康苏水库工程基岩帷幕灌浆施工要点探讨

阎倩倩

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

康苏水库工程位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县康苏镇境内，推荐坝址距康苏镇6.0km，距离乌恰县城约20km。康苏水库工程规模属Ⅳ等小(1)型工程，由沥青混凝土心墙坝、左岸灌溉引水隧洞、左岸导流泄洪冲沙放空隧洞、右岸溢洪洞等建筑物组成。主要建筑物沥青混凝土心墙砂砾石坝为3级建筑物，左岸灌溉引水隧洞、左岸导流泄洪冲沙放空隧洞、右岸溢洪洞等其它建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。康苏水库正常蓄水位2520.2m，相应库容800万m3，死水位2514m，死库容560万m3，调节库容240万m3，总库容977万m3,最大坝高51.30m，设计灌溉面积1246.66hm2。

水库沥青混凝土心墙砂砾石坝基础防渗结构采用混凝土防渗墙和坝基帷幕灌浆，坝基帷幕灌浆采用单排孔布置，灌浆孔位间距2m。两岸边坡帷幕灌浆采用1排孔布置，孔位间距2m。两岸坝肩帷幕灌浆在灌浆洞内施工，灌浆洞尺寸3.5m×4.0m，采用C25混凝土衬砌处理。

2 帷幕灌浆施工要点

根据招标文件要求，本工程采用由上至下分阶段灌浆、由下至上分阶段灌浆及孔口封闭综合灌浆技术方法。考虑到本工程钻孔较深，岩石条件复杂，帷幕灌浆施工严格按照“由上至下分阶段灌注、孔内循环、孔口封闭”的操作流程。

2.1 钻孔施工

2.1.1 钻孔机具及钻进参数

帷幕灌浆钻孔选用XY-2轻便型中浅孔岩芯钻机，钻进施工所涉及技术参数及取值详见表1。

表1 钻进施工涉及技术参数取值

2.1.2 钻孔孔位、孔向和深度

帷幕灌浆开孔孔位偏差≤10cm，钻孔应按设计图纸统一编号、放样。钻孔施工前必须认真检查工程地勘报告，对施工中可能遭遇的混凝土厚度过大、孔洞涌水失水、塌方、掉块、卡钻、构造断裂、岩溶裂隙发育、岩性改变等情况事先确定应对措施并详细记录，将各种可能情况真实准确反映在钻孔综合成果表内，灌浆质量分析时应以此为基础性资料。在钻进施工过程中如果遭遇洞穴、孔洞塌陷、掉块等情况导致钻进施工必须暂停时，应报现场监理人员批准，通过灌浆加固处理并达设计钻进要求后，重新开始钻进施工。

钻孔的施工应分序分段进行。帷幕灌浆钻孔第 1 段(接触段)一般为2.0m，第2段为3.0m，第3段为5.0-6.0m，

帷幕灌浆施工结束后应对全孔进行偏斜测量，孔底倾斜偏差严格按照表2规定执行。

表2 帷幕灌浆孔孔底倾斜偏差控制标准

2.1.3 钻孔方法

1)坝基帷幕灌浆钻孔

在防渗墙内已预埋Φ108mm钢管，采用Φ75mm金刚石钻头穿过预埋管钻入基岩，钻孔分段长度与灌浆段长一致，终孔径≥Φ56mm。

2)坝坡帷幕灌浆及灌浆平洞内帷幕灌浆钻孔

先镶筑Φ89mm钢管，然后采用Φ75mm金刚石钻头钻孔，钻孔分段长度与灌浆段长一致，终孔径≥Φ56mm。

工程用XY-2钻机配合Φ91mm钻具进行钻进施工，钻深可达基岩内2.0m。先进行首段压水试验后，卡塞灌注第一段基岩待达结束要求后，将孔洞内灌浆塞拔出。并将0.5∶1比例的浓浆灌入孔内起到置换孔内稀浆的作用，再将Φ89mm钢管下入孔内直达孔底，将孔口管摆正，并保证孔口管出水口比地面高出10cm，并且有丝扣。待凝3d以上，经监理工程师检查合格后即可进行扫孔，扫孔结束后采用压水的方法检查孔口管镶铸质量。

2.2 灌浆材料的选择及浆液制备

2.2.1 原材料

帷幕灌浆和帷幕衔接灌浆均采用P.O42.5 普通硅酸盐水泥，细度控制在能过 80μm 方孔筛预留余量5%以内即可。水泥材料必须严格按照GB175-2007规范中的质量标准进行选定，杜绝受潮结块及指标不合格水泥材料的选用[1]。确保同一灌浆孔内所用水泥材料在生产厂家、品种、强度等级等方面的一致性。可在配置好的水泥浆液中按配合比添加砂、黏土、粉煤灰和水玻璃以及速凝剂、减水剂、稳定剂以及其它外加剂，并按SL62-2014相关规定控制掺合料和外加剂质量[2]。

2.2.2 浆液制备

工程按照“集中制浆、分散配浆”原则由集中制备站制备浆液，统一制备出0.5:1水灰比的纯水泥浆液后，由输浆泵和中转站将水泥浆液输送到灌浆施工作业面，具体的来浆密度由施工作业面自行检测并按照具体要求调制使用。

2.3 灌浆压力及浆液变换

2.3.1 灌浆段长及灌浆压力控制

帷幕灌浆第1段(接触段)为2.0m，第2段3.0m，第3 段及以下各段为5.0-6.0m，灌浆压力初步选定为0.7MPa-0.9MPa，最终的压力通过灌浆试验予以确定。严格按照设计压力控制灌浆压力，灌浆压力达设计压力后应将压力波动范围控制在设计压力值20%以内，但所有接触段及Ⅰ序孔2-12m灌浆施工段和浆液灌注率超过30L/min的灌浆施工段都应当按照分级升压的步骤和0.5MPa/10min的速率逐级升压最终达设计压力值。，各级分级升压浆液纯灌注时间至少为15min。

浆液水灰比应按灌浆试验确定或经监理工程师批准的水灰比施灌，施工组织设计所确定的水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等7个级别。

2.3.2 灌浆浆液变换

为加强灌浆加固施工质量控制，帷幕灌浆应按照由稀到浓的程序逐级改变浆液浓度。但是一旦灌浆压力达到稳定值，浆液灌注量不断下降，或灌注量不变而灌浆压力不断升高，应保持水灰比不变。任何比级浆液灌注量达300L及以上或浆液持续灌注时间达30min，但是灌浆压力与浆液灌注量并不发生明显改变时，必须更换水灰比浆液灌注等级后继续灌注；当浆液灌注量超过30L/min 后，根据工程帷幕灌浆实际要求，可以越级改变灌浆浆液浓度。当按照浓度最高等级浆液灌浆施工吸浆量仍没有明显降低时，必须通过限流、降压、减量、间歇注浆措施予以改善。

2.4 灌浆结束标准

灌浆施工同时满足下述规定后方可结束：通过由上至下分阶段灌浆的情况下，待达设计压力最大值后，应将灌注量控制在1L/min内持续灌注30min后，结束灌浆。而通过孔口封闭灌浆施工的情况下，达设计压力最大值后，将灌注量控制在1L/min内持续灌注30min-60min后，结束灌浆。

当本工程结束全部帷幕灌浆孔灌浆施工后，必须立即向监理人申报验收，对于验收合格的灌浆孔通过“分段灌浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”[3]和0.5∶1普通水泥浆液尽快封孔。

3 结 论

综上所述，水库工程沥青混凝土心墙砂砾石坝基帷幕灌浆施工应加强灌浆材料与灌浆方式的选择、灌浆压力控制、浆液变换、施工工序控制，保证灌浆施工效果和工程质量。事实证明，帷幕灌浆技术具有施工简便、施工占地少的技术优势，能在地下水位以下进行，尤其适用于病险水库无法放空情况下大坝的除险加固处理。