于30米时，ω值处于0.03-0.05；H在30-70米时，ω值为0.01-0.03；H大于70米时，ω值要小于0.01。当无详细资料时,帷幕深度可取0.3-1H，本工程采用0.5H。

2.2.2 帷幕厚度

帷幕的厚度应根据帷幕抗渗稳定的要求决定，保证帷幕在最大水利坡降的渗流作用下，不致因稳定性不够而遭到破坏。

2.2.3 孔距及排距

灌浆孔距主要是根据灌浆孔的水泥浆扩散范围确定应使所选孔距能获得L=(0.6-0.7)n的厚度(n为孔距)。帷幕灌浆钻孔排距Lo。

3 灌浆施工过程

3.1 扩建工程帷幕灌浆施工方案

帷幕灌浆首段采用灌浆栓塞进行卡塞灌浆,栓塞安装位置在基岩与混凝土接触面以上50厘米。第一段以下各段采用“孔口封闭，自上而下循环灌浆”，灌浆采用自动记录系统。根据帷幕灌浆钻灌工程量大、工期紧、施工场地小和钻灌强度高的特点，采用风动冲击钻孔及集中供浆等措施。

3.2 钻孔

本工程采用XY-300型钻探设备两部，用于钻探成孔；最大工作压力不低于1.2Mpa，输浆量不低于5L/S；QY-12吨汽车吊1台，用于下钢筋笼；120千瓦柴油发动机1台，作为备用电源；JS500型搅拌机1台，用于拌制砼。

钻机就位后，做好备用发电机的用电计划后开钻，采用泥浆护壁成孔，泥浆粘度20秒，含砂量小于5%，钻杆在钻机保持水平情况下，倾斜度在1%之内。桩孔钻进应分班连续作业，不中途停止，经常注意土层变化，并在变化处采取渣样，判断土层类属，记录到记录表中的相关栏内，如发现与设计阶段勘查土层变化较大时，及时报告监理，有关渣样应编号保存，直到工程验收。

3.3 冲孔、压水试验

该扩建工程闸门每一段钻孔结束后进行冲孔，冲孔至回水清10分钟止；冲孔后进行洗缝，洗缝用脉动压力水，力为灌浆压力的80%。洗缝时先在有压状态下压水10分钟,然后释放压力5分钟。冲孔与洗缝时间各不少于30分钟。

压水试验又分为稳定压水和简易压水。稳定压水，稳定时间30分钟，稳定标准为连续6个读数，(Q大~Q小)/Q终小于等于10%；简易压水，稳定时间20分钟，稳定标准为连续4个读(Q大~Q小)/Q终小于等于20%。

3.4 灌注水下混凝土

根据孔径要求，选择直径250毫米丝扣导管，接头用“O”型密封圈密封，确保在施工时不漏水、漏气；漏斗和储料斗采用6毫米厚钢板制作，要求不漏浆、不挂浆、漏料顺畅，漏斗和储料斗有足够的容量，以确保首批灌入的混凝土；粗骨料选用坚硬碎石，粒径采用2-4厘米，最大粒径不大于导管内径六分之一和钢筋最小间距的三分之一；砂率宜控制在40-50%。混凝土中应掺用外加剂，根据我单位以往经验，本工程拟采用阻塞式导管法灌注水下混凝土的办法，在下导管前，先组装测试其封水良好后再按以下程序作业：放钢筋笼→安设导管→放入阻塞器→灌注首批混凝土→连续不断灌注至桩顶→拔护筒。

3.5 封孔

灌浆结束采用全孔灌浆封堵法封孔,封孔浆液的水灰比为1:2。若孔内水灰比未达到这个标准；先采用同比例的浓浆置换，待回浆管返浓浆后结束封孔，并做好灌浆记录。

4 施工注意事项及处理措施

4.1 底板大体积混凝土温度控制措施该扩建工程闸底板厚2米，每块底板尺寸为24×25×2平方米，一次混凝土浇筑量1.3万m3属大体积混凝土，需进行温度控制计算。根据经验及有关规定，混凝土内外温差不超过25℃，则不会产生温度裂缝，底板浇筑计划在十月及十一月份，浇筑时平均气温15℃。底板混凝土强度C25，混凝土温升一般在三天达到最高。底板施工时，埋设测温管，浇筑后随即进行温度测量，并做好记录，控制内外温差。

4.2 混凝土垂直表面质量控制措施

垂直表面容易存在的问题：接缝不平整，分段施工时施工缝不平整，严重时产生错台；混凝土表面起砂，在模板接缝及对拉螺栓处形成麻面，在柱拐角处漏浆形成麻面。

根据以往施工经验，拟采取以下施工措施：

（1）细化模板制作工艺及立模方法。在闸墩、翼墙等主要外露面迎水面采用清水模板，即采用钢模竹胶覆膜大模板，模板尺寸大，接缝相对减小，模板表面光滑平整，从而使混凝土表面光滑。

（2）为保证混凝土表面色泽一致，减少色差，我们将从原材料上把关，每组闸墩或每块翼墙必须选用同一批水泥、同一批黄砂，不同组闸墩等所用原材料也应尽可能消除色差，水泥选用同一厂家、同一品种，黄砂、石子选用同一产地。脱膜剂选用新鲜机油，不采用废机油，以免污染混凝土表面。

（3）严格控制水灰比，拌和站必须根据经监理工程师批准后的配比施工，由于砂的含水量变化易引起水灰比及坍落度变化，所以必须增加黄砂的含水量测定，每工作班不少于三次，据此控制好水灰比。

（4）合理布点，确保下料均匀，对于布料死角区，采用人工二次倒运，严禁用振动棒平仓，必须按规定均匀插点振捣，不得漏振，不得过振。

（5）拆除模板时，混凝土必须达到规定强度，侧模板拆模不低于3.5Mpa，拆除模板时，要小心仔细，不损伤表面及棱角。

4.3 防止闸墩产生裂缝的技术措施

闸墩底部受底板约束，闸墩浇筑后，可能由于体积收缩及温差过大而引起裂缝。为防止裂缝产生，计划在施工中采取以下措施：

（1）严格控制所用砂石料与原材料质量，砂子选用中粗砂，细度模数为2.5-2.8，含泥量不大于2%；石子采用连续级配，针片状颗粒含量不大于10%，含泥量不大于1%。

（2）闸墩施工时，采用外加剂配比方案，以减少水泥用量，从而控制收缩及水化热。初步计划选用江苏建科院生产的JMⅦ型外加剂，每立方米混凝土可减少水泥用量40-50kg。