水库防渗灌浆工程质量检测的要点探讨

2013-07-31劳正绍

中国水能及电气化 2013年5期

劳正绍

(广西润能水电设计研究有限公司，广西南宁 530007)

1 概述

我国“十一五”期间对大量的大中型病险水库进行除险加固，“十二五”期间在巩固大中型病险水库除险加固成果的基础上，将加快小型病险水库除险加固建设，确保“十二五”末完成全部小型水库除险加固任务，而坝体防渗灌浆加固是病险水库加固建设任务中重要的实施内容，坝体防渗灌浆常用水泥高压喷射灌浆、充填灌浆、坝基帷幕灌浆等，以提高坝体、坝基防渗能力，而高压喷射灌浆、充填灌浆、坝基帷幕灌浆质量检测以检查孔钻孔注水和钻孔压水试验为主，因此检查孔钻孔注水和压水试验为病险水库防渗加固工程质量检查、验收提供重要的科学依据。

高压喷射灌浆、充填灌浆、坝基帷幕灌浆工程投入使用验收前应进行施工过程质量检测，工程竣工验收前应进行竣工验收前抽样检测。

2 检测方法及检测依据

(1)高喷灌浆质量检测以检查孔钻孔注水试验为主，检测依据为DL/T 5200—2004 《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》和SL 345—2007 《水利水电工程注水试验规程》。

(2)充填灌浆质量检测以检查孔钻孔注水试验为主，检测依据为SL 345—2007 《水利水电工程注水试验规程》。

(3)帷幕灌浆质量检测以检查孔钻孔压水试验为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析，进行综合评定。检测依据为SL 62—94 《水工建筑物水利灌浆施工技术规范》和SL 31—2003 《水利水电工程钻孔压水试验规程》。

3 检查孔抽检部位及抽检数量的确定原则

3.1 高压喷射灌浆、充填灌浆抽检部位的确定原则

(1)地层复杂的部位。

(2)漏浆严重的部位。

(3)可能存在质量缺陷的部位或发生过质量事故的部位。

(4)存在质量争议的部位。

(5)主管部门或建设各方对工程质量提出怀疑或目观存在明显不合格的部位。

3.2 坝基帷幕灌浆检查孔抽检部位的确定原则

(1)帷幕中心线上。

(2)岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位。

(3)注入量大的孔段附近。

(4)钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影响的部位。

(5)存在质量争议的部位。

(6)主管部门或建设各方对工程质量提出怀疑部位。

3.3 检查孔抽检的数量

高压喷射灌浆、充填灌浆、坝基帷幕灌浆施工过程质量检测的检查孔数量宜为灌浆孔总数的10%左右，一个坝段或一个单元工程内至少布置一个检查孔。竣工验收前抽样检测的检查孔数量宜为灌浆孔总数的3%，且每个单位工程不少于3 个孔。

4 钻孔注水试验

4.1 检查孔钻孔注水试验段钻孔

(1)高喷灌浆检查孔钻孔应无水钻进并采取岩芯，对芯样加以描述并计算获得率及对芯样进行编码拍照，每试段抽取一组芯样送回试验室进行凝结体抗压强度试验。检测孔布置在灌浆中心线上，并处于相邻两施工灌浆孔中间。检测孔垂直钻进，深度钻至距灌浆底部以上约0.5m，采用自上而下分段进行注水。

(2)充填灌浆检查孔不能使用泥浆钻进，如有取岩芯要求时应无水钻进，如不需要取岩芯时可采用无水或清水少水钻进，防止试段岩土层被扰动，孔底沉淀物的厚度不应大于10cm。检测孔布置在灌浆中心线上，并处于相邻两施工灌浆孔中间。检测孔垂直钻进，深度钻至距灌浆底部以上约0.5m，采用自上而下分段进行注水。

(3)试段长度不宜大于5m，同一试段不宜跨越透水性相差悬殊的两种岩土层。

(4)钻孔施工中，应用测斜仪进行孔斜率测量，孔深小于30m 时钻孔偏斜率不大于1%，孔深大于30m 小于50m 时钻孔偏斜率不大于1.6%。

(5)对孔壁稳定性较差的试段，要求及时下护壁花管以避免塌孔。

4.2 确定地下水位

确定地下水位的目的是确定注水试验水头的计算零点。

4.2.1 确定地下水位范围

地下水位应在库前水位与下游坝坡测压管水位之间，利用库前水位和下游坝坡测压管水位来合理确定地下水位范围，以利于合理安排试验段段数及段长。

4.2.2 观测地下水位

在库前水位与下游坝坡测压管水位之间的试段，应进行地下水位观测。水位观测间隔5min，当连续两次观测数据变幅小于10cm 时，水位观测即可结束，用最后一次观测值作为地下水位计算值。

4.3 注水试验

坝体高喷灌浆和充填灌浆注水试验常用常水头注水试验，注水试验的设备有机械秒表、量筒、水位测量仪等;注水试验前先测量记录好孔深、地下水位、孔斜率等数据。

试段隔离后，应向套管内注入清水，使套管中水位高出地下水位一定高度(或到孔口)，并保持固定不变，用流量计或量桶量测注入流量。进行注水试验时，开始每隔5min 量测一次，连续量测5 次，以后每隔20min 量测一次，并至少连续量测6 次。当连续2 次量测的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%时，该段试验即可结束，取最后一次注入流量作为计算值。当试段漏水量大于供水能力时，通过记录注入的最大流量来计算参考渗透系数，以利于对试段渗透性的参考性评价，但应在备注中注明该渗透系数是在供水能力不能满足漏水量时的参考值。

4.4 渗透系数的计算及试验资料的整理

4.4.1 渗透系数的计算

注水试验渗透系数K 值计算按SL 345—2007 《水利水电工程注水试验规程》的5.3.2、5.3.3 条执行，当试段位于地下水位以下时采用下式计算:

式中 K——渗透系数，cm/s;

Q——注入流量，L /min;

H——试验水头，cm，等于试验水位与地下水位之差，当尚未发现地下水位时，地下水位值为0;

A——为形状系数，cm，按SL 345—2007 《水利水电工程注水试验规程》附录表B选用。

当试段位于地下水位以上时采用下式计算:

式中 l——试段长度，cm，要求50 ＜H/r ＜200、H≤l;

r—钻孔半径，cm。

4.4.2 试验资料的整理

根据检查孔试验成果，结合施工资料进行综合评定。

5 钻孔压水试验

帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合施工资料和试验成果综合评定。帷幕灌浆检查孔应自上而下分段压水试验，采用五点法或单点法，压水试验应在该部位灌浆14 天后进行。

5.1 钻孔

钻机常用回转式钻机，钻头用金刚石或硬质合金钻头，钻孔孔径宜为59 ～150mm，通常为75mm、91mm、110mm，试验钻孔的孔径对压水试验成果有影响，但一般很微小，可以忽略不计，不能使用泥浆等护壁材料钻进。为了防止由于钻孔相距过近，压水试验时产生水流串通而影响试验成果的真实性，检查孔间距布置尽可能大于10m。含断层破碎带、裂隙密集带、溶蚀带与透水带的孔段，应根据具体情况确定试段长度，同一试段不应跨越透水性悬殊的两种岩层。

检查孔布置在帷幕灌浆中心线上，并处于相邻两施工灌浆孔中间。检查孔沿垂直钻进，深度钻至距帷幕灌浆底部以上约0.5m，采用自上而下分段进行钻孔和压水试验，每段约5m。

检查孔钻孔施工中，应用测斜仪进行孔斜率测量，孔深小于20m 时钻孔偏斜率不大于1.25%，孔深大于20m 小于30m 时钻孔偏斜率不大于1.6%，孔深大于30m 小于40m 时钻孔偏斜率不大于2%。

帷幕灌浆检查孔应采取岩芯，计算获得率，并加以描述及对芯样进行编码拍照。

5.2 洗孔

洗孔应采用压水法，洗孔管应下到孔底，至孔口回水清洁，肉眼观察无岩粉时方可结束。当孔口无回水时，洗孔时间不得少于15min。冲洗压力可为灌浆压为的80%，该值若大于1MPa 时，采用1MPa。

5.3 栓塞安设

土坝坝基帷幕灌浆压水试验栓塞应安设在坝基岩石较完整的部位，定位应准确。混凝土坝坝基帷幕灌浆压水试验栓塞应安设在混凝土与基岩接触线上约2m 处，其目的是有效地检测混凝土与基岩接触段的透水率。

5.4 压水试验压力值的选用

(1)吕荣试验是世界各国普遍采用的常规性压水试验方法，采用这种试验，有利于国际间的技术合作交流。帷幕灌浆施工过程质量检测及竣工验收前抽样检测常用单点法压水试验，压水试验除执行SL 31—2003 《水利水电工程钻孔压水试验规程》外，还执行SL 62—94 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》;单点法压水试验的压水试验压力值选用SL 62—94 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》表A1，检查孔各孔段压水试验选用的压力应不大于设计压力的80%，同时应保证水库在正常蓄水位时的水柱压力作用下坝基透水率能满足工程设计要求。

(2)当坝高小于70m 时，S (试段内的实际压水压力) =H0或1.5H0［H0为正常蓄水位与帷幕所在部位基岩面之差(m)，1m≈0.01MPa］。

S = S1+ S2+ Sf

式中 S1——压力表指示压力，MPa;

S2——水柱压力，S2= (试验水头-压力起算零线) ×0.01MPa

Sf——压力损失，主要为工作管路损失。

(3)确定压力起算零线

1)地下水位在试段以上时，压力起算零线为地下水位线(以地下水位线为参照)。

2)地下水位在试段以下时，压力起算零线为通过试段中点的水平线。

3)地下水位在试段以内时，压力起算零线为地下水位以上试段中点的水平线。