馬 坤 倪志剛 徐 利

(1.山東大禹工程建設(shè)有限公司, 山東 濟(jì)南 250000;2.泰安市大河水庫管理處, 山東 泰安 271600)

帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理中的應(yīng)用

馬 坤1倪志剛1徐 利2

(1.山東大禹工程建設(shè)有限公司, 山東 濟(jì)南 250000;2.泰安市大河水庫管理處, 山東 泰安 271600)

帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用一方面能提高水庫工程建設(shè)質(zhì)量水平，另一方面能夠?qū)κ褂媚晗揲L的水庫進(jìn)行除險加固處理，進(jìn)而極大提高水庫工程運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時為中國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展提供堅實的保障。本文結(jié)合一定的實例對帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探討，以供今后參考使用。

帷幕灌漿施工； 水庫大壩； 基礎(chǔ)防滲； 除險加固； 應(yīng)用分析

水庫工程運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們正常生活等具有十分重要的影響意義，而帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用能夠在一定程度上解決水庫運(yùn)行中的安全問題，因而在水庫除險加固工程中使用較多。另外，帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用成本較低，安全性高，因此其經(jīng)濟(jì)效益、防洪效益以及其生態(tài)效益較高，同時也提高了水庫壩基的滲透穩(wěn)定性，對提高工程質(zhì)量與水庫運(yùn)行安全系數(shù)等具有一定作用。

1 工程概況分析

為了更加全面地了解帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫加固工程中的具體應(yīng)用，本文將結(jié)合工程實例對其具體情況進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

湖南西部黃石水庫大壩是由黏土斜新墻堆石壩建成，其壩軸線角度為北東27°，壩頂長627.0m，寬10.0m，壩頂高205.5mm，而最大壩高為72.2m。另外其大壩上游壩坡1∶1.75，下游壩坡1∶1.5，大壩基礎(chǔ)帷幕是懸掛式，軸線長933.5m。其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基巖滲水率小于5Lu，同時壩基基巖滲透巖層主要集中在水庫壩中端和右段上部位置，而水庫壩中段基巖下20～35m范圍內(nèi)的滲水率為2837.8Lu，透水性是以河床向右岸遞減趨勢為主。

除此之外，水庫大壩左岸滲漏主要為構(gòu)造裂隙形式，之后是層面裂隙，且該類型裂隙呈現(xiàn)上窄下寬的特點，以囊狀為主；面滲透流主要是由壩基基巖和蝕余紅土之間白云粉砂層所引起；而漏水通道則是由兩端壩肩灰?guī)r斷裂巖或壩基溶溝等所引起的。從整體上分析，水庫工程帷幕灌漿施工過程中應(yīng)當(dāng)對施工環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，針對其具體情況制定帷幕灌漿工序設(shè)計，并做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，切實保證工程施工質(zhì)量水平，以保障今后工程應(yīng)用的安全性。

2 帷幕灌漿防滲加固設(shè)計分析

通過對水庫工程實際情況分析可知，帷幕灌漿施工技術(shù)的實施是解決填土層、蝕余紅土層滲漏問題的有效途徑之一，同時帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用成本低、施工技術(shù)簡單，效果也比較明顯，故而在水庫除險加固工程中應(yīng)用比較廣泛。

2.1 帷幕設(shè)置

該水庫壩基工程應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雙排灌漿帷幕，其中樁號范圍在幕0+159.7～幕0+454.85，而下游排灌漿深度值設(shè)置范圍為52～65m，通過原壩基灌漿廊道完成灌漿施工。首先，壩基右段，滲透率值在11～46Lu范圍，同時右岸坡應(yīng)當(dāng)使用單位帷幕灌漿，以岸坡為基礎(chǔ)灌漿的底線應(yīng)當(dāng)呈上升趨勢，并最小深度控制在20m；其次，壩基右岸坡基巖面20m下屬于弱透水層，透水率范圍為1～4.9Lu，以單排帷幕灌漿為主，其灌漿深度控制在16～70m，并同左岸山基帷幕灌漿進(jìn)行一定的連接。

通常情況下，帷幕深度值設(shè)置應(yīng)當(dāng)超過蝕余紅土層，這樣設(shè)置的目的是對滲流通道進(jìn)行一定的封閉，而白云粉屬于不可灌的地層范圍，因此應(yīng)當(dāng)使用高壓噴射灌漿處理手段進(jìn)行處理。另外帷幕厚度T值主要由幕體內(nèi)允許坡降值決定，但是為了保證厚度值設(shè)計的準(zhǔn)確性可以通過下述公式進(jìn)行估算：

T=H/J

式中H——最大作用水頭，m；

J——帷幕的容許比降，一般情況下黏土漿設(shè)定J值應(yīng)當(dāng)在3～4之間。

一般情況下蝕余紅土層的厚度值較小，使用1～2排灌漿孔就可以完成灌漿施工，但是一旦基礎(chǔ)承受水頭值超過25～30m范圍時，應(yīng)當(dāng)設(shè)定為2～3排。另外排數(shù)、排距和孔距的設(shè)定可以從以下方面進(jìn)行。水庫水對混凝土具有一定的溶出性，因此帷幕厚度值設(shè)定值不應(yīng)當(dāng)過小，通過一定分析認(rèn)為，帷幕厚度值應(yīng)當(dāng)設(shè)定在0.25m以下，以0.25m為宜。另外，為了進(jìn)一步增加帷幕防滲效果，應(yīng)當(dāng)將帷幕灌漿設(shè)計成雙排形式，將孔距值設(shè)定為2m，排距值設(shè)定為1m。

2.2 左、右壩肩帷幕

通過調(diào)查分析可知，左、右岸壩肩中存有一個厚度在7～14m的碎裂石灰?guī)r層，同時這也是該水庫工程產(chǎn)生漏水現(xiàn)象的主要原因，因此施工人員將帷幕厚度、排數(shù)、排距、孔距等值的設(shè)定保持一致，以雙排設(shè)計方式為主，孔距設(shè)定值為2m，排距設(shè)定值為1m。另外，灌漿施工應(yīng)當(dāng)在內(nèi)坡一級平臺上進(jìn)行，而帷幕底高程設(shè)置應(yīng)當(dāng)如下：下游排深入單位吸水量ω范圍小于0.0/5L/min，深度值在3～5m范圍內(nèi)，上游排深入層下限范圍在1～1.5m。

3 帷幕灌漿主要施工技術(shù)工藝分析

3.1 施工工藝流程

單孔灌漿工藝具體流程見下圖。

單孔灌漿工藝流程圖

3.2 鉆孔

首先，帷幕灌漿施工中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行空位測放和鉆機(jī)就位工作。在進(jìn)行空位測放施工過程中應(yīng)當(dāng)利用全站儀、水準(zhǔn)儀和鋼卷尺等必要的設(shè)備完成防線引點設(shè)置，當(dāng)測放施工完成之后應(yīng)當(dāng)使用電鉆進(jìn)行空位鉆眼，之后再使用鋼筋楔入完成標(biāo)定，并使用油漆等對鉆孔位置和孔序進(jìn)行標(biāo)記。另外在開孔施工前應(yīng)當(dāng)將鉆機(jī)平臺進(jìn)行確定和固定，特別是鉆機(jī)底座應(yīng)當(dāng)利用水平尺完成校準(zhǔn)檢測，只有符合施工標(biāo)準(zhǔn)之后才能使用螺栓進(jìn)行固定處理。而固定完成后應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步檢查鉆機(jī)的穩(wěn)定性、水平度，同時還應(yīng)當(dāng)檢查鉆孔、立軸及天車三者之間是否處于三點一線的位置。其次是混凝土蓋板層鉆進(jìn)和孔口管埋設(shè)工作。通常情況下灌漿廊道底板混凝土的厚度是不同的，但是從整體水平上看其厚度值普遍較大，因此孔口管埋設(shè)深度值應(yīng)當(dāng)控制在1～2m范圍內(nèi)。開孔管尺寸大小應(yīng)當(dāng)設(shè)定為110m孔徑，下直徑為91mm。另外在鑲設(shè)孔口管的施工中應(yīng)當(dāng)在孔內(nèi)拴線注入0.5∶1的水泥濃漿，之后再將其下入進(jìn)孔口管中，并調(diào)整角度等待水凝土凝固至少3d時間。

3.3 鉆孔沖洗、壓水實驗

通常情況下，鉆孔沖洗施工應(yīng)當(dāng)在各個孔段鉆孔施工完成之后再進(jìn)行，通過使用壓力水對其裂隙位置進(jìn)行沖洗工作，同時裂隙位置應(yīng)當(dāng)保證沖洗后回水清澈10min，這一過程中施工人員應(yīng)當(dāng)保障沖洗時間大于30min，且壓力應(yīng)當(dāng)設(shè)置為灌漿壓力值的80%左右，但是數(shù)值不得大于1MPa。

一般情況下，在裂隙沖洗完成之后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行壓力試驗操作，而對于灌漿序孔應(yīng)當(dāng)使用壓水法、先導(dǎo)孔或者是檢查孔法，因為這些方法操作簡單，因而在實際施工中應(yīng)用比較廣泛。

3.4 灌漿

該水庫工程的帷幕灌漿施工中灌漿施工是重要環(huán)節(jié)之一，而灌漿中應(yīng)當(dāng)將孔口進(jìn)行封閉處理，從上到下，以孔內(nèi)循環(huán)的方式進(jìn)行灌漿，且射漿管與孔底之間的距離應(yīng)當(dāng)小于0.5m。而灌漿壓力的設(shè)置應(yīng)當(dāng)使用從上到下的孔內(nèi)循環(huán)方式，其灌漿壓力值是孔口回漿管的壓力值；純壓式灌漿的壓力值是指孔管口進(jìn)漿壓力值，一般情況下帷幕灌漿施工中灌漿壓力應(yīng)當(dāng)依照設(shè)計壓力參數(shù)完成。

另外，帷幕灌漿施工過程中經(jīng)常會發(fā)生一些特殊的狀況，而施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的解決措施。當(dāng)發(fā)生串漿時，施工人員應(yīng)當(dāng)立即通過封堵、降壓、濃漿及限流等多種方式來解決這一問題；當(dāng)灌漿施工突然中止時，施工人員應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行處理并在短時間內(nèi)恢復(fù)灌漿施工。這一過程中尤為注意的是，一旦灌漿停止時間超過30min，施工人員應(yīng)當(dāng)用對孔管口進(jìn)行沖洗，再開始進(jìn)行灌漿。

4 帷幕灌漿施工質(zhì)量控制與監(jiān)測分析

水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理施工中應(yīng)當(dāng)對施工質(zhì)量水平給予高度重視，并根據(jù)相關(guān)的規(guī)定對施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測評價，進(jìn)一步保障水庫今后使用的安全性。該水庫工程帷幕施工具體情況如下。

4.1 單元工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)及情況

水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各個單位工程施工質(zhì)量具體情況見表1。

表1 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各單位工程評定匯總

從表1中可以看出，該水庫帷幕灌漿施工中各單元工程質(zhì)量全部都合格，且優(yōu)良率高達(dá)97.3%～100%，水庫帷幕灌漿施工質(zhì)量較好。

4.2 單位耗灰量分析

水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各分段分排序單位的耗灰量匯總結(jié)果見表2。

表2 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿單位耗灰量匯總

從表2中可以看出，在灌漿排、序逐漸增加的過程中，其單位部分的耗灰量也呈現(xiàn)一定的增減走向，而這種現(xiàn)象的存在也是灌漿效果的一種表現(xiàn)，屬于正常灌漿現(xiàn)象。

4.3 孔透水率檢查

通常情況下，帷幕灌漿施工中對灌漿孔進(jìn)行檢查的過程是以孔總數(shù)的10%來進(jìn)行檢測的，主要是通過鉆孔取芯和壓水實驗兩種方式進(jìn)行，本文實例中帷幕灌漿施工中各部分壓水結(jié)果見表3。

表3 帷幕檢查孔壓實驗結(jié)果

從表3中可以看出，水庫帷幕施工中孔口透水率都在5Lu以下，符合規(guī)定的防滲標(biāo)準(zhǔn)要求，同時約有98%孔段的透水率都在3Lu以下，符合相關(guān)施工的基本要求。

5 結(jié) 論

綜上所述，不同水庫工程建設(shè)的基礎(chǔ)條件不同，即使是同一個水庫大壩建設(shè)中，其不同部位的條件也存在一定差異，因此施工技術(shù)人員在施工過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守帷幕灌漿施工的相關(guān)規(guī)范要求，同時還應(yīng)當(dāng)加大對后期施工質(zhì)量、建設(shè)質(zhì)量的檢測，保證灌漿效果符合施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以保障水庫工程今后使用的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而為中國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

[1] 陳秋華.水泥化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù)在錦屏一級拱壩基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2015(S2).

[2] 龍愛華.張掖市酥油口水庫除險加固施工中存在問題與處理措施[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2015(4).

[3] 黃兆友.高噴灌漿技術(shù)在水庫大壩防滲加固施工中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2016(8).

[4] 徐安諾.帷幕灌漿在水庫除險加固工程大壩壩基處理中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2016(7).

Application of curtain grouting construction technology in reservoir dam foundation anti-seepage reinforcement treatment

MA Kun1, NI Zhigang1, XU Li2

(1.ShandongDayuEngineeringConstructionCo.,Ltd.,Ji’nan250000,China;2.Tai’anDaheReservoirManagementOffice,Tai’an271600,China)

Application of curtain grouting technology can improve the construction quality level of reservoir project on one hand, risk removal reinforcement treatment can be implemented on the reservoirs with long service life on the other hand, and then improve the safety and stability of reservoir project operation greatly. Meanwhile, solid guarantee can be provided for the sustainable development of society and economy in China. In the paper, certain examples are combined for discussing concrete application of curtain grouting construction technology in reservoir dam foundation anti-seepage reinforcement treatment in detail, and it can be referred and used in the future.

curtain grouting construction; reservoir dam; foundation anti-seepage; risk removal reinforcement; application analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.007

TV543

A

1005-4774(2017)02- 0022- 04