磨盘山溢洪道帷幕灌浆施工

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磨盘山溢洪道是磨盘山工程最主要的二级永久建筑物，他的防渗工程，设计采用垂直防渗方案。帷幕灌浆伸入到相对不透水层内。
1、帷幕设计简况
    本帷幕灌浆工程按设计分为横向段、纵向段，帷幕的轴线与防渗墙轴线一致，全长42m，呈折线型布置与大坝防渗结合到一起。其主要设计参数如下：

    （1）帷幕由单排灌浆孔组成，孔距一般为1.5m，分为三个次序施工，其中1序孔中含有部分先导孔。

    （2）帷幕深度按照设计底线和伸入透水率q≤10Lu的岩体内的标准控制，钻孔深度一般为：10~30m，最大深度32m。

    （3）灌浆孔均为垂直孔，考虑到钻孔深、造孔精度高、工期紧等特点，设计要求在左右翼墙体内采用预埋灌浆管法。

    （4） 灌浆后的合格标准为：检查孔压水实验透水率q≤5Lu。

2、地质条件
    防渗墙底部的基岩为前震旦纪至弱风化闪云斜长花岗岩，呈灰~欠灰色，中粗粒结构，局部有中细粒结构，岩性坚硬花岗岩脉、伟晶岩脉，辉绿岩脉侵入。

    堰基内规模较大的断层主要有：f35、f39、f13、f17、f32、f6等，倾角为60——70°，走向多与防渗轴线呈锐角相交。在断层和岩脉附近，倾角裂缝较为发育，并有不同程度的分化现象，岩体比较破碎。

    受上述断层裂缝的影响，弱风化带岩体有一定的透水性，其影响范围在墙下30m深度以下，并且有自上而下的逐渐变小的规律。勘探结果表明，弱风化岩体透水率q≥5Lu者占45%，qmax达54Lu。

3、帷幕灌浆施工
    帷幕灌浆在相邻槽孔混凝土强度达50%以上后进行，与左右翼墙交叉施工，受到左右翼墙施工进度的制约，钻孔机组的布置采用见缝插针，高峰期共投入2个生产机组，岩芯回转钻机共2台，灌浆泵2台，灌浆自动记录仪2台。自2004年6月开始至2004年9月全线完工历时三个月，共完成灌浆孔32个，灌浆进尺860m，压水检查孔4个（进尺102.9m）。

3.1钻孔

    灌浆孔的上部要穿过左右翼墙，但左右翼墙普遍较深（约有2/3的灌浆孔要在20—25m深的墙体成孔），而且墙体薄（0.8—3m），因此采用钻进方法容易达到钢筋及墙外，影响帷幕灌浆质量，为此采取在墙外预埋灌浆管后钻进的方法。

3.1.1预埋灌浆管

    墙内预埋灌浆管就是在左右翼墙槽孔浇筑混凝土前将灌浆管下置到槽底，待浇筑成墙后即形成预留孔。但埋设灌浆管时必须固定牢靠，以防混凝土料的冲击而产生位移、弯曲或变形而成为废孔。通过总结前期在预进占段预埋灌浆管试验的经验，本次主要采取了以下措施：

    ①根据墙体的深度选择不同材质的灌浆管，即墙身小于10m时，预埋内径φ110mm的钢管。

    ②预埋管的单根长度以9~10m为宜，太短则接头多，影响预留孔顺直度，太长又不便于安装。单管连接方式：塑料管采用套接，其搭接部位用锚钉固定；钢管则以丝扣连接。

表1 各序孔灌前透水率统计表

孔序
 孔数
 总段数
 透水率平均值/Lu
 透水率/Lu
 

 ＜1
 1~5
 5~10
 10~50
 50~100
 
Ⅰ
 21
 105
 29.73
 段数
 23
 25
 17
 29
 11
 
频率%
 21.9
 23.8
 16.2
 27.6
 10.5
 
Ⅱ
 21
 105
 11.23
 段数
 34
 23
 15
 25
 8
 
频率%
 32.39
 21.9
 14.28
 23.81
 7.62
 
合计
 42
 210
 20.46
 段数
 57
 48
 32
 54
 19
 
频率%
 27.14
 22.86
 15.24
 25.71
 9
 

表2 各次序孔水泥单位注入量统计表

孔序
 孔数
 总段数
 总段长
 单位注入量Kg·m-1
 单位注入量Kg·m-1
 
＜20
 20~50
 50~100
 100~500
 500~1000
 
Ⅰ
 21
 105
 430
 21.95
 段数
 23
 25
 17
 29
 11
 
频率/%
 21.9
 23.8
 16.2
 27.6
 10.5
 
Ⅱ
 21
 105
 430
 16.28
 段数
 461
 73
 40
 55
 30
 
频率/%
 34
 23
 15
 25
 8
 
合计
 42
 210
 860
 28.23
 段数
 32.39
 21.9
 14.28
 23.81
 7.62
 
频率/%
 57.4
 11.7
 6.6
 9.0
 4.1
 

3.1.2钻进

    采用岩芯回转钻机配合金刚石钻头钻进。开始钻前用水平尺、罗盘仪校正钻机，确保孔向的精度，并将钻机牢固定位于槽口板上。在防渗体内钻进，用φ91mm合金钻头，墙下基岩则用φ76mm金刚石钻头。孔段钻终后采用KXP—1型测斜仪检测孔斜，根据测试结果随时采取纠偏措施，严格控制钻孔偏斜率在允许范围内。

    钻进中发现个别孔在墙底有铁器（主要是左右翼墙造孔时掉入槽内而未捞取干净的钢筋、螺钉、铁丝、钻头等），造成钻进困难且易发生于孔内事故，采取了移位重新钻孔的措施。

3.2钻孔冲洗

    各段钻孔结束后，立即以大流量高压水经过钻杆和钻具对孔底、孔壁的岩粉进行冲洗，待孔口回水澄清10min后提钻并打捞残留岩芯，孔深合格后，下设阻塞器进行裂隙冲洗。

3.3压水试验

    先导孔作自上而下分段阻塞单点稳定水压试验，其他灌浆孔只作自上而下的分段阻塞单点简易压水试验，压水试验过程采用灌浆自动记录仪测记。

3.4灌浆

3.4.1灌浆材料

    采用新鲜无结块的“牡丹江”牌普通硅酸盐水泥（哈尔滨水泥产）标号525#。

3.4.2灌浆方法

    灌浆方法主要有三种：自上而下分段阻塞孔内循环法，自上而下分段、孔口封闭孔内循环法和自下而上分段阻塞孔内循环法。灌浆过程也用自动记录仪测记。

3.4.3灌浆段长

    第一段段长1.0m，第二段段长为2.0m，以下各段3.0~5.0m。

3.4.4灌浆压力

    第一段0.5Mpa，第二段1.0~1.5Mpa，第三段及以下各段为1.5Mpa。

3.4.5浆液水灰比

    灌浆浆液水灰比从3：1开灌，以后按2：1、1：1、0.5：1的浓度变换。

3.4.6灌浆结束标准及封孔

    灌浆结束标准为：在设计规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，持续灌注60min或注入率不大于1.0L/min时，持续灌浆90min结束。当采用自下而上灌浆方法时，持续时间缩短至30min或60min。全孔灌浆结束后，采用机械灌浆法封闭孔，压力为第一段灌浆压力，持续时间30min。

3.5特殊情况处理

3.5.1冒浆及大漏量孔段的灌注

    灌浆过程中大漏量孔段（注入率大于50L/min者）较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要采取降压、表面封堵、限流、间歇灌注、加促凝剂等措施处理。

3.5.2“吸水不吸浆”孔段的灌注

    有部分孔段压水漏量大，但灌浆时漏量却很小，不足漏水率的1/2，个别孔段甚至不吸浆。初期，我们分析认为是岩基微细裂缝发育致使灌浆段“吸水不吸浆”，因此采用长江科学院试制的GSM—1型湿磨机将水泥浆液湿磨2~3遍后在灌注，但灌入量并无明显提高。通过进一步综合分析，这种“吸水不吸浆”现象是以下原因所致：

    ①为了抢工期，在相邻的槽孔尚未浇筑混凝土前就已钻孔并做了压水试验，此时孔段两边槽孔相当于临空面，由于距离太近（一般1~2.5m），所以压水时临空面将会外漏，而灌浆时临空面已浇筑混凝土，外漏通道被封堵，漏浆量骤然下降。

    ②用自上而下分段钻孔、压水，全孔终后在采用自下而上分段灌浆法，也是导致漏水量与漏浆量出现异常的原因之一。大部分先导孔有这类反常现象。

4灌浆效果及质量分析
4.1灌前透水率分析

    从表1所列出的各次序孔的灌前压水透水率统计结果可以看出，Ⅰ序孔的透水率平均值为49.73Lu，Ⅱ序孔的平均值为18.43Lu，Ⅱ序列孔较Ⅰ序降低了62.9%；Ⅰ序列孔中透水率q＞5Lu的孔段占56.1%，而Ⅱ序孔中下降到了44.9%。说明岩石的透水性随灌浆次数的增加而逐渐减少。

4.2单位注入量分析

    从统计的各序孔的水泥单位注入量情况看（见表2），Ⅰ序孔平均注入量为213.95kg/m，Ⅱ序孔为146.28kg/m，递减率为31.6%，而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。

4.3检查孔压水成果分析

    灌后共布置检查孔31个，做压水试验111段，透水率q≤51Lu者108段，占总试验段的97.3%，q＞5Lu者仅3段占2.7%，且分部不集中，满足设计检查要求，说明灌浆质量和防渗效果良好。

4.4单元工程质量评定

    根据《水利水电基本建设工程单元工程质量评定标准（一）——SDJ88》对帷幕灌浆施工工序质量进行评定，共划分45个单元工程，全部合格。优良单元工程37个，占82.2%。

5、结语
    （1）采用特别的钢筋定位架将多根埋管联结成整体下入防渗墙槽孔内，能保证预埋管在墙内顺直，埋管成功率高，为顺利完成墙下帷幕灌浆施工奠定了基础。

    （2）在相邻的防渗墙槽孔浇筑混凝土前即对灌浆孔先钻进、压水，赢得了工期，但不利于灌浆资料分析。

    （3）使用的GSM—1型水泥湿磨机出浆量太小（最大为10L/min），而且尚无合格的现场测试浆液细度的仪器。