汾河二库大坝帷幕灌浆施工

周永红

（山西省汾河二库管理局 山西太原 030012）

汾河二库主体工程由拦河大坝和水电站等组成，设计总库容1.33亿m3，汾河二库于2007年主体工程验收后转入运行阶段，2013年底遗留工程大坝帷幕灌浆开始实施。

1 施工概况

汾河二库大坝基础处理中已采取坝基排水、固结灌浆、帷幕灌浆和齿槽等工程处置办法，对F10断层的局部开挖和灌浆处置，改良了坝基深层抗滑稳定，因为大坝基础灌浆事情未全数完成，在蓄水运行期对扬压力、坝体变位及渗漏量进行周密监测，采取边蓄水边监测，发现问题及时处置，慢慢到达计划水位。

2 首要的地质问题

汾河二库大坝坐落在一个上部河谷相对弱透水层、下部河谷深岩溶强透水层的岩体上，坝基渗漏比较严重，防渗处理成为基础工程的关键部分。大坝实行低水位状态运行，为使水库可以正常蓄水。所以本次灌浆的目的是通过帷幕灌浆工作来提高大坝基岩的抗渗性能，以期最大限度地减少二库蓄水库水位升高后的坝基渗漏，同时降低坝基渗水，减少扬压力。

3 帷幕灌浆施工

3.1 灌浆设备的选择

钻机采用XY-2PC型地质钻机，钻杆选用Φ60、Φ75二种，其中帷幕灌浆钻孔孔径选用75mm和60mm两种；压水检查孔孔径75mm。

灌浆设备选用3SNS型灌浆泵、制浆机选用高速涡轮制浆机、并配套选用立式双桶储浆搅拌机、孔口封闭器以及自动记录仪等。

3.2 灌浆材料的选择

3.2.1 灌浆材料

原材料的选择对灌浆质量关联较大，对灌浆需要的水泥、外加剂等全部原材料，每个批次均需要进行检验并要求达到质量标准，施工单位对接收到的每个批次的原材料都要进行检验，并将检验成果报送监理工程师。

（1）灌浆水泥：汾河二库的帷幕灌浆水泥要求使用强度高于42.5号的普通硅酸盐水泥，每批次的水泥需要具备出厂合格证明，在现场要注意水泥不能存放过久，存放超过三个月的水泥严禁使用。

（2）灌浆用水：现场采用管道输送的方式将二库管理局的生活用水用于灌浆。

（3）掺合料：对在帷幕灌浆中必要掺入的粉煤灰、黏性土、砂等掺合料的掺入量要经过监理工程师审批。

3.2.2 制浆

（1）制浆的原材料按照重量称量误差不得大于5%。

（2）水泥浆液拌和时间的控制要求：使用高速搅拌机拌和时，拌和时间不小于30s。浆液在拌和好后用筛过滤，浆液拌好后要在4h内使用。采取高速搅拌机拌制细水泥浆液，拌制中要加适当的减水剂。

3.3 帷幕灌浆施工程序

1）施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

2）帷幕灌浆施工方法

（1）布孔

在引入布孔控制点后，要对所有的钻孔进行整体放样，并定好每个孔位，布孔偏差小于等于±5cm。施工时要再逐孔复核。

（2）钻孔

钻孔机具采用XY-2PC地质钻机，使用孔径Φ75、Φ60钻头一次性造孔。先导孔和检查孔需要取岩芯，再要经过地质描述后保留约一半。取芯中对于完整的岩石采用单管钻具取芯；对含有断层、破碎带的岩芯孔段，要采用双管单动钻具取芯，岩芯需要统一编号，并绘制柱状图。

在钻孔过程中，应对地质岩层以及钻孔内的断层、破碎带、掉块、塌孔、岩层变化等部位的深度位置和地质环境作具体记录，薄弱带等经过处理后再继续钻进。

钻孔深度先按设计孔深施工，再依据先导孔压水试验情况以及地质情况对终孔深度微调，先导孔深度要求低于帷幕底线5m，在遇断层、破碎带等不良地质环境时，可斟酌在局部区域加设（或加深）帷幕灌浆孔。

（3）洗孔

帷幕灌浆钻孔完成后要冲刷清洁，要达到钻孔内残存的沉积物厚度小于20cm。然后再采用压力水对裂隙冲洗，直至回水干清时方可停止；如果孔口无回水，则洗孔时间要大于15min。洗孔采取的冲刷压力控制在灌浆压力的80%，而且不大于1MPa。冲洗完成后要尽快灌浆，如果超过24h仍未灌浆，需要从头冲洗。

（ 4）压水试验

在帷幕灌浆开始前，一般要先选择先导孔，数量控制在灌浆孔数的10%左右，每个灌浆单元设置1个先导孔，先导孔应为Ⅰ序孔。在完成先导孔的钻孔后，再自上而下进行分段压水试验。Ⅰ序孔的压水实验压力值控制在灌浆压力的80%，且不大于1MPa。在压力稳定在计划值时每3min记录一次流量读数，当连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/m时，取最终值记录。

（ 5）灌浆

灌浆时用止浆塞对孔口封闭后自下而上分段在孔内连续循环灌注。除第Ⅰ段接触段长为2.0m外，别的各灌浆段长为5.0～6.0m。接触段在灌浆完成后需要养护24h，其余各灌段灌后立即进入下道工序。在遇到断层和破碎带等不良地质情况、或孔口出现涌水、或灌入量超过200kg/m的灌段，灌后需待凝8 h。

（6）水灰比

灌浆用浆液的浓度要按照由稀到浓的原则逐级转变。 浆液水灰比采用 5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1六个比级。在灌浆中要定时监测浆液比重来定配比变化和浆液浓度的变化。

（ 7）封孔

在采用自下而上的分段灌浆法施工时，在该段最大设计压力下，当注入率稳定地小于1L/m后，继续灌注30min即可结束灌浆。结束灌浆后对灌浆孔采用“置换和压力灌浆封孔法”进行封堵，终孔段灌浆结束后，再灌入水灰比为0.5∶1的浓浆，置换灌浆孔内的稀浆，在浓浆返出时止，之后向孔内补入0.5∶1的浓浆，末了在终孔灌浆压力值下，实行纯压式封孔灌浆1h。待孔内水泥浆初凝后，灌浆孔上部空余部分，利用水泥砂浆人工封填密实。

4 质量检查

帷幕灌浆的质量查抄首要依托阐发查抄孔压水实验功效为主，检查孔的位置由监理工程师随机指定，在指定部位灌浆竣事14天后举行，查抄孔数目要到达灌浆总孔数的10%，且每一个单位均需有一个查抄孔。

质量检查要采用压水试验来检查，检查孔位由监理工程师随机指定，在指定部位完成灌浆14天后进行，检查的数量要达到灌浆孔总数的10%，且每个单元工程均需包括一个检查孔。压水试验要在灌浆结束14天后进行。按技术规范对每个检查段自上而下分段卡塞采用单点法进行压水试验。

5 小结

汾河二库灌浆共完成160个孔，帷幕灌浆7261.6m，注入水泥830.25t，平均每单位注入量为114.33kg。

压水试验的检查孔共16个，压水试验157段，均满足设计小于3Lu的标准。

汾河二库通过对灌浆前后渗流量对比表明灌浆后坝基渗漏量比灌浆前减少了90.2%，说明此次灌浆效果良好，满足设计要求。