水工大坝灌浆技术探索

2015-10-29余瑞丽

建材与装饰 2015年7期

关键词：帷幕水工坝体

余瑞丽

（云南省水利水电勘测设计研究院　云南　昆明　650000）

水工大坝灌浆技术探索

余瑞丽

（云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650000）

随着我国水利工程规模的增大、数量的增多，且在施工技术不断提高的情况下，水利工程的质量有了很大程度的提升，其中灌浆技术是水工建筑物地基处理中常用的施工工艺，对提高水工建筑的地基稳定性和牢固性起到了积极的促进作用。本文主要分析水工大坝灌浆的重要性和施工技术要点。

水工大坝；灌浆技术；重要性

引言

就目前而言，在水利工程建设中，地基不稳问题经常出现，给工程质量造成很大影响，这就需要借助灌浆技术对地基进行加固，在提高其稳定性的同时，最大限度的提高其防渗透能力，为提高水利工程的质量奠定坚实的基础。水库大坝灌浆，是一项特别复杂的系统工程，在具体实践过程中，需要综合考虑诸多方面的因素，结合工程具体情况，严格按照相关的规定和要求进行施工，保证工程的施工质量。

1　水工大坝工程中灌浆施工的重要性

在水工大坝施工中，为减少地基失稳问题的出现，经常需要对地基进行加固处理，为水利工程的发展创造稳定安全的环境，这就需要借助先进的施工工艺，其中，灌浆技术就是加固水工大坝的有效措施。灌浆对水工大坝的建设起着积极的促进作用：①灌浆具有填充作用，填充物多是由浆液凝结而成的结石，填充起地层的空隙，以有效的阻值水流从地层的通过，大大提高了地层的密实度和强度；②灌浆有密实作用，在灌浆过程中，需要将浆液压入地层，地层就会受到巨大的挤压作用，进而对细小的裂缝和空隙产生一定的挤压填充作用，大大提高了地层的密实度和力学性能；③灌浆有粘合作用，浆液是实施灌浆技术的主要材料，具有较高的胶凝性，这样就可以将地层中的岩块和建筑裂缝等进行有效的粘结，大大提高地基的承载能力。此外，灌浆具有固化作用，浆液中的某些材料可以与地层中的土壤发生化学反应，形成具有较强牢固性的类岩体，对提高整个地层的密实度和坚固性有着积极的促进作用。可见，灌浆技术在水工大坝的施工中具有十分重要的意义，是提高大坝质量的有效手段。

2　水工大坝灌浆技术的类型和特点

2.1帷幕灌浆

帷幕灌浆可采用两种施工方法，分别为自上而下、自下而上，其施工工艺见图1，灌浆接触段可以设置成2m，其余的段设置成5m为一个阶段进行施工，如果碰到特殊情况，可以根据施工现场的实际情况，对段进行适当的增减，但是不能超过1.0m。在岩基段进行固结灌浆孔的施工，孔之间的距离不得小于6m，使用全孔一次灌浆的方法进行；超过6m时，需要在监理总工程师和参建各方负责人的指示下进行施工。进行帷幕灌浆施工时，需要使用孔内循环方式的分级升压方式进行施工，在距离灌浆段底部0.5m处塞上灌浆塞，防止漏浆现象的出现。

图1　帷幕灌浆施工方式

2.2固结灌浆

固结灌浆施工技术和水工大坝施工中是常用的，这种施工方法多与其它施工方法结合起来使用。其主要目的是加固基岩，以提高其强度和整体性，减少岩基压缩变形，固结灌浆往往在坝基上游或下游1/3底宽范围内进行一群低压浅孔（一般孔深3～8m）灌浆，见图2。固结灌浆孔由于钻孔浅，一般均为直孔，可采用风钻或浅孔钻钻进。固结灌浆的冲洗方法可分为单孔冲洗和群孔冲洗。整个过程在大的压力下进行，以便将裂隙中的充填物向远处推移或压实，但要防止岩层抬动变形。固结灌浆前，选择有代表性的孔作压水试验，压水试验孔数为总孔数的50%，压水试验压力可采用0.3MPa逐渐增大至规定压力，在规定的压力下，每5min测一次压入流量，满足下列条件之一，试验即可结束，且以最终流量值为计算流量。固结灌浆施工，因无先导孔，故仅是每一灌浆段在灌浆前做简易压水试验即可。

2.3模袋灌浆和双浆液灌浆

模袋灌浆和双浆液灌浆对加固地基，防治大坝渗漏问题具有十分好的效果。在模袋的作用下，水泥浆中的水分会析出，水泥颗粒仍然留在袋内，降低了水灰比，提高了固结强度，进而为灌浆质量的提高创造了有利的条件，为了更好的保证灌浆的质量，需要选择合适的模袋，一般采用的是尼龙、聚丙烯等材料的工艺织品。双浆液灌浆也是解决特大通道漏水的现象，这既是一种化学灌浆方法，又是一种控制灌浆的方法，即将水泥浆液和速凝剂分别从两个管内注入，使其进入混合器，两者充分混合以后进入孔底，进而增加防渗漏效果。此外，为了有效的提高灌浆的可靠性，需要对浆液的扩散距离进行有效的控制，在保证不浪费材料的基础上，最大限度的增加防渗体的强度。

图2　固结灌浆和帷幕灌浆

3　结合实例对水工大坝灌浆技术进行具体分析

3.1工程概况

某水库枢纽工程在当地经济发展中起到十分重要的作用，其基本情况如下：组成部分包括大坝、泄洪表孔和防水钢闸三个组成部分，应用浆砌石重力墙式干砌石坝，最大坝高为25m，坝顶长度和宽度分别为50m和5m，上游坝坡和下游坝坡分别为1：0.1和1：0.6。坝体上游为浆砌石重力墙，顶宽和底宽分别为2m和4.5m，下游面为浆砌石坝壳，厚度为1m，有干砌毛石和砂砾石填隙存在于上游重力墙和下游坝壳之间。坝顶和坝上游则是混凝土防渗面板。坝体内的毛石砌体填筑较为松散，存在着较大的空隙，有着较强的透水性。

3.2水工大坝灌浆施工方案

在本工程中，一共对66个坝体固结灌浆孔和35个帷幕灌浆孔进行了布置，因为在基岩和坡积土中，有着较为成熟的帷幕灌浆技术，制定了相关的技术规范，因此，本文主要探讨了干砌毛石坝体固结灌浆技术。

3.3施工技术要点

结合本工程的实际工程特点，其固结灌浆施工技术如下：①灌浆孔的布置：将两排灌浆孔布置于坝顶，沿着坝轴线方向布置，第一排孔和大坝上游面的距离为3.5m，和第一排距离为2m的地方，对第二排孔进行布置，孔间距严格控制在2m左右，布置形状为梅花形。②灌浆材料：在浆液方面，利用水泥砂浆来灌注固结；搭配采用了水泥砂浆和酸盐水泥；将中细沙应用进来，含泥量在5%以下；按照饮用水的标准，来选择拌和用水；在外加剂方面，结合具体情况，将速凝剂和减水剂等添加进来，严格依据灌浆试验来对添加量进行控制，加入时候，选取的都是水溶液状态，用量要比4%的干料重量更小。③灌浆压力：严格控制灌浆压力，避免有变位问题出现于灌浆层顶和下游坝壳，并且不会掀动坝体浆砌石，孔口压力需要保证在0.05MPa以下。④灌浆结束条件：当不吸浆，或者最终吸浆量在1.5L/min以下，经过0.5h左右的延续，灌浆作业就可以结束。此外，不管有多大的压力，只要灌入的干料达到了每米两吨，本段灌浆作业就可以结束。完成了全孔灌浆作业后，封孔工序需要及时进行，通常情况下，利用水泥砂浆来进行封孔。⑤质量检查：灌浆结束28d之后，需要将检查孔钻于基本孔之间，按照5%基本孔的数量来控制孔数，孔深需要比灌浆孔深度略大。灌浆后，砌体孔隙率需要在10%以内，结石体强度需要比M7.5水泥砂浆强度大。

3.4大坝防渗加固处理措施

为了防止渗漏的出现，还需对本工程进行防渗处理，对此，可结合工程特点来操作，因为坝体上游只有较为单薄的浆砌石重墙，它的抗滑和抗倾安全系数与断面强度与规范要求不相符合，坝基也没有对防渗帷幕进行设置，则需要进行防渗加固处理。具体的方案是这样的：固结灌浆处理坝体内重力墙后的干砌毛石，促使浆砌石墙断面尺寸得到增大，墙身强度和墙体稳定性得到显著提升。帷幕灌浆处理坝基岩石和右坝肩坡积土，这样坝体渗漏和坝基渗漏的问题得到有效解决，并且坝体抗滑稳定性得到显著提升。