参窝水库坝基帷幕补强灌浆施工及质量控制

2013-08-10隋丽君

东北水利水电 2013年10期

关键词：孔深封孔孔口

隋丽君

（辽宁省参窝水库管理局，辽宁辽阳 111000）

参窝水库经过多年的运行，水的扬压力作用、向下游放水时对坝体的震动、常年发电对坝体的震动等因数影响，使得廊道内排水孔有淤积和封堵现象，从观测结果看扬压力值增大，渗流、绕流现象较重。因此，2001年对参窝水库大坝进行了坝基帷幕补强灌浆处理。

1 施工技术要求和质量控制

1.1 灌浆孔的布置

灌浆孔布置的范围是整个坝基，帷幕灌浆的中心线位于坝轴线下游4.5 m处，（即原帷幕中心线），帷幕灌浆为单排孔，分三序进行钻孔灌浆。①孔距：2，3，4，24，25，26 这 6 个坝段孔距为 1.5 m；其余坝段的孔距为2.0 m。②孔深：1号坝段孔深为基岩下10 m；2～30号坝段孔深为基岩下15 m；31号坝段孔深为基岩下8 m。以上帷幕灌浆孔的终孔段，当其透水率大于设计规定值时，钻孔需要继续加深处理。

1.2 灌浆设备和机具

帷幕灌浆时，压力表应安装在孔口回浆管路上。压力值宜读取压力表指针摆动的中值，指针摆动的范围应小于灌浆压力的20%，摆动范围应做记录。孔口的封闭器应具有良好的耐压和密封性能，在灌浆工程中灌浆管应能灵活转动和升降。

1.3 钻孔

帷幕灌浆孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。灌浆孔位置与设计位置的偏差不得大于10 cm，孔深应符合设计规定。实际的孔深、孔位置应有记录。普通孔孔径为φ56 mm，先导孔及检查孔孔径为φ75 mm。灌浆钻孔必须保证孔向准确，并采取保证措施；钻机安装必须平正稳固；钻机立轴和孔口管的方向必须与设计孔向一致；钻进应采用较长的粗径钻具并适当的控制转进压力。灌浆钻孔每段都应进行孔斜测量。发现偏斜超过要求的应及时纠正或采取补救措施。垂直的或灌浆孔顶角不小于5°的帷幕灌浆孔，其孔底的偏差值不得大于表1的规定：

表1 钻孔孔底最大允许偏差值 m

孔深大于60 m时，孔底最大允许偏差值应根据工程的实际情况考虑帷幕的排数具体确定，一般不宜大于孔距。顶角不大于5°的斜孔。底孔最大允许偏差值可根据实际情况适当放宽，方位角的偏差值不宜大于5°。先导孔和检查孔的岩芯全孔保留，一序孔、二序孔的混凝土与岩石接触段的岩芯保留。钻灌浆孔时应对岩层、岩性以及孔内的各种情况作详细记录。扬压力的观测孔和排水孔必须在帷幕灌浆孔检查合格后方可钻进。

1.4 钻孔冲洗、裂缝冲洗和压水试验

钻孔完成后，应进行钻孔冲洗，孔内沉积的厚度不宜超过20 cm。各类孔的施工暂时中止时，孔口应妥善保护，防止流入污水或落入杂物。各灌浆段在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时为止，冲洗压力可为灌浆压力的80%，并不大于1 MPa时20 min，每5 min测读一次压入流量。取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。在有泥质充填物和遇水性能易恶化的岩层中进行灌浆时，可不进行裂缝冲洗和简易压水。

1.5 制浆

各类浆液配置好后，必须搅拌均匀并测定将夜的密度。纯水泥浆液的搅拌时间，使用使用普通搅拌机时应大于3 min；使用高速搅拌机时应大于30 s。浆液在使用前应过筛，自制的浆液备用时间不宜大于4 h。拌制浆液时根据拌制材料的成份和形态，确定向搅拌机内加料的顺序。配制水泥基浆液时，应先加水后加水泥，基本搅拌均匀后再加膨润土粉和其他掺合料，细沙、外加剂最后加入。寒冷季节应做好机房和灌浆管路的防寒保暖工作。炎热季节应采取防晒和降温措施。浆液温度应保持在5～40℃之间。若用热水制浆，水温不能超过40℃。

1.6 坝基帷幕灌浆

1）帷幕灌浆分三序孔。在进行灌浆作业（包括压水试验）时，抬动变形测量仪读数变化不允许超过0.2 mm。

2）灌浆方法。帷幕灌浆孔各灌浆段不论透水率大小均应按技术要求进行灌浆，采用孔口封闭孔内循环灌浆法。灌浆管的外径与钻孔孔径之差宜为10～20 mm,若用钻杆作为灌浆管，应采用平接头连接。射浆管距底孔不得大于50 cm。在进行帷幕灌浆时，混凝土盖板与基岩接触部位的灌浆段应先行灌浆，而后镶铸孔口管。接触段在岩石中的长度为2 m，以下灌浆段长度依次为1，2，5…5 m，最后一段长度小于6 m时可一次灌注。普通孔的孔口为φ73 mm无缝钢管，先导孔孔口为φ91 mm无缝钢管。套管材料要符合标准YB231-64的要求；孔口管待凝72 h后，方可进行第二段的钻孔和灌浆工作，灌浆时灌浆塞卡在第一个灌浆段上部0.5 m处。灌浆过程中应经常转动和上下活动灌浆管，回浆管宜有15 L/min以上的回浆量，防止灌浆管在孔内被水泥浆凝住。

3）灌浆压力和浆液变化。灌浆压力初步拟定为：第一段不大于1 MΡa，第二段2 MΡa第三段及以下各段为3 MΡa，在施工过程中根据具体情况进行调整。灌浆时应尽快达到设计压力，但注入率较大或易于抬动的部位应分级升压。灌浆浆液应由稀到稠逐级变换。灌浆浆液水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1 这 6 个等级。开灌水灰比采用 5∶1。

灌浆浆液变换原则：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某级的浆液注入量已达300 L以上，或灌注时间已达1 h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。灌浆过程中应定时测记浆液密度，必要时应测量浆液的温度。灌注稳定浆液时还应测记浆液粘度和析水率。当发现浆液性能偏离规定指标较大时，应查明原因，及时处理。

4）灌浆结束标准及封口方法。帷幕灌浆各灌浆段的结束条件为：在规定的压力下，当注入率不大于0.4 L/min时，继续灌注60 min；或不大于1 L/min时，继续灌注90 min，可结束灌注。每段灌浆结束后，可不待凝。封孔采用“全孔灌浆封孔法”：全孔灌浆完毕后，将导管下入到钻孔底部，用灌浆泵向导管内泵入0.5∶1的水泥浆。在泵入浆液过程中，随着水泥浆在孔内上升，可将导管徐徐上提，但应注意务使导管底口始终保持在浆液以下。而后将灌浆塞塞入孔口，继续使用这种浆液进行纯压式灌浆封孔，压力为灌浆压力，灌浆持续时间不应小于1 h。封孔灌浆结束后，闭浆24 h。当进行封孔灌浆时的注入量大于1 L/min时，应按正常灌浆过程进行灌浆，直至达到要求的结束条件。

采用上述方法封孔，待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分，大于3 m时，应继续采用导管注浆法进行封孔；小于3 m时，可使用干硬性水泥砂浆人工封填捣实。

5）特殊情况处理。帷幕灌浆孔的终孔段，其透水率大于设计规定值时钻孔宜继续加深。灌浆过程中，发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。灌浆过程中发现串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，应一泵一孔同时进行灌浆。否则，应塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。孔口有涌水的的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可选用自上而下分段灌浆、缩短段长、提高灌浆压力、进行纯压式灌浆、灌注浓浆、灌注速凝浆液、屏浆、闭浆、待凝、分段灌浆封孔或全孔灌浆封孔法等一系列综合性措施。

灌浆段注入量大而难于结束时，可选用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；灌注速凝浆液；灌注混合浆液。

1.7 质量检查

1）帷幕灌浆的质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析，综合评定。

2）帷幕灌浆检查孔应在分析施工资料的基础上布置，主要部位：帷幕中心线上；断层、岩石破碎、裂隙等地质条件复杂的部位；末序孔注入量大的孔段附近；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。

3）灌浆检查孔的数量为灌浆孔的数量的10%，一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。检查孔应取岩芯并绘制钻孔柱状图。帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14 d后进行，自上而下分段卡塞进行压水试验，采用单点发，压力值为0.7 MPa。检查孔孔径为φ75 mm，深度应少于该部位灌浆孔深度2 m，检查孔各孔段长度为5 m。

4）检查工作结束后，进行灌浆和封孔，与灌浆孔的灌浆和封孔相同。

5）对帷幕灌浆孔的封孔质量检查应进行抽样检查。方法是：对已完成封孔的钻孔在原孔中进行钻孔取芯检查，钻孔孔深应符合要求。