何冰峰

（山西省水利建筑工程局 山西太原0 3 0 0 0 6）

0 引言

烏山二期尾礦庫具有堆置尾礦、浸出礦渣、澄清液體廢物和提供返回用水的作用，常常含有大量酸性有毒性重金屬離子，有毒重金屬離子通過大壩基巖裂隙發(fā)生滲漏，在滲漏過程中會發(fā)生一系列的化學(xué)、物理反應(yīng)，對地下水產(chǎn)生污染，為了防止尾礦庫內(nèi)重金屬離子等有害物質(zhì)的擴散滲流，保護下游地下水的安全，在回水池及下游壩進行帷幕灌漿施工，在試驗及生產(chǎn)期間，采用了孔口封閉孔底循環(huán)法進行帷幕灌漿，通過壓水試驗檢查，帷幕防滲作用明顯。

1 依托項目工程概況

本區(qū)為低山丘陵地區(qū)，山勢走向北東，一般標(biāo)高為750 m，最高標(biāo)高為889.3 m,最低標(biāo)高為650.7 m，一般相對高差150 m左右。山勢較為平緩，地形平坦開闊。環(huán)形山之北西坡、東南坡較陡，礦體賦存于正地形處，具有明顯的構(gòu)造剝蝕地貌特征。二期尾礦庫工程，初期壩結(jié)構(gòu)類型為采礦剝離廢石，壩高42 m，壩長1 443 m，頂寬8 m，壩頂標(biāo)高760 m，尾礦壩最終堆積標(biāo)高815 m，整個工程的灌漿水平長度為446 m，灌漿總延米數(shù)為13 980 m。在大壩帷幕灌漿施工之前選取具有代表性的地段進行帷幕灌漿試驗。經(jīng)過多次的現(xiàn)場踏勘及與設(shè)計者溝通，試驗段選取在壩后回水池附近，試驗灌漿段長度為12 m。

2 施工順序及工藝流程

帷幕灌漿試驗采用150型地質(zhì)鉆機，施工中嚴(yán)格按照分排分序逐漸加密的原則進行帷幕灌漿施工，施工順序為：抬動觀測孔→下游排先導(dǎo)孔→下游排Ⅰ序孔→下游排Ⅱ序孔→下游排Ⅲ序孔→上游排先導(dǎo)孔→上游排Ⅰ序孔→上游排Ⅱ序孔→上游排Ⅲ序孔→檢查孔。

詳細布孔圖見圖1。

圖1 帷幕灌漿試驗孔位布置圖

根據(jù)不同的地質(zhì)條件和工程要求，基巖灌漿方法可選用全孔一次灌漿法、自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、綜合灌漿法或孔口封閉灌漿法。本工程采用孔口封閉孔底循環(huán)灌漿法進行灌漿，灌漿段灌漿時下入灌漿管，管口距段底不得大于50 cm。除壩體混凝土和基巖接觸段灌漿完成應(yīng)待凝外，其余孔（段）灌漿完成后均不待凝，直接進行下一段的鉆灌。帷幕灌漿段長為5.00～6.00 m，特殊情況不超過10.00m，以此類推。灌漿壓力：第一段的壓力為0.3MPa,第二段為0.6MPa，以后每加深一段壓力增加0.4 MPa,最大不超過2.5 MPa，檢查孔跟隨灌漿孔。灌漿水灰比的確定：根據(jù)地層及灌漿工藝，灌漿水泥漿液應(yīng)由稀到濃逐級變換。結(jié)合工程地質(zhì)條件及施工經(jīng)驗，帷幕灌漿漿液水灰比可采用5、3、2、1、0.8、0.6、（0.5） 等六個比級。漿液水灰比和變換標(biāo)準(zhǔn)：1）漿液水灰比按照灌漿試驗確定的或監(jiān)理人批準(zhǔn)的水灰比施灌。2）當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。3）當(dāng)某一比級漿液的注入量已達300 L以上或灌注時間已達1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級。4）當(dāng)注入率大于30 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。在該灌漿段最大設(shè)計壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注30 min，可結(jié)束灌漿。

根據(jù)《烏山二期尾礦壩帷幕灌漿技術(shù)要求》，帷幕灌漿試驗共布置灌漿孔2排，注漿孔布孔原則為梅花形：孔距1.5～2.0 m，排距1.2 m，注漿孔終孔深度按深入微風(fēng)化花崗巖5 m計，帷幕灌漿采用孔口封閉孔底循環(huán)的灌漿方法，每段不大于5 m，灌漿材料采用水泥漿，帷幕灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)為滲透系數(shù)不大于10-6cm/s，灌漿孔灌漿施工結(jié)束后，通過現(xiàn)場做壓水試驗，壓水試驗合格后才能進行封孔，灌漿孔封孔方法常用采用“全孔灌漿封孔法。

3 灌漿試驗綜合成果統(tǒng)計以及分析

灌漿綜合成果統(tǒng)計見表1。

表1 灌漿綜合成果統(tǒng)計

總體來看，在帷幕灌漿施工過程中，通過對不同孔序的鉆孔逐漸加密注漿，水泥漿液充填基巖中的裂隙、空隙以及節(jié)理面，裂隙、空隙以及節(jié)理面中的充填物與水泥漿液形成水泥結(jié)石塊，這樣大壩基底巖石的滲透能力降低，防滲效果得到提高，Ⅰ序孔形成一道帷幕，使Ⅱ、Ⅲ灌孔和后灌排的滲透通道減少，灌漿施工前透水率減小，大透水率區(qū)間段數(shù)減少，小透水率區(qū)間段數(shù)增多；后灌孔和后灌排的水泥注入量要相應(yīng)減少很多，低耗灰量區(qū)段所占的比例相應(yīng)增加，I、II、III各次序孔和排序之間的注入量頻率區(qū)間與帷幕灌漿一般遞減規(guī)律相呼應(yīng)，在一定程度上反映了灌漿的質(zhì)量及灌漿效果良好。

4 壓水試驗質(zhì)量檢查

灌漿質(zhì)量以檢查孔壓水試驗成果，灌前灌后波速對比、芯樣、檢查孔壓水試驗和帷幕灌漿施工資料分析為主，結(jié)合對施工記錄、成果資料、和檢驗測試資料的分析,進行綜合評定。

1）帷幕灌漿施工結(jié)束后，對帷幕灌漿效果及質(zhì)量進行檢查。帷幕灌漿試驗共布置5個檢查孔，其中JCK-1號孔和JCK-2號孔位于上游試區(qū)，JCK-3、JCK-4、JCK-5位于下游排試區(qū)。

2）帷幕灌漿檢查孔壓水試驗應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束14 d后進行，自上而下分段卡塞進行壓水試驗，采用單點法或五點法，本工程采用五點法進行壓水試驗，壓 力 分 別 為0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa、0.6MPa、0.3MPa。壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時，采用1MPa；壓水20 min，每5 min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示，壓水試驗合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率小于1 Lu。

3）檢查孔應(yīng)按規(guī)范要求采取巖芯，并對所采取的巖芯進行編號，統(tǒng)一裝入巖芯箱，邊鉆探邊觀察巖芯中有無水泥結(jié)石、裂隙充填狀況、密實性及完整程度，由專人對巖芯進行描述，繪制鉆孔柱狀圖。

4）帷幕灌漿試驗質(zhì)量的評定標(biāo)準(zhǔn)：接縫灌漿灌區(qū)的合格率在80%以上，不合格灌區(qū)的分布不集中，且每一壩段內(nèi)縱縫灌漿灌區(qū)的合格率不低于75%，每一條橫縫內(nèi)灌漿灌區(qū)的合格率不低于75%，灌漿工程質(zhì)量即可評為合格。

5）檢查鉆孔在完成壓水試驗后，進行聲波測試，根據(jù)測試結(jié)果綜合評定灌漿效果。在完成所以測試后檢查孔應(yīng)采用“全孔灌漿封孔法”進行灌漿和封孔。檢查孔壓水試驗成果見表2。

從表2結(jié)果來看，各檢查孔的壓水值從質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)來看是合格的，能滿足設(shè)計要求，能達到防滲要求。

檢查孔全孔采取巖芯，從鉆探取樣的結(jié)果來看，5個檢查孔的采芯率分別為92.1%、90.5%、93.2%、90.2%、91.2%，均超過90%以上，在取出的巖芯中，節(jié)理裂隙處充填著水泥結(jié)石，特別是在細小的巖石裂隙中，水泥結(jié)石和巖石很好的膠結(jié)。從檢查孔中取芯的結(jié)果來看，水泥結(jié)石充分充填到節(jié)理小裂隙中，在達到設(shè)計最大壓力1.5 MPa的時候，水泥灌漿能夠充分充填基巖節(jié)理面及裂隙，形成膠結(jié)的結(jié)石，灌漿效果明顯，從而滿足防滲的要求。

表2 檢查孔壓水試驗成果區(qū)間統(tǒng)計表

本試驗采用孔口封閉、孔底循環(huán)、自上而下分段灌漿法，試驗結(jié)果顯示：該灌漿方法是可行的，使用孔口封閉自上而下分段循環(huán)灌漿，既可以避免卡塞出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，又可以使前灌段均能得到較高壓力的重復(fù)灌漿，有利于保證灌漿質(zhì)量。

從此次帷幕灌漿試驗質(zhì)量檢查所得出的結(jié)果,可以看出孔口封閉孔底循環(huán)自上而下分段灌漿法這一灌漿技術(shù)，能夠在壩體內(nèi)形成穩(wěn)定可靠的幕墻，從而降低壩體的滲透壓力，對大壩起到了防滲作用，提高了大壩的穩(wěn)定性。所以該技術(shù)可以在其它的大型礦渣尾礦壩中得到應(yīng)用，也可以應(yīng)用到其他水利水電工程中，該技術(shù)應(yīng)該得到推廣應(yīng)用，從而以期獲得良好的施工效果。