桐溪坑拦河坝工程坝基固结灌浆施工探讨

2014-04-08陈文华帅辉玲

水利技术监督 2014年5期

关键词：质量检查坝基浆液

陈文华帅辉玲

桐溪坑拦河坝工程坝基固结灌浆施工探讨

陈文华帅辉玲

（江西赣禹工程建设有限公司，江西南昌 330038）

为了提高大坝基岩的力学性能，应对大坝的基础进行固结灌浆施工，此方法施工简单，成本低廉。该拦河坝工程中是使用浆液对坝基进行填充灌注，以提高坝基的强度和防渗性。文章主要就固结灌浆的施工过程、灌浆效果质量的检查及评定进行了探讨。

拦河坝工程；坝基固结灌浆；灌浆试验

1 工程概况

德兴市位于江西省的东北部，东接浙江省开化县，东南连玉山、上饶，南邻横峰、弋阳，西毗乐平，北倚婺源，市管辖面积2082。德兴市城区地处洎水河下游，洎水河位于赣东北北部，属江西省五大河流之一饶河的乐安河支流，洎水河集雨面积564km2。洎水河在市面区由东向西，折向西北，再折向西穿城而过，把市区大致分割成南、北两片。北边老城为德兴市市委、市政府所在地，是全市政治、经济、文化、科技和交通中心。

桐溪坑拦河坝坐落在德兴市境遇内，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物翻板坝和放空闸、人行便桥为4级建筑物，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇，施工导流为5级建筑物，其设计洪水标准为5年一遇。桐溪坑坝址设在桐溪坑支流出口上游。桐溪坑支流出口上游河道宽度约130m，坝址外河道宽度139m，河床平坦。桐溪坑坝址处左右现状防洪堤为重力式防洪墙，墙顶(地面)高程为45.06m，墙后地面高程为44.0m。

桐溪坑拦河坝基础位于强风化砂岩(泥岩)上，岩石层理发育，岩石呈层状产出，物理为学性质较差。坝基表部岩石属中等透水层，岩石透水率为14.9～33.8Lu，相对不透水层(q≤5Lu)顶板埋深在基岩面以下9.8～22.1m。工程对拦河坝基础进行固结灌浆处理。

2 固结灌浆施工

2.1 施工布置

（1）施工供风、供水和供电。用于施工供风的设备为10m3空压机；拌合站的水系统可提供足够的水进行灌浆；灌浆施工的供电系统直接使用配电房的电源。

（2）灌浆、制浆系统。用于施工制浆设备是ZJ400型高速搅拌机，制浆设备的选用可形成移动式的制浆站，施工时可选择一个合适的地理位置布置制浆站，用于灌浆的设备是BW100/100型高压灌浆机。制浆设备和灌浆设备的选用都能满足规范中对于灌浆量和灌浆压力的要求。

（3）灌浆材料：水泥、水、掺合料及外加剂。该工程中用于灌浆的材料为普通硅酸盐水泥。水泥强度等级和细度都应满足规范的要求，即：水泥强度等级要大于32.5MPa，水泥细度的要求是通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%。水泥中不得出现结块现象，不得使用堆放过久的、生产期超过3个月等不合格的水泥，同时在每次使用之前都应进行严格的检查。

用于固结灌浆的水应符合规范中对于混凝土用水的要求，在制浆时水温应控制在40℃以内。

掺合料和外加剂是根据施工中灌浆的具体需要进行选择的。而最优掺量的判定要通过实验才能确定，通过实验得到的最优掺量要交由监理工程师进行审核批准。

2.2 施工原则

在同一地段，应先进行固结灌浆施工，接着才可进行帷幕灌浆，同时灌浆的过程应按照逐级加密的方式进行。即先后排后内排，同一排分成两道工序，单数为一序，双数为二序。

2.3 灌浆试验

进行生产性灌浆试验选择的施工段是工程的某一段，采用的方法为“孔口封闭灌浆法”。在试验中进行质量检查时发现孔压水试验未能满足要求，但是出于工期的考虑，经过会议讨论，施工中正式使用的灌注水泥浆液仍采用试验中的配置，灌浆方法依旧采用原胶球阻塞法。

2.4 施工过程

（1）钻孔。根据图纸中孔位的位置和孔深的大小进行钻孔，根据需要在监理工程师的要求下，部分孔可进行适当加深。钻孔中采用的钻机为地质钻机和露天钻。使用地质钻机进行钻孔，孔钻在91～llOmm之间，终孔的孔径在75～91mm，使用露天钻进行钻孔，孔径为76mm。

（2）压水试验。压水试验中选取的5%的孔，进行自上而下逐段做单点法压水试验，其他孔进行简易压水试验，包括自上而下灌浆的各段和自下而上灌浆的孔底段。

（3）灌浆。该工程中采用的灌浆方式为循环式，根据工程具体情况选用的灌浆法有两种：综合灌浆法和自下而上分段灌浆法。

（4）灌浆分段及压力。根据孔深，进行孔的分段灌浆。第1段的长度为基岩以下1.5m，此处为接触部位灌浆，第1段灌浆时胶塞放置的位置为基岩面以下0.5m的地方，此段所使用的灌浆压力为0.3MPa，灌浆结束之后浆液进行凝固的时间应大于1天。剩下的长度即分为第2段，灌浆压力提高到0.5MPa。当孔深较深时，孔可分为3段或更多段进行灌浆施工。此时第1段仍跟前面描述的相同，段数每增加一级，灌浆压力即增加0.2 MPa。4段之后的灌浆压力保持与第4段压力相同。

（5）浆液浓度。灌浆施工中所采用的浆液水灰比分别为3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1，3:1为开灌水灰比。部分孔在进行灌浆时为了提高浆液的流动性，会添加适量的减水剂。施工前先对使用的水泥进行检查，采用合格的水泥进行浆液配置。浆液浓度的测定采用的是泥浆比重计法。

（6）浆液计量。该工程中是直接采用钢板尺对浆液进行计量，施工人员将钢板尺插入搅拌筒内即可测定。

（7）特殊情况处理。灌浆过程中可能出现各种问题。当出现冒浆现象时，可以采用的解决措施有低压、封堵以及间歇灌浆等技术。当出现灌浆难以结束的孔段时，可以采取的解决措施有限流、限量等技术。

（8）灌浆结束标准。在规定的灌浆压力下，当每分钟的浆液注入量小于0.4L时，接着在进行半个小时的注浆，之后即可结束灌浆。

（9）复灌。对于注入量大的孔段，应进行复灌施工。在全孔段灌浆施工完成之后，钻开水泥结石，在重新灌注一次水泥浆液。

（10）封孔。当灌浆施工结束之后，即可进行封孔。在封孔之前应钻开水泥结石，并对全孔段进行置换和压力灌浆封孔。封孔结束之后还应进行封孔质量检查。对于混凝土段的封孔施工，采用的材料为干硬性水泥砂浆，进行封填密实之后对孔口进行二次抹平。

2.5 质量检查

当每一区段内的灌浆施工结束之后，应在单孔成果表中将数据正确的记录下来，根据数据绘制出平面图和综合剖面图。在这些整理的数据上交给设计和监理单位，由他们定出检查孔。通常质量检查的孔的数量为总数的5%即可，质量检查的时间通常安排在灌浆结束5天之后。检查时所采用的方法为孔压水试验。

2.6 取岩芯

进行质量检查的孔，可取部分岩芯进行检查。

2.7 声波测试

进行质量检查的孔，可取部分进行声波试验。

3 质量检查及评定

3.1 质量检查

进行质量检查所采用的方法为逐段做单点压水试验。除了压水试验外，还可对孔进行声波测试。该工程中固结灌浆的孔数达到1084个，根据规范规定，选取其中的74个孔作为质量检查孔，约为总数量的6.8% 。

3.2 质量评定

通过对部分孔的声波试验可知，灌浆前平均波速为3056.2m/s，灌浆之后声波的速度提高了24%，平均波速达到了3802.4 m/s，声波波速有了相当可观的提高，可见灌浆的效果非常明显。

固结灌浆分为两道工序。一序的水泥浆液单位注入量为214.3 kg/m，总的注浆量为1098500kg；而二序的孔中水泥浆液单位注入量为108.8 kg/m，总的注浆量为550200kg。对一序二序进行对比可知，单位注浆量呈递减趋势，二序相对于一序的递减率为9.5%，随着孔序的加密，注浆量不断减小，这符合正常的规律，由此可知该工程中固结灌浆的效果明显。

从单元情况的角度来看，二序的单位注浆量明显比一序的小，只有两个单元中出现二序的单位注浆量大于一序的情况，剩下的33个单元都能符合单位注浆量递减的正常规律。说明从整体上来说，固结灌浆效果是满足要求的。

固结灌浆质量检查的合格标准是孔的透水率q值应不大于5Lu，并且合格的孔的数量要达到80%以上，不合格孔的分布不能集中。通过对这74个孔进行质量检查，其结果是q值平均为2.2 Lu，最大的透水率也低于5Lu。