固结灌浆在和川引水枢纽工程中的应用

卫学文

（山西水务投资集团有限公司 太原 030006）

1 和川引水枢纽工程概况

山西省引沁入汾和川引水枢纽工程位于山西省临汾市安泽县和川镇岭南村东的沁河干流上，是一座以城市及工业供水、农业灌溉为主，兼有防洪等综合利用的水利枢纽工程。和川引水枢纽工程坝顶全长235 m，最大坝高27 m，大坝自左岸向右岸共分为11个坝段。为了增强坝基承载力，在整个坝基范围内进行固结灌浆，帷幕轴线上游固结灌浆孔深入基岩10 m，下游固结灌浆孔深入基岩6 m。该工程固结灌浆于2008年6月6日开工，至2009年7月21日结束。

施工区域为1坝段至11坝段。

2 灌浆施工工艺和施工步骤

2.1 灌浆施工工艺

固结灌浆的施工工艺流程为：钻孔定位→钻孔→洗孔→裂隙冲洗→压水试验→制浆→灌浆→封孔→检查。

2.2 灌浆施工步骤

2.2.1 钻孔定位

根据设计图纸所示，采用分序加密的原则呈梅花状布孔布置，孔距与排距均为3 m。

2.2.2 钻孔

固结灌浆采用了KSZ100型潜孔钻钻进，孔径90 mm，由7 m3电动空压机供风，孔深深入基岩10 m或6 m，施工中试验孔严格按照分序加密的原则进行了施工，即先钻Ⅰ序孔，再钻Ⅱ序孔。

钻孔结束会同监理对孔深进行检查验收，检查合格并经监理签认后，进行下一道工序。

2.2.3 洗孔

固结灌浆钻孔完成后，先进行洗孔，再进行裂隙冲洗。

洗孔时采用孔口封闭的方法利用尾管（尾管底端距孔底不大于50 cm）通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行，冲净孔内岩粉、杂质，直至回水清净时止。

裂隙冲洗在灌浆前进行，冲洗水压采用80%的灌浆压力。当灌浆孔段内基岩缝隙吃水量很大，回水管无回水时，施工人员通过灌浆自动记录仪读取灌浆泵的流量，如2坝段-7排-Ⅰ-S4号第2段；当灌浆孔段内基岩缝隙吃水量较大，回水管有回水，但无法将压力达到规定压力时，施工技术人员通过灌浆自动记录仪读取该孔段尽可能达到最大压力的压力表读数以及灌浆泵的流量，如2坝段-7排-Ⅰ-S2号第1段和第2段。

2.2.4 压水

固结灌浆的压水试验采用“单点法”结合裂隙冲洗进行。

2.2.5 制浆

（1）制浆材料

灌浆的浆液为纯水泥浆液，其材料主要为水泥和水。

灌浆所用水泥采用了山西省临汾伟业建材有限公司所生产的普通硅酸盐尧牌水泥，强度等级为42.5，通过检测其质量和各项性能指标均符合合同文件和国家现行技术规范的要求。

施工用水为沁河河水，其水质符合拌制水工混凝土用水的要求。

（2）浆液搅拌

施工过程中使用普通双桶立式200 L搅拌机分散制浆，制浆所用水泥直接搬运至制浆平台。灌浆泵安放在制浆平台适当位置，用灌浆泵将搅拌好的浆液通过高压管路送至灌浆孔进行灌注。

浆液的搅拌时间均大于3 min。浆液在使用前过筛，从开始制备至用完时间均不大于4 h。

2.2.6 灌浆

施工中灌浆孔严格按照分序加密的原则进行灌浆，即先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔。

（1）灌浆方法：灌浆采用孔口封闭灌浆法进行。基岩灌浆段长度10 m，自上而下分段灌浆，第1段深入基岩4 m，第2段深入基岩6 m。基岩灌浆段长度6 m，全孔一次灌注。

（2）灌浆方式：灌浆采用循环式灌浆。

（3）灌浆压力：0.4 MPa。

（4）灌浆水灰比：灌浆浆液应由稀至浓逐级变换。施工中采用了水灰比为3、2、1、0.5四个比级。

（5）结束标准：灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于0.4 L/min后，继续灌注30 min结束灌浆。

2.2.7 封孔

（1）机械封孔：灌浆孔封孔采用“全孔灌浆封孔法”进行。“全孔灌浆封孔法”当灌浆孔第2段按规范要求标准结束后，把余浆置换成0.5比级的水泥浆，在最大设计灌浆压力下，循环灌注30 min即可结束，如：2坝段-7排-Ⅰ-S1号孔。

灌浆孔第2段以0.5比级的水泥浆灌浆结束后，该孔则不进行机械封孔，如：2坝段-7排-Ⅰ-S2号孔。

（2）人工封孔：机械封孔完成，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分孔深采用了1:1:1（水:水泥:砂）的水泥砂浆人工封填密实，并将孔口压抹平整。

2.2.8 检查

（1）本次灌浆质量检查在灌浆结束3 d后进行，检查孔采用单点法进行了压水试验。

在监理指示的地段进行了检查孔压水试验，其成果均满足设计灌浆后透水率不大于5 Lu的要求。

（2）检查孔检查结束后全孔进行一次性灌浆。

（3）封孔同2.2.7节内容。

3 特殊情况处理

2008年6月12日2坝段-7排-Ⅰ-S4号孔第2段开始灌浆作业，当灌注在23：25时，2坝段-7排-Ⅰ-5号第1段孔口串浆，施工人员将该串浆孔孔口安装上孔口栓塞后，两孔同时并联灌注。在设计灌浆压力下灌注在23：40时，3坝段部分地段的基岩裂隙开始串浆，且流量较大，为了保证水泥浆液的不必要浪费，灌浆采取低压浓浆开始灌注，灌注20 min后3坝段基岩裂隙停止串浆，然后逐级升压，按规范标准结束灌浆作业。

4 结论

通过此次固结灌浆成果可以看出，基岩固结灌浆检查孔透水率最小为0.98 Lu、最大为1.74 Lu，满足设计不大于5 Lu的要求，各次序孔的单位水泥注入量从大到小，Ⅰ序孔单位水泥注入量309.91 kg/m，Ⅱ序孔单位水泥注入量252.78 kg/m，Ⅲ序孔单位水泥注入量100.97 kg/m，说明此次设计图纸所提供的灌浆压力、孔距、排距、孔序以及固结灌浆所采用的施工工艺和技术参数足以保证该工程固结灌浆的施工质量。