水利工程師職稱(chēng)論文孔口封閉灌漿法的應(yīng)用

　　摘要：本文通過(guò)孔口封閉灌漿法在西洱河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程帷幕灌漿中的應(yīng)用，得出了“孔口封閉灌漿法”不僅適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，而且適用于除險(xiǎn)加固工程，其適用范圍較廣。

　　關(guān)鍵詞：孔口封閉灌漿法,除險(xiǎn)加固水庫(kù)工程,應(yīng)用

　　1 工程概況

　　南坡阱水庫(kù)(位于云南省鶴慶縣)自1979年建成至今已運(yùn)行30余年，由于工程施工質(zhì)量的原因，使大壩在運(yùn)行中出現(xiàn)浸潤(rùn)線上升、壩面滲水潮濕、大壩產(chǎn)生滲漏變形、水庫(kù)淤積嚴(yán)重、大壩的實(shí)際抗洪能力偏低等病害，嚴(yán)重威脅著大壩和下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，所以為了保證水庫(kù)的正常運(yùn)行，必須進(jìn)行加固處理。

　　2 孔口封閉灌漿法的適用條件

　　《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(SL62-94、DL/T5148-2001)對(duì)于孔口封閉灌漿工藝是這樣論述的“孔口封閉灌漿方法適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，小于3MPa的帷幕灌漿工程可參照應(yīng)用”。

　　在除險(xiǎn)加固水庫(kù)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中一般推薦自上而下分段卡塞(栓塞)式灌漿工藝，而不推薦孔口封閉灌漿工藝。然而，在灌漿施工過(guò)程中由于壩土和壩土下伏的全強(qiáng)風(fēng)化基巖強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)較為松散，其止?jié){效果差，灌漿時(shí)漿液繞塞而造成沉埋止?jié){栓塞，導(dǎo)致灌漿壓力難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求和灌漿事故的發(fā)生，影響灌漿質(zhì)量。

　　3 孔口封閉灌漿法的灌漿施工

　　3.1 鉆孔

　　灌漿鉆孔采用φ110mm及φ59mm合金鉆頭鉆進(jìn)，檢查孔采用φ91mm及φ75mm金剛石及合金鉆進(jìn)。孔位誤差均在0.1m之內(nèi)。

　　3.2 鉆孔沖洗和壓水

　　1、灌漿孔(段)在灌漿前進(jìn)行了鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積物厚度都未超過(guò)20cm。壩土部分鉆孔沖洗難度較大，沖洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生垮孔等現(xiàn)象，因此壩土部分一般不宜沖洗，但灌漿前進(jìn)行了撈砂處理，保證孔內(nèi)沉積物厚度不得超過(guò)20cm。

　　2、灌漿孔(段)在灌漿前進(jìn)行鉆孔沖洗時(shí)，沖洗采用壓力水進(jìn)行，直至砂清水凈為止，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若沖洗壓力超過(guò)1MPa時(shí)則采用1MPa。

　　3、灌漿試驗(yàn)時(shí)選取先導(dǎo)孔觀測(cè)穩(wěn)定地下水位，測(cè)得的地下水位用以確定壓水試驗(yàn)和灌漿段的水柱壓力和漿柱壓力計(jì)算。

　　4、先導(dǎo)孔和檢查孔自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其它各序次孔灌漿前進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。

　　3.3 施工流程和施工程序

　　灌漿分三個(gè)次序施工，即Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序。在施工過(guò)程中為了縮短施工工期，灌漿次序施工時(shí)，進(jìn)行交叉施工，但滿(mǎn)足了以下條件：先后兩個(gè)次序的灌漿在鉛直方向上始終保持前一次序孔深深后一次序孔深15m以上(即兩個(gè)次序保持3個(gè)灌漿段的高差)，以防止鄰孔串漿(如圖3)。

　　3.4 灌漿材料和灌漿壓力

　　灌漿水泥采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥。粘土采用當(dāng)?shù)卣惩亮蠄?chǎng)的粘土，其指標(biāo)滿(mǎn)足灌漿規(guī)范[《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(SL62-94)]要求。

　　灌漿壓力采用P=P0+MD公式計(jì)算[式中D—孔段埋深 (m);M—孔段每加深1m的遞增系數(shù)(MPa/m)]，其P0取0.02MPa，M取0.02MPa/m。

　　先導(dǎo)孔(Ⅰ序孔)鉆孔取芯→沖洗→(按要求測(cè)斜)→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔

　　Ⅲ序孔鉆孔→沖洗→(按要求測(cè)斜)→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔

　　Ⅱ序孔鉆孔→沖洗→(按要求測(cè)斜)→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔

　　待凝14天以上

　　檢查孔鉆孔、取芯→沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿→封孔

　　4 灌漿過(guò)程時(shí)技術(shù)控制措施

　　4.1 壓力控制

　　灌漿時(shí)的控制壓力等于或稍大于設(shè)計(jì)壓力，同一孔的灌漿過(guò)程中，一般上部灌漿段壓力較低，隨著灌漿段的加深，灌漿壓力逐漸增大，并且在灌漿過(guò)程中，上部已灌段所受壓力與灌漿段的壓力一致(除漿柱壓力外)。

　　4.2 觀測(cè)工作

　　為了掌握灌漿質(zhì)量，防止發(fā)生意外事故，在進(jìn)行灌漿時(shí)，必須同時(shí)進(jìn)行壩面與壩體的變形觀測(cè)，不允許壩面與壩體產(chǎn)生過(guò)大的裂縫(特別是橫向裂縫)，在觀測(cè)各項(xiàng)目的同時(shí)，還要隨時(shí)掌握不正常現(xiàn)象的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)情況，及時(shí)分析處理，采取措施防止事故發(fā)生，確保工程安全。

　　4.3 防止鑄管事故的發(fā)生

　　孔口封閉灌漿工藝自身的特點(diǎn)容易發(fā)生鑄管，在灌漿過(guò)程中，保證一定的回漿量，保持灌漿管的隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)和上下活動(dòng)，防止粘土或水泥的沉凝抱死灌漿管，以致造成灌漿事故的發(fā)生，中斷灌漿過(guò)程，影響灌漿質(zhì)量。

　　4.4 壩土與壩基的隔離

　　壩土部分為粘土水泥混合漿，壩基為純水泥漿。每一灌漿孔壩土部分結(jié)束后，必須進(jìn)行隔離，整個(gè)灌漿孔結(jié)束后，先用純水泥漿進(jìn)行封孔，封滿(mǎn)壩基后，再用粘土水泥混合漿封上部壩土部分，不得讓純水泥漿進(jìn)行壩土影響壩體質(zhì)量。

　　5 灌漿效果分析與灌漿質(zhì)量檢查

　　5.1 單位注入量

　　單位注入量分序遞減是衡量灌漿效果的一個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)灌漿資料整理的各分序的單位注入量遞減率規(guī)律如下：

　　壩土部分單位注入量分序遞減規(guī)律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為31.2%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為74.9%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為82.7%。

　　壩基部分單位注入量分序遞減規(guī)律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為44.5%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為65.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為81.0%。

　　5.2 透水率

　　透水率分序遞減也是衡量灌漿效果的一個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)灌漿資料整理的各分序的透水率遞減率規(guī)律如下：

　　壩土部分透水率分序遞減規(guī)律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為66.6%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為23.3%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為90.0%，Ⅰ序孔至檢查孔遞減率為99.2%。

　　壩基部分單位注入量分序遞減規(guī)律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為51.8%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為31.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為83.6%,Ⅰ序孔至檢查孔遞減率為92.5%。。

　　通過(guò)以上兩指標(biāo)的遞減率分析，說(shuō)明了壩土與壩基部分的灌漿效果十分明顯。

　　6 結(jié)論

　　(1)通過(guò)本次孔口封閉灌漿法在西洱河除險(xiǎn)加固工程應(yīng)用，灌漿效果十分顯著，達(dá)到了本次帷幕灌漿的預(yù)期目的。

　　(2)經(jīng)過(guò)灌漿處理后，在壩體與壩基內(nèi)形成了堅(jiān)實(shí)的連續(xù)有效的防滲帷幕，提高了壩體與壩基的密實(shí)度，增強(qiáng)了壩體與壩基的抗?jié)B性能。

　　(3)孔口封閉灌漿法通過(guò)本次工程應(yīng)用，它不僅適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，而其適用范圍較廣，且具有施工設(shè)施簡(jiǎn)單、操作容易，縮短施工工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)，但其技術(shù)性強(qiáng)。

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