帷幕灌漿技術(shù)在岳城水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

1、 帷幕灌漿技術(shù)在岳城水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用【摘 要】本文闡述了帷幕灌漿技術(shù)成功在岳城水庫主壩右岸壩段基礎(chǔ)防滲處理工程中的應(yīng)用。解決了主壩右壩頭基礎(chǔ)滲漏等問題，取得了良好的效果，應(yīng)該大力推廣和應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】除險(xiǎn)加固工程；帷幕灌漿技術(shù)；先導(dǎo)孔；灌漿孔；灌漿邊界線 1. 前言岳城水庫水利樞紐工程位于漳河干流，樞紐工程等別屬一等，主要建筑物級別為1級。工程由主、副壩（主壩1座，副壩4座）、溢洪道、泄洪洞、電站及引水渠首工程等建筑物組成。大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，水庫大壩定為三類壩。經(jīng)過兩次應(yīng)急加高后主壩壩頂長3603.3m，最大壩高55.5m。本次除險(xiǎn)加固防洪標(biāo)準(zhǔn)按1000年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一

2、遇洪水校核，對大壩、溢洪道、泄洪洞和防浪墻等主體工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。大壩右岸壩段基礎(chǔ)防滲處理工程是岳城水庫除險(xiǎn)加固工程的主體工程和控制性工程之一，即對主壩右岸樁號28003+360壩段基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)防滲處理。徹底消除隱患，保證大壩的安全運(yùn)行。2. 帷幕灌漿試驗(yàn)圖1 帷幕灌漿試驗(yàn)1區(qū)平面布置圖20世紀(jì)以來，帷幕灌漿技術(shù)一直是水工建筑物地基防滲處理的主要手段，實(shí)踐證明帷幕灌漿技術(shù)是成功有效地。根據(jù)岳城水庫除險(xiǎn)加固工程主壩右岸基礎(chǔ)防滲工程施工現(xiàn)場實(shí)際情況與招投標(biāo)文件及設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求，選擇了已具備灌漿施工條件且地層有代表性的地段作為第一試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，該地段樁號為3+096.803+103.20，該地

3、段在岳城水庫主壩軸線與帷幕灌漿軸線之間的157.0m高程壩體平臺上。帷幕灌漿第一試驗(yàn)區(qū)分上游排、中游排、下游排三排孔施工，各排帷幕灌漿孔均分為兩序孔即（序孔和序孔）進(jìn)行施工，共計(jì)8個(gè)帷幕灌漿試驗(yàn)孔，上、下游排均為3個(gè)灌漿孔，其中下游排含一個(gè)先導(dǎo)孔，中間排為2個(gè)灌漿孔。在灌漿孔完工后14天，按照監(jiān)理的要求在該實(shí)驗(yàn)區(qū)的下游排和中間排之間的樁號3+098.40處布設(shè)了一個(gè)檢查孔，自上而下逐段進(jìn)行鉆孔、取芯、壓水和灌漿，最后封孔。（帷幕灌漿試驗(yàn)1區(qū)平面布置圖見圖1，帷幕灌漿試驗(yàn)1區(qū)孔見圖2）。帷幕灌漿試驗(yàn)工序?yàn)榘凑展酀{規(guī)范中規(guī)定的排序和孔序進(jìn)行施工，各孔先采用濃的純水泥漿鑲鑄89鋼管，鋼管底部與設(shè)計(jì)灌

4、漿頂線平齊，待凝24小時(shí)后，掃孔并開始逐段鉆孔灌漿（先導(dǎo)孔要求取芯和壓水），直至終孔段灌漿結(jié)束后，采用0.5:1的純水泥漿液封孔，灌漿漿液采用質(zhì)量配比（水泥:粘土:水）1:1:（3，4，6，8，10）共計(jì)5個(gè)比級的粘土水泥漿液。灌漿試驗(yàn)孔各段段長不大于3m，相鄰孔孔距為3.2m，相鄰排排距為2.8m，各孔相關(guān)的灌漿及壓水壓力見表一。帷幕灌漿向上伸入壩體2m，向下伸入相對不透水層5m，本工程帷幕灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)為：帷幕檢查透水率q5lu。（說明：表1中各壓力均為孔口泵壓）3. 質(zhì)量檢查結(jié)果本試驗(yàn)區(qū)布設(shè)一個(gè)檢查孔，共計(jì)6個(gè)壓水試驗(yàn)段，各試驗(yàn)段壓水試驗(yàn)透水率均小于5lu，滿足設(shè)計(jì)要求。上面4個(gè)試驗(yàn)段芯樣

5、采取率基本達(dá)到90%，下面兩個(gè)試驗(yàn)段芯樣采取率很低，主要原因有兩個(gè)：第一個(gè)原因是最后兩個(gè)試段為純砂卵石層，結(jié)石層很薄，且小粒徑卵石居多；第二個(gè)原因是粘土水泥漿的自身強(qiáng)度較小，在鉆具的擾動和水流的沖刷下造成取芯困難。終孔段為砂卵石層，而非相對不透水層，與設(shè)計(jì)地層不一致。4. 試驗(yàn)段灌漿擬定參數(shù)的可行性分析4.1 施工工藝可行性。4.1.1 成孔。通過灌漿試驗(yàn)施工，鉆孔采用xy-型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，目前施工的最深孔深58.7m，鉆進(jìn)過程鉆孔速度滿足要求；本工程鉆進(jìn)孔深最深不大于55m，按目前施工情況看滿足鉆孔需要；通過鉆機(jī)穩(wěn)固、預(yù)埋管導(dǎo)向及鉆進(jìn)過程的控制，終孔孔斜能夠控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。4.1.2 制漿

6、、灌漿設(shè)備與計(jì)量系統(tǒng)滿足施工要求。制漿采用800l容量自制高速攪拌機(jī)，制、供漿充足、及時(shí)；灌漿采用的3sns灌漿泵、bw200/40灌漿泵、立式雙桶儲漿槽及自動監(jiān)控多錄儀系統(tǒng)，能夠滿足漿液灌注、防離析沉淀與計(jì)量要求；灌漿壓力表采用量程為1.5mpa滿足最大灌壓0.7mpa的要求；高壓膠管和孔口封閉器滿足循環(huán)灌漿灌漿施工。4.1.3 灌漿。本次試驗(yàn)各灌漿孔段平均灌漿次數(shù)為2.5次，最多為每段灌漿5次，滲漏吃漿量大，灌漿漿液雖然能滿足防滲要求，但功效很低，平均鉆灌功效為1.98m/臺日，建議在下一個(gè)帷幕灌漿生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)對漿液的開灌比級及漿液的干料比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并考慮加外加劑以提高功效。4.1.4

7、帷幕灌漿方法。由于本試驗(yàn)成果達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求，本工程采用自上而下的循環(huán)式灌漿方法比較順利的完成灌漿試驗(yàn)任務(wù)，可確定以上灌漿方法是可行的。4.2 施工參數(shù)。根據(jù)各設(shè)計(jì)招標(biāo)文件對灌漿孔灌漿段總長的要求，本次灌漿試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)防滲指標(biāo)，從灌漿效果分析，各灌漿孔段單位注灰量按照排序和孔序逐級遞減，灌漿效果明顯，各灌漿段灌漿量大、灌漿次數(shù)多且基本全部跳級灌漿，因此，本次灌漿試驗(yàn)擬定的如下灌漿參數(shù)對本帷幕灌漿工程是可行的，具體灌漿參數(shù)如下：4.2.1 灌漿段長：各灌漿段段長為3m。4.2.2 灌漿壓力：第一段為0.3mpa，第二段及以后各段為0.5-0.7mpa。4.2.3 排距和孔距：排距為2.8m

8、，孔距為3.2m。4.2.4 排內(nèi)分序：在排內(nèi)分為序和序兩序孔。4.2.5 灌漿邊界線：根據(jù)檢查孔取芯可看到設(shè)計(jì)頂線處交結(jié)良好，頂線可以確定；但在設(shè)計(jì)底線處全部為砂卵石與設(shè)計(jì)中的相對不透水層矛盾，由于此檢查孔不在帷幕線上，因此，灌漿底線有待于在帷幕線上的第二個(gè)試驗(yàn)區(qū)中進(jìn)一步驗(yàn)證確定。灌漿頂線為深入壩體2m、灌漿底線為深入n23（第三紀(jì)中細(xì)砂層）5m的設(shè)計(jì)原則不變。壩體基面和n23（第三紀(jì)中細(xì)砂層）地層的頂面根據(jù)先導(dǎo)孔與取芯孔的巖芯，由建管局、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及承包人進(jìn)行現(xiàn)場聯(lián)合確認(rèn)。由于x99孔設(shè)計(jì)灌漿線頂部以下取出巖芯為中細(xì)砂，為補(bǔ)強(qiáng)灌漿效果并探明設(shè)計(jì)灌漿線以上巖性，在x99與x100孔之間增加一

9、個(gè)孔，從設(shè)計(jì)灌漿線以上5m取芯，至n23基巖面以下5m止。已確定的先導(dǎo)孔或取芯孔頂線和底線的連線，即為兩個(gè)相鄰先導(dǎo)孔或取芯孔之間灌漿孔的頂線與底線。4.2.6 開灌比級及干料比：以1:1:6為開灌比級，設(shè)為3個(gè)比級即1:1:（6，4，3）；水泥與粘土比可增至1.5:1.0。4.3 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)總結(jié)8個(gè)灌漿孔各段灌漿結(jié)束情況，在0.30.7mpa壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4l/min，繼續(xù)灌注60min，或不大于1.0l/min時(shí)，繼續(xù)灌注90min，帷幕灌漿可以結(jié)束。5. 帷幕灌漿技術(shù)控制措施防滲措施采用帷幕灌漿，總長度為735.8米，平行壩軸線段560米，垂直壩軸線段175.8米。由于

10、垂直壩段平臺卵石含量高，難以成孔，根據(jù)工期要求，調(diào)整了施工技術(shù)和施工方案，增加了施工設(shè)備和人員。結(jié)合岳城水庫歷年汛期來水情況，制定和完善了汛期施工方案和度汛方案，從而完成全部灌漿任務(wù)，具體控制措施如下：5.1 采取水位控制措施。按照關(guān)于岳城水庫汛期調(diào)度運(yùn)用方案請示的批復(fù)（水汛199270號）要求，主汛期汛限水位為134m，結(jié)合水庫水位目前只有126.8m的現(xiàn)狀，綜合水庫歷年來水情況和灌漿平臺填筑現(xiàn)狀，制定了主汛期庫水位控制在130m以下和主汛期后庫水位控制在134m以下的控制方案，力保平臺施工不受影響。5.2 針對砂卵石平臺土質(zhì)疏松難以成孔等情況，增加4臺跟管鉆機(jī)、兩臺空壓機(jī)和兩臺液壓撥管機(jī)，

11、重新制定了施工方案，分別采用重錘跟管法、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)跟管法和專用跟管鉆機(jī)跟管法等多種工藝，提高成孔速度，加快工程進(jìn)度。主汛期完成庫區(qū)內(nèi)深水易塌部位80m左右的鉆孔灌漿，剩余75m左右靠近壩坡，影響相對較小，可以在主汛期后施工。5.3 加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)和協(xié)調(diào)溝通，建立健全會商制度，密切關(guān)注水情、雨情，通過水庫水量調(diào)度，控制庫水位上升對灌漿施工平臺的威脅。同時(shí)加強(qiáng)平臺防護(hù)，在保證度汛安全的前提下，汛期不停工。5.4 制定灌漿保證方案。若實(shí)際灌漿能達(dá)到灌漿試驗(yàn)功效，則工期上可以保證。若達(dá)不到灌漿試驗(yàn)功效，則采取以下措施。5.4.1 工藝上增加漿液開灌比級（由1:1:10變?yōu)?:1:6），同時(shí)對需要待凝的灌漿

12、孔段采用純水泥制的（0.60.5:1）濃漿進(jìn)行灌注，以縮短灌漿時(shí)間和待凝時(shí)間，提高結(jié)石強(qiáng)度與防滲等級，切實(shí)提高砂卵石地層的平均鉆灌功效。5.4.2 在各單元工程以內(nèi)按照排序和孔序施工，在不同的單元工程中可跨越排序和孔序施工。避免因過多的受到排序和孔序限制而造成設(shè)備閑置停等，提高鉆灌設(shè)備功效。5.4.3 根據(jù)日報(bào)分別計(jì)算出當(dāng)前空鉆段和灌漿段的總平均功效，根據(jù)當(dāng)前總平均功效決定是否需要增加灌漿設(shè)備及增加灌漿設(shè)備的數(shù)量。6. 工程質(zhì)量情況采取以上施工方法，對岳城水庫主壩右岸樁號28003+360壩段基礎(chǔ)進(jìn)行帷幕灌漿技術(shù)防滲處理。工程質(zhì)量評定優(yōu)良，合格率100%。7. 結(jié)束語岳城水庫主壩右岸該防滲處理工程解決了主壩右壩頭基礎(chǔ)滲漏等問題，保證大壩安全運(yùn)行。帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)得到廣泛推廣和應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 唐益群，葉為民.土木工程測試技術(shù)手冊m.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1999.05.2 岳城水庫大壩帷幕灌漿試驗(yàn)報(bào)告資料.天津：水利部天津水利水