高壓灌漿防水帷幕技術(shù)在水庫壩體堵漏上的應(yīng)用

1、    高壓灌漿防水帷幕技術(shù)在水庫壩體堵漏上的應(yīng)用    郁萬里 梁進偉中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司摘要：某水庫位于深圳市大亞灣核電基地內(nèi)，屬電站專用供水水庫。水庫大壩為均質(zhì)土壩，自1997年4月開始投入使用以來，壩體發(fā)現(xiàn)多處滲漏，同時壩頂部出現(xiàn)了多道橫向裂縫，嚴重影響水庫庫體的整體穩(wěn)定性和耐久性，以及危及蓄水功能，決定采用高壓水泥灌漿技術(shù)對水庫壩體進行堵漏加固，以保證水庫的正常蓄水供水功能。關(guān)鍵詞：灌漿施工；壩體堵漏及加固1.工程概述某水庫是電站專用供水水庫，其壩頂長度500m，壩頂寬度為7.5m，壩頂高程為85.50m。該大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，壩體填料

2、為泥盆紀正長石石英質(zhì)全風化坡積土。壩體填筑于1996年1月15日開工，1997年4月竣工，1996年9月中旬開始蓄水。投入使用以來，壩體現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)多處滲漏，同時壩頂部出現(xiàn)了多道橫向裂縫，壩體現(xiàn)場探測后，決定對所發(fā)現(xiàn)的滲漏進行灌漿堵漏以及對壩體進行加固處理，以保證水庫的正常蓄水供水功能。2.水泥灌漿設(shè)備和材料2.1主要施工機械設(shè)備清單如下表：表一 主要機械設(shè)備表序號 設(shè)備名稱 規(guī) 格 單位 需用量 備 注1 地質(zhì)鉆機 xy-1a回轉(zhuǎn)式 臺 62 灌漿泵 bw-150 臺 23 泥漿比重計 套 24 自動灌漿記錄儀 臺 12.2漿液制備與供應(yīng)灌漿用水泥采用標號不低于425#的普通硅酸鹽水泥。為便于水

3、泥運輸，兼顧各工作面的灌漿施工，以及保護工作環(huán)境，避免施工人員與有害的水泥粉塵直接接觸，在帷幕灌漿時，所灌水泥漿液將采取集中攪制，設(shè)置一個集中制漿系統(tǒng)，負責對工程灌漿施工用漿的供應(yīng)。用bw-150型泥漿泵通過32mm輸漿管路輸送至各鉆孔灌漿使用。灌漿漿液濃度：灌漿用水泥采用標號不低于425#的普通硅酸鹽水泥，灌漿漿液應(yīng)由稀到濃，逐級變換，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個級別。3 主要工藝與施工要求3.1 鉆孔施工3.1.1 鉆機的安裝（1）灌漿鉆孔采用xy-1a型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機；（2）鉆機安裝必須穩(wěn)固，精心調(diào)平，鉆塔底座要用木樁楔牢固定，各部固定螺栓要擰緊，傳動系統(tǒng)要相應(yīng)對線

4、，確保施工過程中不發(fā)生傾斜移位；（3）鉆機安裝定位后，對于垂直鉆孔，鉆機的立軸中心線，天車前緣切點與抽芯孔中心點必須在同一鉛垂線上；對于斜孔，鉆機的立軸中心線按照規(guī)定的傾斜角度調(diào)整；表二 鉆孔深度偏差值（4）水池應(yīng)離鉆機塔座1米以外，避免循環(huán)水沖濕場地，造成鉆機傾斜移位；（5）鉆孔位置測量定位與設(shè)計位置的偏差不大于5cm。3.1.2 定位開孔（1）定孔位后，先鑿一直徑略大于鉆頭外徑的平底淺眼；（2）用鉆頭緩慢地接觸混凝土表面，待鉆頭入槽后，下入孔口管，保證其垂直牢固，并要重新校正鉆機立軸中心、天車前緣切點與孔口管中心在同一鉛垂線上；（3）開孔鉆進要輕壓慢鉆，密切注意鉆機有無移位。（4）洗孔：灌

5、漿孔段鉆進時禁止使用循環(huán)水，在灌漿前應(yīng)進行孔內(nèi)沉積物沖洗和裂隙沖洗，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，最大壓力不小于1mpa。沖洗要求至回水清凈、孔內(nèi)沉積厚度不超過20cm。3.2 灌漿施工3.2.1 灌漿設(shè)備安裝本工程灌漿區(qū)域有四個，分布在0+1680+400范圍內(nèi)，將制漿站設(shè)置在0+280附近，位于四個灌漿區(qū)域的中部，恰好也是灌漿加固區(qū)域二的地段。灌漿泵和灌漿記錄儀安設(shè)在0+280附近，水泥漿液通過輸漿管輸送到灌漿孔，輸漿管采用鍍鋅管。孔口管和護孔管采用直徑為91mm的鋼管，在成孔后下入孔內(nèi)，深度達到灌漿段頂面，管外側(cè)跟隨電纜（直徑為5mm），每間隔2m用細鍍鋅鐵絲將電纜綁扎在pvc管上。3.

6、2.2 灌漿施工采用孔口封閉式全孔灌漿法，以鉆桿作為灌漿射漿管下入距孔底不得大于0.5m，自上而下灌漿。灌漿漿液濃度：灌漿用水泥采用標號不低于425#的普通硅酸鹽水泥，灌漿漿液應(yīng)由稀到濃，逐級變換，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個級別。按下列情況變換：當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當某一比級漿液的注入量已達300l以上或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，就改濃一級；當注入率大于30l/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。灌漿壓力：控制在1.52.5mpa，表層取小值，孔底取大值，灌漿壓力可根

7、據(jù)實際情況調(diào)整；灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)措施處理。當各孔段達到設(shè)計灌漿壓力后，注入率不大于1l/min時，繼續(xù)灌注30min。各孔灌漿完成后用濃水泥漿封孔，封孔方法采用“全孔一次封孔法”，即在全孔灌漿結(jié)束后，自下而上灌注水灰比為0.5：1的濃漿，灌注壓力與該段的灌漿壓力相同。圖一 鉆孔注漿示意圖4.關(guān)鍵技術(shù)與實施特點4.1 灌漿加固方案（1）加固區(qū)域一：0+425附近根據(jù)水庫滲漏通道探測報告，在k0+425孔附近存在著較強的滲漏通道，該滲漏通道位于壩基的接觸帶上，強滲漏通道的高程在2535m，寬度大約2030m，是由于基礎(chǔ)風化帶沒有處理好所造成的，因

8、此此段加固范圍為0+399.50+429.5，每隔1.5m布置一個鉆孔，鉆孔深度為70m，其中灌漿段深度為45m70m；（2）加固區(qū)域二：0+280附近在k0+275k0+285孔之間存在一條強滲漏帶，根據(jù)地質(zhì)勘察資料，推測是斷層f17。資料顯示，在水庫修建以前在f17周圍曾經(jīng)存在很多泉水出露，泉眼在目前水庫位置的上下游都有分布。根據(jù)綜合示蹤測試的數(shù)據(jù)，表明該斷裂帶仍然是一條強的滲漏通道，強滲漏部位與壩軸線相交部位為515m高程之間。根據(jù)水庫滲漏通道探測報告關(guān)于此滲漏區(qū)域的描述，壩頂開孔范圍0+275.80+296.9，每隔1.5m布置一個鉆孔，鉆孔深度為90m，其中灌漿段深度為55m90m。

9、由于f17斷層具有一定的傾斜度，因此鉆孔及灌漿孔設(shè)計為斜孔，孔斜為5o。（3）加固區(qū)域三：0+325附近在k0+325孔附近1015m高程存在滲漏，滲漏范圍大約1020m之間，滲漏發(fā)生在破碎帶。設(shè)計此段的加固范圍為0+318.250+331.75，每隔1.5m布置一個鉆孔，鉆孔深度為80m，其中灌漿段深度為65m80m；（4）加固區(qū)域四：0+175附近在k0+175孔附近1525m高程處存在滲漏，滲漏寬度約2030m，滲漏部位主要是破碎帶。設(shè)計此段的加固范圍為0+168.250+181.75，每隔1.5m布置一個鉆孔，鉆孔深度為75m，其中灌漿段深度為55m75m。加固區(qū)域分布詳見灌漿孔剖面分

10、布圖，匯總表如下：表3加固區(qū)域及灌漿段匯總表加固區(qū)域 位置 范圍 設(shè)計孔深 鉆孔間距 設(shè)計灌漿段 孔斜一 0+425附近 0+399.50+429.5 70m 1.5m 45m70m 垂直二 0+280附近 0+275.80+296.9 90m 1.5m 55m90m 5o三 0+325附近 0+318.250+331.75 80m 1.5m 65m80m 垂直四 0+175附近 0+168.250+181.75 75m 1.5m 55m75m 垂直4.2 灌漿要求：圖二：注漿防水帷幕注漿示意圖由于在灌漿過程中采用邊灌漿邊探測的方法，對灌漿順序有一定要求。即對于一排灌漿孔，不采用順序灌漿的方法

11、，而是間隔若干孔進行灌漿，在成孔后，探測滲漏所偏向的位置，在靠近通道的位置處再進行開孔灌漿，直到達到堵住滲漏通道的目的。灌漿順序可如下圖。在下圖中，圓面代表計劃的灌漿孔，數(shù)字代表灌漿的順序。在灌漿孔成孔前，通道的具體位置是未知的，因此每隔幾個孔距先鉆幾個灌漿孔（序號1），在孔內(nèi)進行溫度場探測，根據(jù)溫度場的探測結(jié)果判斷通道更加精確的位置，并進行灌漿處理（如圖中首先灌漿區(qū)域），在灌漿完成后探測灌漿效果，如果仍有滲漏，則以通道位置為中心，向兩側(cè)加大灌漿范圍（序號3）。5.質(zhì)量控制措施5.1 施工時相關(guān)技術(shù)要求（1）嚴格按設(shè)計及規(guī)范要求施工。（2）嚴格執(zhí)行規(guī)定的灌漿壓力、漿液配比、灌漿時間和終灌標準等

12、施工技術(shù)參數(shù)。（3）詳細做好鉆孔及灌漿記錄，并及時整理成果資料。（4）對灌漿不正常和灌漿過程中出現(xiàn)事故的部位及時查明原因，及時處理。（5）原材料：純水泥漿灌漿采用不低于42.5級普通硅酸鹽水泥，合格證、驗收證件齊全，過期水泥不得使用。水泥首次出庫使用前，必須進行全面質(zhì)量鑒定，該批水泥使用期間，應(yīng)進行不定期質(zhì)量抽查，符合質(zhì)量標準都方可使用。水泥檢驗按永久水工建筑物混凝土施工技術(shù)要求jaq·sg/bg05-2006及 gb175標準規(guī)定執(zhí)行。（6）灌漿用水應(yīng)符合jgj63的規(guī)定，拌制漿液用水的溫度不超過20，若水溫超過20時應(yīng)采取降溫措施。5.2 施工記錄與資料整理灌漿原始資料和成果資料包括如下內(nèi)容：鉆孔、鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿原始記錄等；單孔灌漿綜合成果表；灌漿孔平面位置圖；灌漿綜合剖面圖；灌漿孔巖芯柱狀圖；灌漿材料出廠、檢驗資料；工程照片和巖芯實物；灌漿竣工報告以及設(shè)計、監(jiān)理文件、檢測文件等。6.結(jié)束語高壓水泥注漿防水帷幕是漿水泥漿，通過壓漿泵、成排的灌漿管均勻地注入土體中，以填充、滲透和擠密等方式，驅(qū)走巖石裂隙中或土顆粒間的水分和氣體，并填充其位置，硬化后將巖土膠結(jié)成一個整體，形成一個強度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的巖土體，從而使地基得到加固，可防止或減少滲透和不均勻的沉降，已達到加固壩體