鹿角坝水库溶蚀结构灌浆检测技术研究

2015-10-25牛吉勇

黑龙江水利科技 2015年1期

牛吉勇

(贵州江河监理有限公司，贵阳550000)

1 鹿角坝帷幕灌浆施工概况

鹿角坝水库位于开阳县双流镇境内的高榜河支流上，距贵阳86 km，距开阳县城12 km，距双流镇6 km。鹿角坝是一封闭条件较好的天然坡立谷地的优势，以灌浆封堵形成水库。谷地西北和东南面由隔水性好和隔水性相对较好的砂岩、页岩、白云岩、泥质白云岩组成，无大的断裂破坏，岩溶不发育，分水岭雄厚，无邻谷渗漏之忧。西南面为主要来水方向(七角井)，新建一连通洞与其相连，来水位置均较高，不会产生回压反渗情况，库底由7 ～19 m厚透水性差的湖沼沉积的黏土——软土层形成较为宽厚的天然防渗铺盖层。其东北面为主要泄水方向，由一系列的地表落水洞、溶洞及地下溶洞、暗河组成排泄通道，向下游老堡河排泄，形成老堡河的暗河源头。

Ⅰ层和Ⅱ层灌浆廊道渗漏处理主要是采用回填及帷幕灌浆方式，渗漏处理重点对帷幕线上岩溶管道进行封堵，采用钻孔、灌注水泥浆掺砂、膏浆、模袋灌浆及回填混凝土的方式，同时对溶洞处理周边采用加密灌浆进行补强。

2 灌浆帷幕的渗透性检查及质量检测关键点确定

防渗帷幕简单的定义为:在大坝基岩中建造的一道连续的、完整的、较大坝基岩渗透性低的、平面上呈条带状、立面上形似舞台上的帷幕的防渗结构。根据工程具体情况还要求幕体的渗透性达到一定低的标准。

在岩石地基上筑坝，为了防止坝基渗漏，多采用灌浆方法建造防渗帷幕，简称“灌浆帷幕”，利用这种防渗措施并结合排水是减少大坝基岩渗漏、降低扬压力的主要的和有效的方法。

从上述定义上可知帷幕灌浆的目的即降低岩体的渗透性，故对灌浆帷幕的渗透性进行检测就成为对灌浆帷幕质量的进行评价的主要依据之一;与此同时由于灌浆工程一般为隐蔽工程，在地表一般不会留下工程建筑物痕迹，在工程建设完成后无法对工程实物进行直接检测，这样对作为施工过程记录的工程档案资料分析也就成为了对工程质量评价的主要依据之一［1］。上述两项检测、分析指标是评定灌浆帷幕质量的主要依据，这已经在历次发布的行业规范中进行了明确。

3 帷幕灌浆质量检测原则

3.1 灌浆帷幕渗透性检测研究

采用钻孔进行压水试验的方法对灌浆帷幕渗透性进行检测，同时采取岩芯实物进行以便在需要时进行相关物理试验。

3.2 帷幕灌浆质量检查的原则

3.2.1 检查项目

帷幕灌浆工程的质量应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，进行综合评定。

3.2.2 检查孔的布置

帷幕灌浆检查孔应在分析施工资料的基础上布置在下述部位:①帷幕中心线上;②断层、岩体破碎、裂隙发育、强岩溶等地质条件复杂的部位;③末序孔注入量大的部位;④钻孔偏斜过大、灌浆过程不正常等经分析资料认为可能对帷幕质量有影响的部位。

检查孔的方向一般与灌浆孔相同，也有采用与灌浆孔交叉布置的。

总的来说，灌浆工程的检查孔布置不完全是“随机取样”的方法，而是有意选择在地质条件较差和灌浆质量有疑问的部位，因此其检查结果是偏于安全的。同时，这些检查孔还是补充灌浆孔，如果这些部位的灌浆质量尚不能完全满足设计要求，那么，经过检查孔补充灌浆以后，就起到了加强作用。如果检查孔的合格率低得很多，那就应当深入研究原因，加密布孔或调整工艺。

3.2.3 检查数量和时间

帷幕灌浆检查孔的数量规定为帷幕灌浆孔数的10%左右，重要和地质复杂的工程可多一点，例如长江三峡工程有的地段检查孔数量达到灌浆孔的15%～20%，一般的和地质条件好的可少一点。但一个坝段或一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。

帷幕灌浆进行检查孔压水试验的时间应在该部位灌浆结束7 ～14 d以后。在工程实践中由于工期紧迫也有提前一些时间的。

4 检查孔施工

4.1 施工程序

检查孔施工可采取3 种方法:①自上而下分段钻孔，采取岩芯，分段安装灌浆塞进行压水试验;一段完成以后再接着进行下一段钻进、取芯、压水……直至终孔，然后由孔底自下而上分段灌浆，封孔。②与①做法基本相同，但每段压水试验之后即进行灌浆，直至终孔。③一次钻进到孔底，然后使用双灌浆塞分段进行压水试验，最后自下而上分段灌浆。在实际工程中，①、②种方法均有应用，③法使用较少。在鹿角坝灌浆帷幕的检查中采用了①种方法。

4.2 采取岩心

岩心是地质资料的主要物质凭据，帷幕灌浆检查孔应当采取岩芯。施工单位应制定一套必要的、确保检查孔取心有最高采取率的技术措施。应使用双管单动取心钻具进行检查孔的取心，除原始地层较完整的情况外一般不应使用普通钻具对检查孔取心。操作人员应从岩心管中小心地取出岩心，并按正确的方位放置在岩心箱内。每个回次岩心的末端应用岩心牌作出标记，表明深度和采取岩心的长度、岩芯块数。岩心要做地质描述，绘制钻孔柱状图，尤其要把地质缺陷的位置、裂隙的产状和发育程度、水泥结石充填的情况详细记录下来。典型岩芯应当留有照片资料。岩芯至少应保存到工程验收以后。在鹿角坝灌浆帷幕检查中采用了双管取芯钻具，取得了良好的取芯效果，尤其是在岩溶发育地段取芯效果尤佳。

4.3 压水试验

检查孔压水试验在试段钻进完成，钻孔冲洗干净以后即可进行。不要进行裂隙冲洗。一般情况下可采用单点法。因为通常帷幕灌浆检查孔的透水率都很小，试验中水流处于层流状态，单点法与五点法的结果是一致的。

压水试验使用的压力:对于中低坝，通常为1.0 MPa并不大于该部位灌浆压力的80%;对于坝高大于100 m的高坝，其河床部位帷幕检查孔的压水试验压力可为1.5 H(H 为帷幕所在部位的坝前水深)并≤2.0 MPa。

压水试验的段长通常与灌浆施工保持一致，一般采用5 m。孔口封闭法的孔口段也可以采用5 m，即对应于3个灌浆段。由于检查孔是布置在帷幕的中心线上，所以这样检查得出的是半帷幕的防渗性能。

4.4 封孔质量检查

针对有些工程部分封孔质量不好的情况，《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》制定了应对灌浆孔封孔质量进行抽样检查的规定。检查方法为对已封孔的灌浆孔沿原孔钻孔取芯，取出的水泥结石芯样应当连续、密实或比较密实。取样的数量规范未作具体要求，应视施工情况而定，施工过程控制比较严格的工程可以少作。在鹿角坝封孔质量检查孔施工中所取岩芯完整、密实、充填质量良好。

4.5 灌浆与封孔

帷幕幕体范围内的检查孔完成检查任务后应按1)所述程序进行灌浆、封孔。

4.6 合格标准

DL/T5148—2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》规定，帷幕灌浆质量检查的合格标准为:经检查孔压水试验检查，坝体混凝土与基岩的接触段及其下一段的透水率的合格率为100%，其余各段的合格率≥90%;当设计防渗标准＜2 Lu时，不合格试段的透水率不超过设计规定的200%;当设计防渗标准≥2 Lu时，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%;不合格试段的分布不集中。

所谓分布不集中是指，不合格试段在高低、左右以及上下游的3个方向上均不连续、不靠近。

在鹿角坝下层廊道B 段施工中共施工检查孔16个，压水段次共计192 段，其中最小孔段透水率为0.63 Lu，最大孔段透水率4.37 Lu，符合了设计要求的≤5.0 Lu的要求。

经对鹿角坝水库灌浆资料进行统计分析，钻孔情况与压水、灌浆数据逻辑性合理。在岩溶不发育部位各灌浆孔之间压水透水率、注浆量均呈逐步缩小趋势，符合一般灌浆规律。