水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工与质量控制分析

2021-04-01宋艳艳崔世彬

中华建设 2021年7期

宋艳艳崔世彬

针对某水库除险加固工程实际情况，对其大坝帷幕灌浆施工和质量控制进行深入分析，内容包括灌浆材料控制、钻孔施工、灌浆施工等，旨在为类似工程的帷幕灌浆施工提供可靠技术参考，不断提高大坝帷幕灌浆施工技术水平。

如今，水库除险加固工程是我国水利工程建设与发展的主要趋势，大坝帷幕灌浆是该工程建设中的重要环节与内容。为保证帷幕灌浆施工质量，使其发挥出应有的作用效果，需要根据工程的实际情况，制定合理可行的施工方法，并切实加强质量控制。

一、工程概况

某水库除险加固工程拟定对大坝进行帷幕灌浆。根据大坝的实际情况，将灌浆孔的孔数确定为55个，钻孔总长2934.8m，灌浆总长2705.8m，检查孔总长293.4m，复灌总长270.6m，孔口管的总镶铸长度为245.5m。现围绕该工程实际情况，对其帷幕灌浆施工和质量控制做如下深入分析。

二、灌浆材料控制

1.水泥

（1）在帷幕灌浆中使用的水泥，其强度标号应达到P.O42.5以上。

（2）水泥细度应达到以下要求：从筛孔尺寸为80μm的方孔筛中通过后，筛余量应在3%以内。

（3）水泥质量必须满足相关标准的要求，施工中不允许使用已经受潮和结块的水泥。现场水泥不得长时间存放，出厂时间达到3个月以上的水泥不得在施工中使用。

（4）在实际的灌浆施工中，要对水泥进行必要的抽样检测。

2.水

在帷幕灌浆施工中使用的水，应切实满足相关规范提出的各项规定，尤其是拌和水，其温度应满足规定。

三、帷幕灌浆施工与质量控制

1.钻孔施工

（1）钻孔孔径

钻孔孔径应达到以下要求：

①对于常规帷幕灌浆孔，其孔口段孔径按91mm控制，终孔段孔径按76mm控制。

②对于帷幕灌浆的先导孔，其孔口段孔径按91mm控制，其它各段孔径均按76mm控制。

③对于帷幕灌浆施工的质量检查孔，其孔径按76mm控制。

（2）钻孔设备

钻机以XY-2型钻机为主，钻头以金刚石钻头为主，也可使用其它类型的硬质合金钻头。

（3）孔位偏差

实际孔位和设计要求的孔位之间的偏差应严格控制在10cm以内。

（4）钻孔分段

对于第一段钻孔，其基岩内深度应保持在0-2m范围内；第二段钻孔，其基岩内深度应保持在2-5m范围内；第三段钻孔，其基岩内深度应保持在5-10m范围内；第四段钻孔，其基岩内深度应保持在10-15m范围内；以下各段钻孔，其基岩内深度应达到15m以上。实际的段长误差应处在设计与规范提出的允许范围内。当钻孔从软弱破碎层中穿过发现塌孔或渗漏的问题时，应将其作为一段并先行灌浆，在浆液凝固24小时后再予以钻进。

（5）取芯

在先导孔和检查孔中根据钻芯要求进行岩芯的采集，并送交试验室进行必要的试验检测和分析，如果通过试验检测发现异常，应立即通报监理工程师。

（6）钻孔孔深

①所有灌浆孔的深度都应达到设计要求，当设计未提出具体要求时，应达到监理工程师提出的深度。

②钻孔完成后，其孔深误差不能超过±0.2m。

③所有钻孔段都要做好孔斜与方位角的测量，特别是上部20m之内孔段的偏斜及方位角测量和控制，当孔斜超出允许范围时，应立即纠正。测斜利用专门的测斜仪按照分段原则进行，具体的允许偏差主要和孔深有关，比如，当孔深为20m时，孔斜偏差不能超过0.25m；当孔深为30m时，孔斜偏差不能超过0.45m；当孔深为40m时，孔斜偏差不能超过0.7m；当孔深为50m时，孔斜偏差不能超过1m；当孔深为60m时，孔斜偏差不能超过1.3m；当孔深为70m以上时，孔斜偏差不能超过孔深的2%。

（7）钻孔冲洗

①钻孔和裂隙都需要进行彻底的冲洗，直到孔口处的回水达到清澈，通过冲孔，使孔中的岩屑残留厚度在20cm以内。在冲洗时，冲洗的压力按照灌浆压力80%控制，但要注意如果超过1MPa，则采用1MPa即可。

②对地质较为复杂的地段进行裂隙冲洗时，如断层和大型破碎带，其冲洗压力需通过专门的现场试验来确定。

（8）压水试验

①对于I序孔，在灌浆开始前应进行必要的压水试验。②在简易压水试验过程中，具体的试验压力可按照该孔最大压力80%控制，但要注意，当这一数值达到1MPa以上时，采用1MPa即可，连续压水20min，期间每5min进行一次测读。

2.灌浆

（1）灌浆方法

①对于常规灌浆孔，其灌浆按照从上到下的顺序分段循环进行，在灌浆过程中，射浆管和孔底之间的距离应控制在0.5m以内。②对于接触段的灌浆，需采用卡塞法进行，在灌浆过程中，灌浆塞需设置在和混凝土底板相距0.5m的位置。③对于接触段以外的部位，除了需要在浆液达到凝固后再进行孔口管的埋设，其它均不需要等待浆液达到凝固，在灌注完成后，方可对下一段次的钻孔进行施工。

（2）孔口管镶铸

①将第一段孔灌注完成后，在孔中放入孔口管，将其深入到混凝土底面下部2m处，通过灌浆向孔中持续压入水泥浆，在孔口管和孔壁之间留出浓度与压入时相同的泥浆后，将孔口管导正。之后等待36h的时间，即可对下一段钻孔进行灌浆。②对孔口管的镶铸应达到牢固，避免灌浆时由于孔口管不牢固导致孔口管的周围产生漏浆和冒浆。

（3）灌浆分段和压力控制

①对于I序孔，其分段长度和灌浆压力按照以下要求控制：第一段孔，其孔深为0-2.5m，灌浆压力按0.3MPa控制；第二段孔，其孔深为2.5-5.5m，灌浆压力按0.5MPa控制；第三段孔，其孔深为5.5-10.5m，灌浆压力按0.7MPa控制；第四段孔，其孔深为10.5-15.5m，灌浆压力按0.8MPa控制；第五段孔，其孔深为15.5-20.5m，灌浆压力按1.0MPa控制；第六段孔，其孔深在20.5m以上，灌浆压力需按1.2MPa控制。对于后次序孔，其灌浆压力按照比前序孔大10%-15%控制。②帷幕灌浆过程中，岩石内接触段长度应控制在2m以内，第二和第三段的实际长度为2m、3m，下部灌浆段均采用5m的长度，当遇到特殊情况时，可进行适当的缩短或延长，但无论如何都不允许超过10m。

③对于各灌浆段的实际灌浆压力，都应尽可能采用相对较高的值，但注意不能使基础被抬动，灌浆时应对基础实际变形情况与抬动情况进行密切观察。

④灌浆开始后应以最快的速度达到设计要求的压力，但在注入率较大和容易被抬动的地方，应进行限流分级加压，尤其是在注入率相对较大的情况下，要对实际的加压速度予以严格控制，不可盲目的以较高压力持续灌注，否则将造成浆液的流失、浪费。

⑤灌浆压力与吸浆量之间的关系均可在施工过程中以实际情况为依据由工程的设计和监理工程师进行适当调整。

（4）灌浆结束标准

当达到以下标准时，方可结束灌浆：

①当灌浆压力达到设计要求时，实际注入率在1L/min以内，此时在继续灌浆1h后，方可结束灌浆。

②若灌浆结束后浆液初凝无法达到标准导致回浆，应重新处理，以满足相关要求。

（5）灌浆因故中断后处理

一般情况，灌浆应保持连续，如果施工中灌浆因故中断，应按照以下基本原则进行处理：

①尽可能快的恢复灌浆，若无法尽快恢复，应立即对钻孔进行冲洗，然后再恢复正常灌浆。如果无法冲洗或冲洗后无效，则要进行扫孔，然后再恢复正常的灌浆作业。②在恢复灌浆的过程中，要用开灌比级泥浆，当实际注入率和灌浆中断相接近时，方可使用中断发生前的泥浆比级来灌注；若恢复灌浆后实际注入率低于中断之前，则要对泥浆进行逐级加浓；若恢复灌浆后实际注入率远低于中断之前，而且在恢复灌浆后不久就出现了停止吸浆的现象，则要采取有效措施进行补救。