盧沛宏

（封開(kāi)縣水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東 肇慶 526500）

1 工程概況

封開(kāi)縣都斛水庫(kù)位于利水河上游，水庫(kù)距離南豐鎮(zhèn)的距離為8 km，距封開(kāi)縣區(qū)約40 km，距離新建懷陽(yáng)高速約2 km。庫(kù)區(qū)控制集雨面積16 km2復(fù)核后總庫(kù)容916.98×104m3，屬于以灌溉為主，兼具防洪、供水等功能的?。?）型水庫(kù)。該小型水庫(kù)建設(shè)年代久遠(yuǎn)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，在運(yùn)行過(guò)程中安全隱患突出。

2 施工方案設(shè)計(jì)

2.1 施工參數(shù)

結(jié)合地勘報(bào)告及橫斷面圖，水庫(kù)大壩錐探灌漿段堤岸填筑高度為3.00～8.70 m，堤頂及堤基以下2 m以?xún)?nèi)無(wú)地下水。灌漿孔距、灌漿壓力、時(shí)間、灌漿量、施工機(jī)具等施工參數(shù)均通過(guò)試驗(yàn)確定。錐探灌漿孔應(yīng)當(dāng)沿大壩軸線向設(shè)置在與壩頂迎水面相距1.20 m 處，堤基以下孔深應(yīng)達(dá)到2 m 以上；注漿管管口和孔底的距離不超出0.50～1.00 m 范圍，灌漿過(guò)程中孔內(nèi)壓力必須控制在50 kPa以下，且灌漿施工不能影響襯砌面板，更不能劈裂堤身。

根據(jù)《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》相關(guān)要求展開(kāi)錐探灌漿孔注水試驗(yàn)，并按要求規(guī)定，將止水段長(zhǎng)度控制在1 m，注水測(cè)試段長(zhǎng)度則保持在1～2 m；為保證試驗(yàn)孔孔底和堤基面之間的距離不小于2 m，則注水試驗(yàn)孔段堤壩填筑高度應(yīng)控制在4 m以上。但由于水庫(kù)堤壩橫斷面圖所顯示的錐探灌漿區(qū)段堤壩填筑高度局部?jī)H為3 m，如果根據(jù)設(shè)計(jì)要求的100 m間距布置注水試驗(yàn)孔，則發(fā)生錐探灌漿注水孔穿透堤壩的可能性較大。為此，應(yīng)在保證每間隔100 m 設(shè)置1個(gè)注水試驗(yàn)孔的基礎(chǔ)上，必須將試驗(yàn)孔布置在堤壩中央，并保證試驗(yàn)孔等距布置；一旦出現(xiàn)注水試驗(yàn)孔穿透堤身，則應(yīng)在相應(yīng)壩段內(nèi)調(diào)整孔位，直至滿(mǎn)足孔深要求。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果決定是否進(jìn)行灌漿孔加密。漿液及封孔泥漿容重分別控制在12.50～13.50 kN/m3及15 kN/m3以上。其余施工參數(shù)取值及要求均按照《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。

錐探灌漿孔布置情況分為三種，并分三個(gè)區(qū)域展開(kāi)試驗(yàn)，每個(gè)區(qū)域均布置3 排灌漿孔，孔距為1.80、1.50 和1.30 m，梅花形布置。迎水側(cè)和背水側(cè)分別布置1 排試驗(yàn)孔。排距依次為1.30、1.40 和1.40 m，具體見(jiàn)圖1～3。根據(jù)灌漿試驗(yàn)結(jié)果，不同試驗(yàn)區(qū)錐探灌漿后土層滲透系數(shù)見(jiàn)表1。通過(guò)比較滲透系數(shù)結(jié)果可以看出，錐探灌漿處理后水庫(kù)堤壩土層滲透系數(shù)明顯提升，土層抗?jié)B透性能加強(qiáng)。

表1 錐探灌漿前后土層滲透系數(shù)表

圖1 灌漿試驗(yàn)孔距1.80 m布置情況圖

圖2 灌漿試驗(yàn)孔距1.50 m布置情況圖

圖3 灌漿試驗(yàn)孔距1.30 m布置情況圖

2.2 施工安排

考慮到該水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工工期緊，工作量大，故將壩體分成兩個(gè)加固段，同時(shí)安排兩組施工隊(duì)伍展開(kāi)錐探灌漿平行施工，每個(gè)隊(duì)伍均以500 m為一段劃分若干班組。由于注水試驗(yàn)的目的在于錐探灌漿前堤壩滲透系數(shù)檢測(cè)，故應(yīng)安排在灌漿施工前進(jìn)行。采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，泥漿通過(guò)攪拌機(jī)拌制，并使用BW-160型注漿泵同時(shí)向6個(gè)注漿孔注漿。

2.3 灌漿材料

粘土材料主要采用成漿率高、穩(wěn)定性好、體縮率小的外購(gòu)膨潤(rùn)土，并在使用前進(jìn)行性能檢測(cè)。制漿用水采用不含雜質(zhì)且水質(zhì)符合《水工混凝土施工規(guī)范》的淡水，制備好的漿液物理力學(xué)性能完全滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 錐探灌漿施工

3.1 注水試驗(yàn)

根據(jù)相關(guān)規(guī)程，展開(kāi)鉆孔常水頭注水試驗(yàn)，考慮到都斛水庫(kù)錐探灌漿施工壩段無(wú)地下水，故通過(guò)納斯別爾格公式進(jìn)行大壩巖土體滲透系數(shù)計(jì)算，公式如下：

式（1）中：K—大壩巖土體滲透系數(shù)；Q—注水量，L/min；h—試驗(yàn)水頭，cm；r—鉆孔半徑或過(guò)濾半徑，cm。

通過(guò)地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)干法造孔，注水試驗(yàn)孔孔徑75 mm，孔底沉積物厚度控制在10 cm以?xún)?nèi)，孔深按照2、2.50和3 m確定；待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后通過(guò)專(zhuān)用封孔器封孔，以達(dá)到有效止水目的。止水段、測(cè)試段長(zhǎng)度分別為1 m 和1～2 m；值得注意的是，注水試驗(yàn)孔必須與灌漿孔分開(kāi)布設(shè)，不得重合或貫通。待打設(shè)好注水試驗(yàn)孔后通過(guò)注水管和量筒向孔內(nèi)套管灌注清水，套管內(nèi)水位與孔口齊平后保持固定，并測(cè)量試驗(yàn)水頭，在試驗(yàn)水頭保持不變的情況下，觀測(cè)注入流量。最初5次觀測(cè)的時(shí)間間隔為5 min，此后便按照20 min間隔觀測(cè)；若相鄰兩次流量差不超出10%，則可結(jié)束注水試驗(yàn)，以最后1次注水流量為標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 測(cè)量及造孔

鉆孔前，測(cè)量人員根據(jù)施工方案及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行不同孔段孔位測(cè)放，并通過(guò)紅色油漆在堤壩混凝土護(hù)肩上做出標(biāo)記；通過(guò)鋼尺在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步測(cè)放后插打木樁標(biāo)示灌漿孔并編號(hào)。使用地質(zhì)鉆機(jī)沿著大壩軸線向分段鉆孔，并按照75 mm孔徑一次成孔，機(jī)臺(tái)平整度通過(guò)水平尺控制，孔斜不超出2%，孔位偏差不超出10 cm。成孔后必須封堵保護(hù)，避免灌漿前雜物等落入。

3.3 制漿及灌漿

通過(guò)立式攪拌機(jī)進(jìn)行漿液制備，初灌泥漿容重控制在12.50～13.50 kN/m3，復(fù)灌泥漿容重則不小于15 kN/m3。正式制備漿液前應(yīng)在監(jiān)理旁站展開(kāi)試配，所確定的配比1 為水：納基膨潤(rùn)土：鈣基膨潤(rùn)土=1 200 g：200 g：540 g，漿液容重為13.40 kN/m3，粘度34 s；配比2 為水：納基膨潤(rùn)土：鈣基膨潤(rùn)土=2 000 g：360 g：1 650 g，漿液容重為15.20 kN/m3，粘度35 s。漿液各項(xiàng)參數(shù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在灌漿施工期間必須定期檢查。

成孔20個(gè)后復(fù)查孔深，無(wú)誤后按照“先稀后稠，孔底注漿，少灌多復(fù)”的原則通過(guò)灌漿機(jī)沿大壩軸線不分序由上至下灌漿；每個(gè)注漿孔復(fù)灌3次，每次均應(yīng)一次性灌滿(mǎn)，相鄰灌漿操作之間的時(shí)間間隔為12 h。灌漿開(kāi)始后，將φ60 mm 注漿管下入孔內(nèi)，管底和孔底的距離不超出0.50～1.00 m，并通過(guò)專(zhuān)用封孔器封孔；同時(shí)在孔內(nèi)設(shè)置壓力表，以控制灌漿壓力；泥漿桶內(nèi)泥漿下降量通過(guò)鋼尺測(cè)量，并結(jié)合泥漿桶斷面面積推求各注漿孔初灌、復(fù)灌漿液量以及總灌漿量。

3.4 終止灌漿及封孔

待漿液液面上升至與孔口齊平，且任意連續(xù)3次復(fù)灌可在50 kPa的注漿壓力下持續(xù)10 min以上，則可終止灌漿。灌漿結(jié)束后應(yīng)及時(shí)拔除灌漿管，同時(shí)將密度不小于15 kN/m3的粘稠漿液滿(mǎn)注于孔內(nèi)；若此時(shí)孔內(nèi)液面下降，則應(yīng)繼續(xù)增大粘稠漿液灌注量，直至液面與孔口齊平并不再下降。

4 結(jié)論

封開(kāi)縣都斛水庫(kù)主副壩采用錐探灌漿加固措施后運(yùn)行至今，壩段未再出現(xiàn)滲水問(wèn)題，施工實(shí)踐表明，為保證錐探灌漿施工質(zhì)量和效果，必須在施工方案設(shè)計(jì)階段合理確定灌漿操作程序，并通過(guò)試灌確定出孔距、灌漿壓力、漿液粘度、灌漿量等參數(shù)取值，灌漿開(kāi)始后先進(jìn)行注水試驗(yàn)，再順次展開(kāi)造孔、清孔、制漿及灌漿、終止灌漿及封孔等操作。錐探灌漿施工技術(shù)能大大降低水庫(kù)壩段巖土體滲透系數(shù)，消除壩段填筑施工質(zhì)量缺陷以及未勘探到的壩基孔穴等不良地質(zhì)隱患，可在類(lèi)似工程除險(xiǎn)加固中推廣應(yīng)用。