帷幕灌浆施工工艺与质量控制分析

2015-10-29肖东旭

黑龙江水利科技 2015年2期

肖东旭

(贵州中金水利水电工程建设有限公司，贵阳550025)

1 工程概况

金沙县胜天水库工程在金沙县城南2.5 km位置，是一项综合性水库工程，负责农田灌溉、防洪和灌溉区内的人畜饮水以及生态环境用水。水库坝址以上集水面积58.3 km3，坝高最大59.8m，总库容1 250 万m3，水库正常蓄水位966.0 m，相应库容1 050 万m3，防洪限制水位955.0 m，预留防洪库容444 万m3，死水位933.0 m，死库容70 万m3。胜天水库枢纽工程由挡水建筑物、溢洪道、放水、取水建筑物等主要建筑物组成。大坝为混凝土面板堆石坝，大坝坝顶长184 m，最大坝高60.36 m，坝顶宽5.56 m。

1.1 水文气象、洪水情况

金沙县呼吁亚热带湿润季风雨热同期气候，气候四季分明，雨量充沛，昼夜温差大，日照较小，年平均气温15 ℃，多年平均降水量1 034.2 mm，降水量最多的5—9月降水量占到了全年的70%，年平均风速为1.4 m/s。

金沙河属于山区雨源性河流，洪水的主要来源是流域内的暴雨。洪水和暴雨性质基本一致，和下垫面条件有着一定的关系，并且集水面积较小，涨洪一般经时4 ～5 h，在岩深地貌影响下，退水需要经历1.5 ～2 d才能够完成，洪水一般为单峰型，表1 是胜天水库设计洪水成果。

表1 胜天水库设计洪水成果

1.2 工程地质条件

坝址出露底层岩性自下而上依次为泥页岩、泥云岩、泥灰岩、灰岩互层状地层、少量泥页白云岩和钙质矾岩。坝区地处鸭溪向斜南翼，未见大断层构造发育。坝区岩体在构造应力影响下，岩层小褶皱发育，未见缓慢倾角节理裂隙发育。

老虎嘴河段是对称的V 型河谷，主要是泥云岩夹泥页岩和灰岩，河床砂卵石覆盖层厚度在3 ～5 m，两岸坡积黏土碎石层厚0 ～1 m，大部分基岩裸露，自然坡体稳定，岩层之间存在挤压和错动现象，层间有1 ～5 cm的软弱层，岩层产状变化很大，节理裂隙延伸长度和切割深度＞5 m以上，连通性较好［1］。

升子岩段河谷同样是V 型河谷，岩性主要为中厚层状硬质灰岩夹少量泥质白云岩和钙质岩，河床砂卵石覆盖层厚度在3 ～5 m，大部分基岩裸露，自然坡体稳定，两坝肩岩体水平强风化深4 ～6 m，两岸以及河床均未见端层构造，褶皱不发育，层间未见错动，两岸和河流构造节理裂隙切割、延伸5 m左右。

2 灌浆施工工艺

项目基础灌浆包括固结灌浆1 305 m和帷幕灌浆27 276 m，施工前经由监理单位审批批准。

2.1 固结灌浆工艺

固结灌浆工艺淤积图见图1。

图1 固结灌浆工艺流程图

固结灌浆钻孔使用200 型地质钻孔机，选择60 mm孔径，孔深入基岩5 m，如果钻孔过程中出现涌水，需要测量涌水压力，便于确定灌浆要增加的压力，而增加的压力需要经过监理工程师批准之后才能够使用。要求孔位偏差≤10 cm，不符合规定需要上报监理工程师。在灌浆孔段，灌浆之前需要先清洗孔，使用灌浆压力的80%作为冲洗压力，孔口返清水持续10 min后停止。如果孔位于破碎带，断层含泥，需要使用脉冲法或者风水联合法进行冲洗。

2.2 帷幕灌浆工艺

帷幕灌浆工艺流程与固结灌浆相同，在此不再叙述。

帷幕灌浆总共有肖厂沟露天无盖重灌浆、左右岸平洞内灌浆、趾板灌浆3个施工区域，并且施工工序基本一致，但是趾板区内帷幕灌浆需要在混凝土强度达到设计强度的70%以上时进行。帷幕灌浆单排孔孔距2 m，全部铅直孔，开孔孔径91 mm，终孔孔径75 mm，使用200 型地质钻机造孔，首先在Ⅰ序孔中选择一部分孔作为先导孔，按照设计和规范要求进行，参考标准为连续3 段压水实验透水率≤5 Lu。帷幕下线以先导孔成果为参考。肖厂沟段深入地下水位10 m，实际情况和设计图纸相符。

帷幕灌浆使用自上而下的分段灌浆法，先导孔自上而下分段进行压水试验，不同次序灌浆孔灌浆段灌浆前同样要进行压水实验，获取岩层基本透水率。选择逐序加密的施工次序进行施工，保证帷幕连续，逐序提高灌浆压力，便于浆液扩散，并提高浆液结石的密实性，减少邻孔串浆。

3 质量控制

3.1 钻孔质量控制

钻孔质量是帷幕灌浆施工质量控制的基础和前提。本工程使用地质钻机造孔，进行钻孔作业时要对钻机进行有效固定，保证钻机平稳，钻孔施工过程中要监测孔斜，使用KXP －1 测斜仪测量，经由监理工程师检查合格之后才能进行下一步施工。

3.2 串浆处理

灌浆作业出现串浆情况，需要视串浆的具体情况选择不同的措施，如果串浆量比较小，不影响钻进，可以继续进行钻进，但是串浆量比较大时需要停止钻进，采取措施进行处理。

如果灌浆作业出现串浆事故和待灌浆孔发生串浆，条件允许时可以进行同时灌浆，不能同时灌浆就需要封闭待灌浆孔，灌浆孔灌浆结束之后进行灌注。

3.3 帷幕灌浆

采用循环灌浆方式进行，趾板混凝土和基础接触段≤2 m，一般地质条件下段长在5 ～6 m内均可，岩石破碎、裂隙发育、渗漏情况严重的地区可以在3～4 m。压力控制本工程选用了一次升压法和分级升压两种方法。一次升压法在灌浆开始时在短时间内提升压力到规定值，不限制单位吸浆量，这种方法适用于本身透水率不大并且裂隙不发育又比较坚硬的情况。而分级升压法把压力分成几个阶段，逐渐升高到规定的压力值，在灌浆初始，吸浆量比较大时使用较低的压力灌注，浆液量减小到一定的限度后逐级升高压力，这种方法在吸浆量比较大时候使用。灌浆应该从稀浆开始，逐渐变浓，浆液变化需要使用限量法和限率法或者双限法，并按照规范进行。