帷幕灌漿技術(shù)在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用研究.doc

帷幕灌漿技術(shù)在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用研究摘要：帷幕灌漿技術(shù)是處理地基與防滲的一種重要技術(shù)，在許多工程中都采用了此技術(shù)。以場(chǎng)口鎮(zhèn)神堂灣水庫除險(xiǎn)加固工程為背景，詳細(xì)地介紹了帷幕灌漿技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用過程。工程實(shí)踐驗(yàn)證，該技術(shù)有效地解決了工程現(xiàn)有的幾大問題，極大地提高了工作效率，是一種很好的、值得推廣的施工方法。關(guān)鍵詞：帷幕灌漿技術(shù)；除險(xiǎn)加固；場(chǎng)口鎮(zhèn)神堂灣水庫；施工應(yīng)用1 工程概況神堂灣水庫位于富陽市場(chǎng)口鎮(zhèn)百丈村東南約800米，水庫建于1960年，正常庫容為12萬方，總庫容為16.46萬方，屬小水庫，于1997年進(jìn)行過一次除險(xiǎn)加固；灌溉農(nóng)田400畝，防洪面積為500畝；主體工程主要由大壩、溢洪道、放水設(shè)施和進(jìn)庫道路等部分組成。此次加固工程于2011年1月份正式動(dòng)工，3月18日壩基粘土斜墻基礎(chǔ)帷幕灌漿施工完畢，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，共80個(gè)孔，現(xiàn)場(chǎng)取10%檢查孔（8個(gè)孔）進(jìn)行壓水試驗(yàn)，全部合格。2 工程地質(zhì)條件及加固方案分析2.1 工程地質(zhì)條件場(chǎng)地位于場(chǎng)口鎮(zhèn)百丈村，在地貌上屬于低山區(qū)，區(qū)內(nèi)多數(shù)山峰海拔在102-194米，庫區(qū)匯水面分水嶺最高峰海拔194米。庫區(qū)地形為山間小盆地，四周山體坡度一般在11-17左右，壩址位于兩山對(duì)峙不對(duì)稱“u”型谷處，場(chǎng)地面標(biāo)高（壩頂至壩腳）為20.48-28.70米。覆蓋層以洪沖、坡積的碎石類土為主，壩區(qū)基巖為奧陶系下統(tǒng)寧國(guó)組與印渚埠組合并（o1）泥質(zhì)粉砂巖屬軟質(zhì)巖。2.2 加固方案分析（1）庫區(qū)的適宜性分析。庫區(qū)三面環(huán)山，植被發(fā)育，地貌條件上是一個(gè)良好的小型水庫擬建場(chǎng)地；通過本次調(diào)查并結(jié)合區(qū)域資料，庫區(qū)內(nèi)27.5米浸沒線以下無溶洞、土洞等導(dǎo)水構(gòu)造，但風(fēng)化層較厚，強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖性較破碎，裂隙發(fā)育，屬中等透水性。庫區(qū)左岸山體覆蓋土層現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定，無大型滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用存在。（2）壩址穩(wěn)定性分析。經(jīng)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，區(qū)內(nèi)無大型構(gòu)造斷裂帶通過，附近無近代地震和斷裂活動(dòng)。按區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性屬相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。擬建壩址區(qū)谷寬130米左右，谷底第四紀(jì)堆積層厚3-6米，壩間山體自然坡度15-16，山坡巖體局部風(fēng)化殘積層較厚，中等風(fēng)化基巖裂隙發(fā)育，滲透性偏高，但強(qiáng)度能滿足于壩體承載要求。（3）溢洪道邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。擬建溢洪道位于右岸，右岸地形山坡坡度為14-16，為厚度1.8-5米的全風(fēng)化帶、厚度4-5.8米的強(qiáng)風(fēng)化帶，邊坡易產(chǎn)生崩塌及局部邊坡失穩(wěn)，影響溢洪道安全泄洪。溢洪道入口底板下為全強(qiáng)風(fēng)化帶厚約8米，易沖刷、滲漏，因此溢洪道口應(yīng)采用加固、防滲處理。（4）庫區(qū)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。庫區(qū)邊岸大多為殘坡積碎石土，全強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，庫區(qū)邊岸坡度一般為11-17，經(jīng)調(diào)查無大中型滑坡體存在，庫區(qū)邊坡穩(wěn)定。2.3 大壩防滲設(shè)計(jì)神堂灣水庫為均質(zhì)土壩，由于受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)與資金的影響，工程施工質(zhì)量與現(xiàn)在存在一定差距，從本工程工程地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，原大壩齒槽未放置在相對(duì)不透水基巖上，壩基為滲透較性高的2-1層含礫粉質(zhì)粘土，強(qiáng)中等風(fēng)化基巖部位未經(jīng)防滲處理。根據(jù)上述結(jié)論，本次設(shè)計(jì)對(duì)迎水面進(jìn)行防滲加固，防滲形式為粘土斜墻，由于相對(duì)不透水層埋藏較深，斜墻齒槽采用開挖至中等弱風(fēng)化后采用帷幕注漿防滲處理。3 帷幕灌漿技術(shù)施工工藝3.1 施工工藝本工程中的帷幕灌漿技術(shù)采用三序施工工藝，排序上遵循先外后內(nèi)原則，雙排孔組成的帷幕先灌下游排孔，后灌上游排孔。具體的施工順序?yàn)椋簻y(cè)量布孔設(shè)備安裝抬動(dòng)觀測(cè)孔先導(dǎo)孔i序灌漿孔序灌漿孔序灌漿孔質(zhì)量檢查孔，相鄰的兩個(gè)次序間鉆孔灌漿的間隔差要大于15米。3.2 施工測(cè)量（1）鉆孔灌漿工作應(yīng)在其帷幕墊層混凝土達(dá)到28天設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可進(jìn)行。（2）在完成灌漿部位的30米范圍內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)；如必須進(jìn)行爆破作業(yè)，則需要采取減震、防震措施。（3）灌漿過程中應(yīng)安設(shè)抬動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，并經(jīng)常觀測(cè)和記錄，嚴(yán)禁抬動(dòng)值超過設(shè)計(jì)規(guī)定。3.3 布孔及鉆孔（1）鉆孔的孔位、孔徑及深度需按照施工圖紙及監(jiān)理工程師要求執(zhí)行；開孔前需實(shí)際測(cè)量孔口高程，鉆孔一律采用合金鉆頭與金剛石鉆頭鉆進(jìn)，禁止采用鋼粒鉆進(jìn)，孔壁保持完整以利于止水止?jié){。鉆孔孔徑55毫米，其中第一序孔的1/3孔數(shù)，采用90毫米開孔、75毫米終孔。（2）灌漿孔的開孔孔位與設(shè)計(jì)位置的偏差應(yīng)不大于10厘米；鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，鉆時(shí)要保證天車、立軸和孔位三點(diǎn)一線；鉆桿用準(zhǔn)42毫米或者準(zhǔn)50毫米內(nèi)絲鉆桿，巖芯管長(zhǎng)度不低于3.5米。（3）鉆孔時(shí)需保證孔向準(zhǔn)確；孔深超過20米改孔徑時(shí)，要帶導(dǎo)向器；施工時(shí)所有帷幕灌漿孔采用jjx-3a型物探測(cè)斜儀進(jìn)行終孔測(cè)斜，出現(xiàn)問題及時(shí)糾偏。3.4 鉆孔沖洗及壓水實(shí)驗(yàn)（1）采用壓力水進(jìn)行孔壁沖洗直至回水清凈時(shí)止，鉆孔沖洗壓力采用80%的灌漿壓力，壓力最大為1mpa，沖洗孔最短時(shí)間不少于30分鐘，孔內(nèi)沉積厚度不得超過20厘米。（2）先導(dǎo)孔鉆至地下水水位時(shí)，需進(jìn)行水位測(cè)定，按每5分鐘測(cè)讀一次孔內(nèi)水位，當(dāng)水位下降速度連續(xù)兩次小于2厘米/分鐘時(shí)止，以最后的觀測(cè)值作為穩(wěn)定地下水水位值。（3）各灌漿段灌漿前都需進(jìn)行單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于1升/分鐘時(shí)即可結(jié)束試驗(yàn)，取最后的流量作為計(jì)算流量，注水試驗(yàn)成果以滲透系數(shù)k值表示。3.5 灌漿過程（1）灌漿方法。帷幕灌漿覆蓋層段采用孔口封閉循環(huán)鉆灌法；基巖段采用孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)自上而下分段灌漿法；射漿管距離孔底不得大于50厘米。（2）灌漿壓力。覆蓋層段灌漿壓力p0.8d巖石基礎(chǔ)灌漿壓力p1.5+0.5d。最終灌漿壓力的大小等灌漿參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定。（3）灌漿漿液。本工程采用純水泥漿液灌注，壩體采用水泥黏土為12.5的水泥黏土漿灌注，巖土接合部采用水泥黏土為11的水泥黏土漿灌注。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)42.5r的普通硅酸鹽水泥，其細(xì)度要求通過80m方孔篩，其篩余量不大于5%。灌漿用黏土采用庫區(qū)白云巖風(fēng)化料，使用前采取土樣進(jìn)行分析試驗(yàn)后確定使用；混凝土與基礎(chǔ)的連接段應(yīng)單獨(dú)先行水泥灌漿。漿液應(yīng)由稀到濃逐級(jí)變換。（4）灌漿段段長(zhǎng)。灌漿段段長(zhǎng)不大于5米，若遇有斷層、軟弱夾層等情況，段長(zhǎng)不宜超過3米，終孔段最大段長(zhǎng)不超過11米。（5）漿液變換原則。灌漿漿液的濃度遵循由稀到濃的原則逐級(jí)變換，開灌水灰比采用51。當(dāng)灌漿壓力保持不變、注入率持續(xù)減少時(shí)，不得改變漿液濃度。當(dāng)注入率大于30升/分鐘時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。（6）封孔。每個(gè)帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，會(huì)同監(jiān)理工程師及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的灌漿孔才能進(jìn)行封孔；帷幕灌漿孔封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”進(jìn)行封孔；封孔漿液基巖采用0.61的純水泥漿，壩體采用容重1.4g/cm3的水泥黏土混合漿，封孔壓力和該段的灌漿壓力相同，封孔飽滿、密實(shí)。4 灌漿中特殊情況處理4.1 出現(xiàn)串漿現(xiàn)象由于壩上松散，使灌漿孔與鄰近孔之間直接或間接相通，常會(huì)造成漿液通路，引發(fā)串漿現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致灌漿路堵塞、壓力表失靈，判斷不準(zhǔn)確；灌漿無法繼續(xù)迸行，影響工期、浪費(fèi)灌漿材料、甚至影響其它漿孔的鉆進(jìn)及灌漿質(zhì)量。在這種情況下，需要暫時(shí)將發(fā)生串漿的孔塞住，待漿灌完再將串孔的漿液清理出來進(jìn)行補(bǔ)灌；具體需要根據(jù)個(gè)體情況分別采取封堵、降壓、濃漿、限流等措施進(jìn)行處理。4.2 出現(xiàn)出水、漿液變濃現(xiàn)象對(duì)孔口涌水量較大的灌漿孔段，在灌漿前測(cè)記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，選用了下列措施處理：減短灌漿段長(zhǎng)、采用純壓式灌漿、濃漿灌注、屏漿、閉漿、掃孔、復(fù)灌等；而當(dāng)涌水的壓力超過0.2mpa時(shí)，屏漿時(shí)間不小于1小時(shí)，灌漿結(jié)束應(yīng)有閉漿措施，且待凝時(shí)間不小于48小時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況可在漿液中摻加速凝劑。注入的漿液因失水而變濃，如果是在有細(xì)微裂隙發(fā)育的巖層中灌入漿液，必須將已經(jīng)變濃的漿液剔除掉，換成新的灌漿；同時(shí)需要適當(dāng)提高灌漿的壓力、擴(kuò)張裂隙，以便增大注入量。4.3 出現(xiàn)灌漿中斷、冒漿現(xiàn)象由于塌孔、設(shè)備故障、停電等原因，灌漿過程中發(fā)生灌漿中斷是不可避免的，故必須采取措施快速恢復(fù)灌漿；當(dāng)中斷時(shí)間超過30分鐘時(shí)，則提管用壓力水進(jìn)行沖孔，重新開灌；否則，會(huì)由于漿液凝固而造成墻體縱向或橫向裂縫，對(duì)墻體的防滲效果將產(chǎn)生甚至是不可彌補(bǔ)的影響，這一方面主要是要選擇合理的搭接長(zhǎng)度。施工中若出現(xiàn)冒漿；如果是輕微的冒漿，可讓其自行凝固封閉；如果出現(xiàn)嚴(yán)重的冒漿，則采取變濃漿液、降低灌漿壓力、間歇中斷待凝等措施，根據(jù)實(shí)際情況，必要時(shí)用棉紗、木楔等嵌填堵漏的縫隙。4.4 出現(xiàn)淤積的現(xiàn)象對(duì)于出現(xiàn)淤的積現(xiàn)象，為防止灌漿時(shí)回漿中攜帶的堅(jiān)硬物體破壞儀器儀表、灌漿管路、閥門等器材，并重新回到鉆孔內(nèi)部，在開灌前，利用漿液在無壓狀態(tài)下進(jìn)行一定時(shí)間的置換，以便于漿液攜帶孔內(nèi)巖屑，此時(shí)回漿口須置于攪拌桶外，所形成的原材料和資源浪費(fèi)按合同規(guī)定的變更條款處理。4.5 吃漿量較大的現(xiàn)象灌漿過程中遇吃漿量大難以結(jié)束。一般的灌漿在1-3天內(nèi)可結(jié)束，注漿量100-300千克/立方米，若出現(xiàn)大量吃漿不止、長(zhǎng)時(shí)間灌而不結(jié)束的現(xiàn)象；主要是由于地層的特殊結(jié)構(gòu)條件導(dǎo)致漿液從附近地表冒出，此時(shí)選用下列措施處理：低壓、濃漿、限流、間歇、待凝、掃孔、復(fù)灌等；涌水和灌漿吃漿量都大，且不起壓的孔段，采用純壓法進(jìn)行灌漿，一次灌注水泥量不超過2噸；若通過以上幾種方法處理后，吃漿量仍然較大，可在漿液中增加細(xì)骨料處理，待凝一段時(shí)間后再將孔掃開，進(jìn)行復(fù)灌一次。4.6 出現(xiàn)灌漿孔斜問題由于地質(zhì)條件不良、技術(shù)條件不適宜、或者操作方法不當(dāng)?shù)仍?，?huì)引起灌漿出現(xiàn)孔斜；這種現(xiàn)象會(huì)加劇孔內(nèi)的掉塊和坍塌，有時(shí)甚至?xí)斐煽ㄣ@的現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)增大鉆具折斷事故發(fā)生的機(jī)率，甚至出現(xiàn)報(bào)廢孔的現(xiàn)象。在處理這種問題時(shí)，需要鉆機(jī)安裝要水平牢固，按要求的孔向?qū)?zhǔn)孔位開孔；孔口管必須牢固并滿足要求，在開孔鉆進(jìn)與淺孔階段鉆進(jìn)中，立軸鉆桿不能太長(zhǎng)；使用符合規(guī)格的各種鉆孔器具；孔較深以后，特別要注意鉆壓的調(diào)整，同時(shí)要注意提升吊環(huán)必須與立軸及鉆孔中心線在一條直線上；為防止孔斜發(fā)生，必須熟悉所使用機(jī)械性能和鉆孔方法的特點(diǎn)。在深孔帷幕的鉆孔中，應(yīng)對(duì)孔斜及時(shí)測(cè)量，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握鉆孔的偏斜情況，以利于及時(shí)處理。5 施工質(zhì)量控制方法5.1 原材料的質(zhì)量控制檢查進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量，做好原材料的檢驗(yàn)和試驗(yàn)，確保不合格的原材料不被使用到工程中；對(duì)進(jìn)場(chǎng)的同廠家、同品質(zhì)、同編號(hào)、同生產(chǎn)日期的水泥以100噸為一檢驗(yàn)批，送有資質(zhì)試驗(yàn)室進(jìn)行強(qiáng)度、安定性、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間等項(xiàng)目的試驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可使用；拌和用水采用適用于人、畜飲用的水，對(duì)水質(zhì)有懷疑時(shí)應(yīng)進(jìn)行化驗(yàn)，合格后方可使用。5.2 施工工藝的控制由技術(shù)負(fù)責(zé)人明確設(shè)計(jì)目的、施工要求，同時(shí)掌握地層情況，確定可行性的施工工藝；參加施工人員在動(dòng)工前需要針對(duì)本工程的特點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量培訓(xùn)，主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)文件、明確各工序、各環(huán)節(jié)的質(zhì)量責(zé)任制。5.3 明確工序質(zhì)量責(zé)任制由項(xiàng)目部明確各工序的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及責(zé)任，由主管生產(chǎn)的項(xiàng)目副經(jīng)理確定各工序的質(zhì)量責(zé)任人，各工序的原始記錄要整潔、準(zhǔn)確，并有責(zé)任人簽字。同時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)理部于開工前，制定出完善的質(zhì)量獎(jiǎng)懲方法，對(duì)忽視質(zhì)量造成損失的責(zé)任人，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、行政手段予以懲罰。5.4 安全施工的管理制定為確保工程安全施工，施工項(xiàng)目部需建立健全的工程安全管理制度，同時(shí)成立安全管理小組，專門負(fù)責(zé)工程安全管理，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范采取了切實(shí)可行的安全防護(hù)措施。此外，項(xiàng)目還從技術(shù)角度考慮，結(jié)合工程實(shí)際情況，與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行技術(shù)交底，分別于開工前、施工期間、收尾階段多次請(qǐng)相關(guān)的設(shè)計(jì)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交底，并向設(shè)計(jì)人員代表進(jìn)行技術(shù)工作的匯報(bào)；加強(qiáng)安全監(jiān)督，及時(shí)解決工程中出現(xiàn)的安全問題，有效保證工程的順利進(jìn)行。5.5 灌漿質(zhì)量檢查控制灌漿質(zhì)量檢查以分析檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合鉆孔、取芯資料、灌漿記錄、測(cè)試成果等綜合評(píng)定其質(zhì)量；灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束14d后進(jìn)行，采用自上而下分段鉆孔分段卡塞進(jìn)行；檢查孔壓水試驗(yàn)分段長(zhǎng)度與灌漿長(zhǎng)度相同，根據(jù)水頭不同、位置不同、灌漿壓力不同采用不同的壓力和方法，根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)計(jì)擬定。5.6 完善驗(yàn)收制度灌漿施工檢查嚴(yán)格實(shí)行三檢制，即班組自檢、施工隊(duì)復(fù)檢、項(xiàng)目部質(zhì)檢站會(huì)監(jiān)理人終檢，并在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專職質(zhì)檢員跟班檢查；每一道工序合格后方可進(jìn)行下一工序的施工，由施工質(zhì)檢員會(huì)同監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查、驗(yàn)收；驗(yàn)收時(shí)若發(fā)現(xiàn)不符合要求，則由質(zhì)量責(zé)任人無條件返工補(bǔ)救；上一道工序檢驗(yàn)不合格應(yīng)即時(shí)處理，處理后仍按檢驗(yàn)程序經(jīng)終檢合格，監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證后進(jìn)行下道工序施工。5.7 實(shí)行質(zhì)量一票否決制質(zhì)量監(jiān)督員、設(shè)計(jì)代表、監(jiān)理工程師均有對(duì)不符合質(zhì)量要求的施工工序行使勒令停工、返工、罰款的權(quán)力，嚴(yán)把工序管理質(zhì)量關(guān)，工程施工中未發(fā)生質(zhì)量問題。5.8 施工設(shè)備的管理施工中對(duì)所有用于鉆孔、沖洗、壓水試驗(yàn)和灌漿的機(jī)械設(shè)備及儀表進(jìn)行定期復(fù)檢和隨機(jī)抽檢，同時(shí)實(shí)行全面質(zhì)量管理。6 工程檢測(cè)結(jié)果與建議6.1 工程檢測(cè)結(jié)果（1）單元工程質(zhì)量評(píng)定分析，根據(jù)各部位單元工程質(zhì)量評(píng)定情況可以看出，單元合格率達(dá)100%，優(yōu)良率達(dá)到了97%-100%，這說明帷幕灌漿質(zhì)量很好。（2）單位耗灰量分析。大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各部位分排序單位耗灰量，隨著灌漿排、序的增加，單位耗灰量有較明顯的遞減趨勢(shì)，這是灌漿效果的體現(xiàn)，符合正常的灌漿規(guī)律。（3）檢查孔透水率分析。帷幕查檢孔按基本灌漿孔數(shù)的10%布置，進(jìn)行鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)。帷幕檢查孔全部達(dá)到了透水率不大于6lu的防滲指標(biāo)，且有98.5%的孔段小于3lu，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。6.2 結(jié)論與建議（1）