水库大坝灌浆施工方案研究

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1工程及地质概况

该水库工程位于昆明市掌鸠河干流上。水库工程枢纽建筑物由大坝、溢洪道、导流泄洪隧洞及输水隧洞组成，大坝、溢洪道、泄洪隧洞、输水隧洞为3级建筑物，溢洪道消力池出口明渠、泄洪洞消力池出口明渠等次要建筑物为4级，临时建筑物为5级[1]。水库是一座解决掌鸠河下游城镇生活、农村人畜饮水和灌区农业灌溉用水等综合利用的水利枢纽工程。工程规模为中型，工程等别Ⅲ等。水库坝址距昆明市约124km。水库径流区处掌鸠河云龙水库流域下游，地势东西两边高中部低，西部地形分水岭位于卧嶂山一带，最大高程2885.3m；东部地形分水岭位于卓干山一带，最大高程2803.2m。测区内一般高程为1810-2280m，相对高差470m。本文依据现代地形地貌成因和形成特征可将该区划分为侵蚀构造堆积的低中山-河谷地貌和构造剥蚀之夷平面地貌这两大地貌类型。侵蚀构造堆积的中低山-河谷地貌类型：主要分布于1900m高程以下库盆内，两岸岸坡一般较为险峻，一般地形坡度35-65°。局部地段为陡崖，谷底宽度30-100m，河谷断面一般呈“U”型局部地段为“V”型，河流纵比降约20‰。构造剥蚀之夷平面地貌类型：主要分布于1900-2000m高程以内，山顶多为缓坡，局部平坦，一般地形坡度5-10°，冲沟发育，地形不完整。

2灌浆材料

根据施工图纸或监理人指示，灌浆选用的水泥品种为：普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，用于回填灌浆的水泥强度等级不低于32.5，用于帷幕灌浆和固结灌浆的水泥强度等级不低于42.5[2]。灌浆用水符合JGJ63-89第3.0.4条的规定，拌浆水的温度不得高于40℃[2]。掺合料：在灌浆浆液中如果要掺入砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等掺合料，各种掺合料质量应符合SL62-94的规定，其掺入量通过试验确定，试验成果报监理工程师审批[3]。外加剂：水泥浆液中可掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理人指示或批准的其它外加剂，各种外加剂的质量符合SL62-94的规定，其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定，试验成果报送监理人，所有能溶于水的外加剂以水溶液状态加入[3]。

3基础灌浆施工

3.1固结灌浆位置及施工技术参数

固结灌浆施工部位包括溢流坝边坡、破碎的溢洪道基础、护坦、非溢流坝段及厂房挡水结构前边坡、厂房基坑固结孔、廊道固结孔、面板堆石坝趾板固结孔。在坝0-014.60～坝0+218.40m心墙坝基础范围进行固结灌浆，在帷幕灌浆上、下游各布置2排固结灌浆孔，排距为1.5m，孔距为3.0m，孔深5m，梅花型布置[4]。防渗标准：岩石透水率q≤10Lu。如施工设计、图纸、监理有规定，按设计、图纸、监理要求进行钻孔灌浆参数的调整[4]。

3.2灌浆施工方法

根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）的要求：进行固结灌浆时，如钻孔中岩石灌浆段长度不大于6m时，可一次灌浆[3]。因本次固结灌浆全部钻孔深度均为5m，故本次固结灌浆采用全孔一次性灌浆法，即造孔达到设计孔深（5m）时，安装栓塞进行灌浆[3]。灌浆施工程序是：放线布孔→钻机安装→校核立轴垂直度→造孔→基岩冲洗孔→压水试验→灌浆→封孔→终孔。

3.2.1钻孔

放线布孔：根据设计提供的实地相关桩号和施工图纸，采用经纬仪和钢尺放线布孔，保证孔位偏差小于±10cm。孔位从下游开始分别为第1排、第2排、第3排、第4排，孔号从左至右开始。钻机安装：采用经纬仪校核轨道中心线，确认其与钻孔连线一致后，并上面安装钻机等机件。以上钻机的安装做到有牢靠的底座，平稳的机架和可靠的紧固件，每一道安装工序完毕，用水平尺校核，以保证机架平面水平。校核钻机立轴垂直度：钻机安装就绪后，开孔前由工程技术人员用罗盘校核立轴垂直度，达到要求后方准开钻。造孔：采用硬质合金和金刚石清水正循环钻进。开孔口径一般为Ф91mm，终孔口径Ф91-Ф75mm，在钻进过程中遇掉块、坍孔、漏水等异常情况，并详细进行记录。孔斜方向：本次固结灌浆钻孔全部为铅垂孔。

3.2.2钻孔冲洗与压水试验

①钻孔冲洗：灌浆孔段造孔完毕先进行裂隙冲洗，冲洗时间可至回水清净时停止，冲洗压力为本段灌浆压力的80%，压力不大于1MPa。②压水试验：钻孔冲洗后接着进行压水试验，试验孔数不少于总孔数的5%即可，故本次固结灌浆压水试验为每20孔进行一次压水试验，可有效地提高施工效率。压水试验最大压力为灌浆压力的80%。压水试验成果用透水率（Lu）表示，按下面公式计算：q=Q/PL式中：q-岩体透水率（Lu）；Q-压入流量（L/min）；P-试段内全压力（MPa）；L-试段长度（m）。本次固结灌浆按设计选用压力为0.2-0.5MPa，实际使用压力以不对灌浆盖板产生抬动为准，在灌浆及压水过程中均使用抬动观测，以保证压力不对盖板产生抬动。设计标准为抬动不大于200μm。

3.3浆液的使用及变换

3.3.1浆液配比

本次固结灌浆采用纯水泥浆，水灰比3:1、2:1、1:1、0.6:1（或0.5:1）四个比级。按由稀至浓的原则逐级变换使用，当钻进时不返水或灌浆时不起压时，提高起灌浓度为2:1。其中变浆的原则为：①当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液配比。②当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min而灌浆压力或注入率无变化或无显著变化时，应该浓一级水灰比。

3.3.2特殊情况处理

在灌浆过程中，灌浆段可能出现冒浆、串浆、大裂隙等现象，可按下述的方法处理。①冒浆处理。1）冒浆量小，一般采用减压灌注处理，同时对冒浆点进行封堵，经过20-30min后，逐渐提高灌浆压力，恢复灌浆。2）冒浆量大，采用降压处理后还继续冒浆，则可越级使用浓浆灌注，灌浆压力逐渐提高时，恢复至原来的浆液浓度继续灌注至达结束条件。3）如果用降压和改变浆液浓度的方法处理后，还继续冒浆，则作间歇灌浆，即停灌一段时间，待浆液失水初凝再灌。②串浆处理。如果被串孔处在停歇时间，直接对其封堵，如果被串孔处在钻进中，则立即停钻起钻，对其进行封堵，灌浆孔正常灌注结束。③大裂隙的处理。一般采用间歇灌注（停15-20min），让裂缝回弹闭合再灌注，如果不再冒浆，可按正常灌浆继续下去，如果还在继续冒浆，则经过停歇灌注三次后便结束灌浆。④出现冒浆、串浆或大裂隙的孔段，为确保灌浆质量灌后均要求做压水检查，若检查不合格，便进行复灌，直至合格为止。⑤对大的吸浆段灌浆的处理：当单位注入量已达800kg/m时，可采用降低灌浆压力、加大浆液浓度和限流等措施处理。

3.4结束标准

固结灌浆结束标准为：在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min，灌浆可结束。①封孔：固结灌浆孔封孔采用全孔压力灌浆封孔法，因本次固结灌浆灌段长均为5m，可一次性灌注，故灌浆结束后即可封孔。②质量检查：固结灌浆质量检查采用钻孔压水试验的方法，检查孔数量为灌浆孔数量的5%，检查孔的施工待单元内全部灌浆孔结束3天后即可进行。本次固结灌浆按设计划30m为一单元，检查孔检查合格标准为压水试验q≤5Lu，质量评定的标准为：试段的合格率为80%以上，不合格试段的透水率不超过设计规定的50%，且不集中，灌浆质量可评为合格。4结论本文通过对该水库工程地质勘查及对实际工程条件的调查，并结合相关建设规范对该水库大坝基础灌浆做出了一套合适的施工方案，且在施工过程中对其进行检验和分析，通过取芯和压水实验检查，灌浆效果良好，说明设计方案和施工工艺是合理的。

作者:王晓东 李小萌 黄海云 单位:1.昆明理工大学国土资源工程学院 2.云南民族大学 3.云南大学建筑与规划学院

参考文献：

[1]杨洪卫.真金万水库导流泄洪方案[J].城市建筑，2016（6）.

[2]中国建筑科学研究院起草.混凝土拌合用水标准[M].中国标准出版社，1989.

[3]水利部水电工程技术咨询中心.中华人民共和国行业标准：水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94[M].中国水利水电出版社，1994.

[4]杨学祥，李焰.大岗山水电站高拱坝坝基固结灌浆试验[J].人民黄河，2010，8（12）：183-185.