帷幕灌浆施工技术在土石坝除险加固工程中的运

发布时间：2022-10-05 10:07 热度：

　　摘要:我国水库众多，在国民经济建设中发挥着重要作用，然而因为水库的长期运行，工程存在老化、人为破坏、自然侵蚀等现象，为了水库的继续安全运行，需要对水库存的问题及隐患进行排查、修补、加固。尤其是大干快上年代修的水库，由于技术不成熟和盲目抢工期，存在一些病坝、老坝，需要修补。在此浅谈一下帷幕灌浆施工技术在土石坝除险加固工程中的应用。

　　关键词: 除险加固; 帷幕灌浆; 土石坝

　　Abstract: our country numerous reservoirs, in the development of national economy, plays an important role, but because of the reservoir in the long run, project ageing of existence, man-made destruction, erosion of natural phenomena, in order to reservoir continued safe operation, need to water inventory problems and hidden dangers to troubleshoot, repair, reinforcement. Especially the work fast in the repair of the reservoir, because the technology is immature and blindly rush period, there are some old disease dam, dam, in need of repair. The discuss on construction technology of curtain grouting in earth dam reinforcement engineering.

　　Key words: reinforcement; curtain grouting; earth dam

　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　1、工程概况

　　信阳市大石桥水库除险加固工程坝体为粘土心墙砂壳坝，坝址分布地层岩性为无左界斜大角闪片岩，斜地白云石英片岩等，强风化带厚度较大，存在不均匀风化现象。岩体较破碎，具有透水性，其下的弱风化带岩体为弱元微透水性，坝体填筑料为低液限粘土及风化砂含有草根，填土干密度偏低，具弱至中等透水性，局部物理学指标如干密度、渗透系数不能满足规范要求，设计大坝防渗体是由坝体砼防渗墙和坝基基岩水泥灌浆帷幕组成。在大坝帷幕灌浆在基岩中风化带以下进行;砼防渗墙与基岩帷幕灌浆搭接深度为1.0米;由于是两种施工方法相结合，施工面同时设置在坝顶，专业施工机械多，且工期要求紧迫，为了合理安排施工设备、人员，充分利用场地，减少交叉施工带来的不便，在施工中采用了浇筑防渗墙的同时，预留灌浆孔，以减少帷幕灌浆再次造孔所需的工期和施工成本。

　　2、预埋灌浆管的制作及安装

　　防渗墙内预埋灌浆管就是在防渗墙槽孔浇筑混凝土前将灌浆管下置到槽底，成墙后即形成预埋钢管孔。埋设灌浆管时必须固定牢靠，以防止浇筑砼时因外力而产生移位、弯曲或变形而造成废孔。预埋灌浆管施工主要采取了以下措施：

　　1、预埋帷幕灌浆管选用Φ80无缝钢管，预埋管施工采用“导向架”施工工艺。由于防渗墙深度较深，为了节约成本、缩短工期，本次加固工程采用的预埋灌浆管，埋管钢管单根长度6米，钢管之间以φ12钢筋焊接。

　　2、根据帷幕灌浆孔位(终孔间距2.0m)，布置埋管位置，预埋灌浆管管底采用焊接一锥型厚钢板，同时在下设过程中，一是将上部固定，二是将锥型板插入基岩缝隙中予以固定，最大程度的避免砼防渗墙浇筑过程中可能造成预埋灌浆管偏移，而影响预留孔质量。

　　3、砼防渗墙在浇筑混凝土时，要求几个导管均匀下料，砼面同步上升，最大限度内减少对帷幕灌浆导管的影响。

　　3、施工工艺流程

　　防渗墙成槽—确定预留灌浆孔位置—安置预埋灌浆管—下导管—浇筑砼—防渗墙成墙—预埋灌浆管—进行预埋管钻孔—进行灌浆—灌浆完成后水泥浆封孔—结束灌浆施工。

　　4、钻灌设备

　　(1) 钻孔设备

　　各类灌浆孔、检查孔均150型地质钻机钻孔

　　钻孔冲洗和压水试验采用SGB6-10型高压泥浆泵进行。

　　(2) 灌浆设备

　　制浆采用ZJ-400型高速搅拌机;输浆采用BW-200型中压泥浆泵;灌浆采用SGB6-10型高压泥浆泵。

　　5、 浆液供应

　　根据现场条件和灌浆施工进度， 在大坝右岸下游护坡平台处布置一个集中制浆站，拌制水泥浆液供坝体灌浆施工。 制浆站内各设ZJ -400型高速搅拌机1台，J-900 型储浆搅拌机1台，B W 型灌浆泵1台 。制浆站用Φ4 8 mm架管搭设， 上铺5 c m 厚的木板， 四周围彩条布，顶部盖石棉瓦。

　　(1) 制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，水泥、粘土等固相材料采用重量称量法。

　　(2) 制浆

　　采用ZJ-400型高速搅拌机(1450r/min)集中拌制水灰比为0.5:1(重量比)的纯水泥浆液。

　　纯水泥浆搅拌时间：使用普通搅拌机时，应不少于3min;使用高速搅拌机时，应不少于30s，浆液在使用前应过筛，从开始制备至用完的时间控制在4h以内。

　　浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，并做好记录。

　　(3) 输浆

　　制浆站采用BW-200型中压泥浆泵通过二趟循环输浆管路输送至各工作面。

　　各施工面用浆从循环供浆管路就近接用，根据供浆浓度，在2×200L立式配浆搅拌机上搅拌桶内调制成所需水灰比浆液进行灌注。

　　6、钻灌施工顺序

　　帷幕灌浆采用三序施工，先钻灌第一序孔，然后钻灌第二序孔，最后钻灌三序孔。

　　7、 钻孔

　　(1) 钻机施工见图1-1。

　　(2) 帷幕灌浆孔采用150型地质钻机钻孔,钻孔孔径Φ76mm。先导孔、第二、三序孔、检查孔须采取岩芯。

　　(3) 孔位应符合设计要求，孔位偏差不得大于10cm。

　　(4)灌浆孔的施钻应按灌浆程序，分序分段进行。

　　(5)在基岩中钻进时,采用清水钻进。

　　(6)钻孔开孔后每隔5m和终孔时均应测斜，测斜设备为KXP-1型测斜仪。

　　(7)垂直或顶角小于5°的帷幕灌浆孔，孔底的偏差不大于下表的规定。顶角大于5°的斜孔，孔底最大允许偏差值可根据实际情况按下表中的规定适当放宽，但方位角的偏差值不大于5°。孔深大于60m时，孔底最大允许偏差值根据工程实际情况确定，并不大于孔距。发现钻孔偏斜值超过设计规定值时，及时纠正或采取补救措施。

　　8、 钻孔冲洗

　　在基岩段采用压力水进行孔壁冲洗直至回水清净时止，冲洗压力为灌浆压力的80%，灌浆压力采用坝前水深的1.5倍，且压力不大于1Mpa。孔内沉积厚度不得超过20cm。

　　9、 压水试验

　　(1) 灌浆孔(段)在灌浆前均应做简易压水试验。

　　(2) 先导孔(第I序孔的1/3孔数)应自上而下分段卡塞进行压水试验。

　　(3) 帷幕灌浆试验孔、检查孔应按SL62-94“灌规”附录A 的规定采用五点法进行压水试验。

　　10、 灌浆

　　(1)灌浆方法:

　　采用自上而下分段阻塞法灌浆。

　　帷幕灌浆防渗施工方法见图

　　(2)灌浆压力:

　　覆盖层段灌浆压力: P=0.8D

　　岩石基础灌浆压力:P=1.5+0.5D

　　式中:P-灌浆压力(10N/cm2)

　　D-灌浆顶板以上地层厚度

　　最终灌浆压力的大小等灌浆参数应通过现场灌浆试验或由监理人现场确定。

　　(3)帷幕灌浆段段长:

　　采用自上而下分段阻塞法灌浆，分三序孔施工，终孔孔距2m，自上而下灌浆段长为：第一段2m，第二段3m，以下各段5m。

　　(4)灌浆浆液：

　　整个帷幕灌浆采用水泥粘土浆灌注，混凝土与基础的连接段应单独先行水泥灌浆。浆液应由稀到浓逐级变换，帷幕灌浆水泥浆液水灰比(重量比)采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.5：1等五个比级。开灌水灰比5：1，然后逐渐变浓。

　　(5)浆液变换原则：

　　当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液浓度。

　　当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，浆液浓度应改浓一级。

　　当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

　　(6) 灌浆结束标准：

　　在设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min;或不大于1L/min时，延续灌注时间不少于90min;且灌浆全过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于120min方可结束。当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

　　(7) 封孔

　　每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，应会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔。

　　(8) 特殊情况处理

　　灌浆全过程中，发现冒浆、漏浆，应根椐具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

　　帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用栓塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再行扫开串浆孔，而后继续钻孔和灌浆。

　　灌浆过程中如回浆变浓，换用相同水灰比的新鲜浆液进行灌注，若效果不明显时，延续灌30min，即可停止灌注。

　　(9) 灌浆质量检查

　　帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，同时结合钻孔、取芯资料、灌浆记录和测试成果等综合评定。

　　检查孔的数量不少于灌浆总孔数的10%， 检查孔压水试验在该部位灌浆结束14天后进行。

　　检查孔钻孔采用XY-2型回转式地质钻机配φ76mm双管钻具、金刚石钻头钻进。

　　压水试验合格标准：设计规定透水率不大于1Lu。垫层混凝土与基础接触段及其下一段的合格率为100%;再以下各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，则灌浆质量认为合格。

　　11、灌浆过程中的个别情况处理和原因分析

　　1、在施工过程中个别Ⅰ序孔吃浆量大。 分析其原因，一是该段基岩裂隙发育，二是防渗墙施工时因为入岩深度较大，采用冲击钻施工时灌浆孔周边正好有较大颗粒沉到底部，使防渗墙底局部和灌浆接触带处留下松散带，形成灌浆时的大吃浆量。对Ⅰ序孔吃浆量较大的孔采取反复待凝灌注，Ⅱ、Ⅲ序孔施工时吃浆量明显很小，说明通过灌浆已经将接触带部位进行了很好的补灌。

　　2、个别孔段在灌注过程中墙体侧壁有冒浆现象，分析原因可能是在灌浆压力作用下，防渗墙体上的薄弱部位产生劈裂或是夹缝的泥皮被压力浆液置换形成微缝隙漏浆，在采取用稠浆和间歇灌浆措施后，以上问题得到了很好的解决。

　　12、结束语：

　　大坝砼防渗墙加固结合帷幕灌浆许多地方采用一次性成墙，然后再钻孔灌浆的方法施工，大石桥水库砼防渗墙施工采用预埋灌浆导管，其优点如下：

　　1、预埋灌浆管采用上下固定方法，克服了砼防渗墙浇筑时对预埋灌浆管的冲击，对于深度不大的孔位，确保预埋灌浆管在墙体内垂直，埋管成功率高，预留孔质量好。

　　2、在防渗墙先施工，预埋帷幕灌浆管，可以更合理的安排施工机械和人员，充分利用施工场地，避免交叉施工相互影响，降低了安全事故发生的几率，大大缩短了帷幕灌浆造孔工期。

　　3、采用该种工艺施工，避免了2次造孔对防渗墙体的破坏，补灌了墙体和接触带的薄弱环节。

　　4、预埋管的制作安装精度要求相对较高，预埋管安装距离应与施工孔距相符合。在砼防渗墙浇筑时要注意三点：一是预埋钢架安放位置要准确;并固定牢固，二是砼防渗墙浇筑面要求匀速上升;三是要掌握好预埋灌浆管提出的最佳时间，防止提早了缩孔，提晚了预埋灌浆管提不出来。