水利論文發表水庫加固防滲處理技術

　　近幾年，隨著我國土壩病險水庫安全狀況的日益受關注，有越來越多的土壩病險水庫地基通過帷幕灌漿技術處理得到有效加固，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。本文對帷幕灌漿技術在水庫加固中應用進行論述。

　　《水利水電科技進展》是由河海大學主辦的中國科學引文數據庫(CSCD)核心期刊、中文核心期刊、中國科技核心期刊、RCCSE核心期刊，近年來已連續多次獲全國水利水電系統優秀期刊、華東地區優秀期刊、江蘇省優秀期刊等稱號。該刊為雙月刊，是以反映水利水電科技進展和動態為主的科技期刊。

　　在地基防滲處理中，帷幕灌漿是較為常用的施工手段，通過周密、準確、合理的設計和施工，水庫大壩形成了完整、連續的防滲帷幕，使大壩壩體的結構牢固度得到增強，有效保障了水庫的安全運行。

　　一、概況

　　某大壩主壩最大壩高55.5m、長3603m，副壩最大壩高32.5m、總長2693m，除2號副壩壩頂高程為159.35m外其余均為159.50m。壩頂寬4.0--7.1m，壩頂防浪墻頂高程161.3m。地質勘測表明，主壩右岸壩段樁號2+800—3+210上游灌漿帷幕存在質量缺陷且壩基揚壓力比較大，為防止此壩段壩基滲流條件惡化，對該壩段基礎進行防滲處理。即在主壩上游壩坡布置一“┏”形防滲線，與原有帷幕線相連，將原帷幕缺陷段左端封閉起來。

　　二、帷幕灌漿施工技術

　　1灌漿實驗

　　雖然國內也有砂卵石層灌漿的經驗，但國家尚未有壩基砂卵石層灌漿規范，為尋求出適合砂卵石地質條件的合理的灌漿參數、有效的灌漿工藝、經濟的工程投資進行灌漿試驗。灌漿實驗確定帷幕灌漿工程施工工藝、灌漿方法(自上而下、孔口封閉、孔內循環灌漿)及相關參數：各灌漿段灌漿壓力，灌漿分段段長(≤3m);帷幕灌漿設計頂線和底線;灌漿原材料及漿液配比;灌漿孔的分序(分為I序和Ⅱ序兩序孔);排距與孔距(排距2.8m，孔距3.2m)。

　　2施工平臺

　　施工平臺平面布置為一“┏”形的折線。平行壩軸線的施工平臺長560m，垂直壩軸線的施工平臺長175m，平臺填筑完成在平臺表面澆筑C15素混凝土，形成混凝土蓋板，厚度不小于20cm，并在平臺中心線位置支模澆筑排水、排漿溝。

　　3工藝流程

　　帷幕灌漿施工工藝流程，如圖1所示。

　　一般灌漿孔工藝流程

　　先導孔和檢查孔工藝流程

　　圖1帷幕灌漿工藝流程

　　4帷幕灌漿鉆孔

　　帷幕鉆孔采用XY一1I型地質回轉鉆機造孔，金剛石(或合金)鉆頭。由于防滲帷幕位于壩體內部，所以灌漿鉆孔分為壩體空鉆段和壩基鉆孔灌漿段。上部壩體空鉆段采用埋設89鋼管隔離，下部砂礫石壩基進行鉆孔灌漿。

　　5孔位布置

　　帷幕灌漿主要分為3排孔施工即X排、S排與Z排，3排孔帷幕軸線總長為660.8m。在帷幕軸線拐點兩側及水中端的附近分別布設了4排孔即A、B、C與D排，4排孔的帷幕軸線長度均為25m，4排孔帷幕軸線總長為75m。3排與4排帷幕灌漿孔的排距均為2.8m，孔距均為3.2m。帷幕灌漿孔總計719個，其中平行段有536個、垂直段有183個。在平行段布設先導(或取芯)孔共計l9個，垂直段布設先導(或取芯)孔共計8個，總共布設先導(或取芯)孔27個。在平行段布設檢查孔共計54個，垂直段布設檢查孔18個，總共布設檢查孔72個。先導孔(或取芯孔)和檢查孔均采用單點法壓水試驗并取芯，如圖2所示。

　　圖2帷幕灌漿帷幕軸線拐點孔位布置

　　6布孔要求

　　嚴格按照設計提供的基準點與相關數據進行測量，布設控制網點，并實行多人復核制，具體放樣孔位時要進行多方位的校核與復核測量，開孔前由現場值班員進行復核后方可開孔，確保孔位準確無誤。鉆機安裝需周正、水平、穩固，并定期采用水平尺進行立軸垂直度的校正，確保鉆機前后和左右4個方向均滿足設計要求的角度。定期用KXP一1型測斜儀進行測量校正，調整立軸方向與位置。

　　7粘土水泥漿液比

　　帷幕灌漿的漿液采用的是粘土水泥漿液。且覆蓋層鉆孔采用粘土泥漿護壁，因此在施工現場建立了紅粘土制漿站和水泥制漿站。

　　PO.42.5普通硅酸鹽水泥和附近的粘土制成混合漿液作為帷幕灌漿漿液。粘土水泥漿液比級為3個比級依次為(粘土：水泥：水，說明：本比級為質量比)1：1：6，1：1：4，1：l：3，灌漿液應由稀到濃逐級變換。當灌漿壓力保持不變、注入率持續減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時.不得改變水灰比。

　　當某一比級漿液注入量已達300L以上或灌注時間已達1h、而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，應換濃一級水灰比漿液灌注;當注入率大于30L/min時，根據具體情況，可越級變濃。

　　8防護措施

　　(1)由于垂直段灌漿平臺伸人庫區水中，因拋填的紅土卵石邊坡經水浸泡和風浪沖刷容易坍塌，為防止邊坡坍塌，需進行必要的防護。

　　(2)根據設計孔深及孔內情況，鉆孔需埋設護壁套管隔離不灌段。防止孔壁坍塌。

　　9灌漿方法

　　灌漿采用“自上而下的孔口封閉、孔內循環式灌漿法”。采用XY一11型地質回轉鉆機造孔，通過埋設89預埋鋼管并注漿待凝。封住灌漿段以上非灌漿區域，以防灌漿過程中發生非灌區滲漏情況，然后采用60～76鉆具對各灌漿段逐段進行鉆灌，終孔驗收后，先對終孔段灌漿，然后進行全孔灌漿。對先導(或取芯)孔及檢查孔在灌漿段還應進行取芯和單點法壓水試驗。

　　10封孔措施

　　采用“置換和壓力灌漿封孔法”。各灌漿段全部灌漿結束后采用0.5：1的純水泥漿液對孔內漿液進行置換后，進行全孔封孔灌漿;灌漿孔結束后，對試驗區內的檢查孔采用76鉆具自上而下進行鉆孔取芯及單點法壓水試驗及灌漿，檢查孔終孔段壓水灌漿結束后進行全孔封孔，封孔方法同灌漿孔。

　　11灌漿壓力

　　灌漿壓力第一段為0.3MPa，第二至四段為0.5MPa，第三至六段為0.6MPa，第七段以后為0.7MPa。

　　12灌漿結束標準

　　當注入率不大于lL/min時，繼續灌注90min.灌漿即可結束。當注入率不大于O.4L/min時，繼續灌注60min，灌漿即可結束。

　　三、特殊情況處理

　　由于工程垂直段帷幕灌漿軸線大部分在水中，且因拋填的紅土卵石中大部分土被水沖走，水中基底為淤泥，使得施工平臺地基松散，易沉陷，覆蓋層卵石深度最深可達28m.因此造成用常規鉆孔方法不成孔的困難。為解決成孔問題另外采用了3套施工工藝，先后進場了3套與施工工藝配套的設備與材料，3套施工工藝的施工方法依次為：“重錘跟地質管施工法”“地質薄壁管回轉鉆進跟管施工法”“跟管鉆機跟管施工法”。投人設備和材料，最終解決了不成孔、功效低和易沉陷等技術難題。

　　1含砂量較大地層的鉆灌

　　含砂量較大的地層(或砂層)往往吸水不吸漿，對此可采用適當加大灌漿壓力及適當改變水泥與粘土的比例采用稀漿灌漿的方法進行施工。

　　2失漿地層的鉆灌

　　在孔隙率大地層鉆進過程中將會出現嚴重失漿現象。在此地層鉆進過程中。為避免發生燒鉆、塌孔等孔內事故，可采取小鉆壓、低轉速、大泵量沖洗液的鉆進方法，并結合從孔口填粘土搗實、填水泥黏土球(直徑3～5cm)以及注漿堵漏待凝等措施。

　　對失漿地層的灌漿施工可采用縮短灌漿段長的施工方法進行施工，或發現大量失漿即停鉆灌漿處理。

　　3灌漿“抱管”的預防及處理

　　擬采用“旋轉式孔口封閉器”。預防灌漿過程中“抱管”埋鉆事故的發生。

　　4大漏量處理

　　對于砂礫石灌漿中的大漏量，除了采用提高漿液的濃度、降低灌漿壓力或限量灌注、間歇灌漿、多次復灌等措施外，還可在漿液中加入速凝劑或高效堵漏劑或灌注水泥砂漿等方法處理。

　　四、施工中的環境保護

　　水庫周邊環境優美，為確保施工中有效進行環境保護制定了環境保護水土保持措施，強化環境管理。在規定地點進行棄漿碴，嚴禁亂填亂棄。防止棄漿碴對周圍環境的污染。污水廢漿不能直接向庫內排放，在施工平臺上游側布置排污溝，在上游排和中間排之間布置粘土漿溝，在上游側布設5個集污坑，集污坑只作集污作用，將排污溝匯集過來的污水隨時泵送至沉淀池進行沉淀。在臨時道路與右壩肩的交點附近修建沉淀池，施工污水經沉淀池沉淀，泥水分離后經排污泵排放至下游排水溝，沉渣用反鏟撈起，用自卸汽車運至指定棄渣場堆放。

　　五、結束語

　　綜上所述，水庫除險加固工程帷幕灌漿采用“自上而下的孔口封閉、孔內循環式”灌漿法，封孔措施采用“置換和壓力灌漿封孔法”。工程垂直段帷幕灌漿軸線大部分在水中，且因拋填的紅土卵石中大部分土被水沖走，水中基底為淤泥，使得施工平臺地基松散，易沉陷，造成用常規鉆孔方法不成孔的困難，需要準備多套施工方法應對不成孔、功效低和易沉陷等技術難題。帷幕灌漿工程結束后，新建防滲帷幕與原有防滲帷幕相連接，在壩體內形成了一道有效的防滲體。