帷幕灌浆在连云港某水库闸基防渗中的应用

陈书华 潘琼 杨杰

1 工程概况

小塔山水库位于连云港市赣榆县西北部。水库于1959年10月在原青口河中游筑坝拦蓄而成,投入运行后陆续出现病险情况。为确保水库防洪安全,经淮委批准,将主坝溢洪闸闸基拆除重建。地质勘察报告表明,水库溢洪闸闸基位于塔山F3断裂带上,岩性以风化碎斑岩、碎斑片麻岩、碎裂安山玢岩为主(局部为辉绿岩脉),灰黄、灰杂肉红色,节理裂隙较发育。压水试验结果表明钻孔平均透水率为47 Lu,局部透水性达69 Lu,闸基岩基具有中等透水性,局部具强透水性。在考虑对老闸底板下强风化基岩进行挖除处理后,新闸底板面高程由现有30.3 m降低为29.5 m。

2 灌浆防渗方案

水库新溢洪闸闸基下为弱风化岩,采用地连墙形式开挖深墙浇筑混凝土施工较为困难,故采用帷幕灌浆方法。

考虑到闸基下岩石裂隙较发育,设计阶段在闸底板及上游第一节翼墙底板下各布设两排灌浆孔,孔距2 m、排距1.7 m、孔深6 m,孔位呈梅花形布置。施工过程中,在对先导孔进行的压水试验中发现,部分钻孔水压仅能维持在30 kPa,局部钻孔水压为零,地面有冒水现象发生,进一步表明闸基下岩石较破碎且透水性较强。后根据溢洪闸闸基处理专家会议精神,对原第二排钻孔加密,并在下游增设一排钻孔,以保证帷幕效果。具体布置见图1。

3 帷幕灌浆施工

3.1 帷幕灌浆

3.1.1 钻孔

按SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范规定,钻孔孔位偏差不得大于10 cm,灌浆孔宜选用较小的孔径,孔壁应平直完整。

3.1.2 裂隙冲洗

裂隙冲洗的目的是冲出孔内残存和粘附的岩粉等杂质,以免堵塞裂隙通道口而影响灌浆质量;同时岩石裂隙或孔洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物冲出孔外,以利于浆液流进裂隙并与裂隙面胶结紧固,起到防渗和固结作用。本工程闸基为遇水物理力学性能易发生恶化的岩石,不宜进行大流量、高压力冲洗,则代之以直接灌较大水灰比的稀水泥浆液。

3.1.3 压力灌浆

帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行施工。本工程是三排孔组成的帷幕,施工过程中先灌下游侧孔,后灌上游侧孔,再灌中排孔。

浆液浓度按先稀后浓逐渐变换的原则,并根据施工实际情况结合规范“当注入率大于30 L/min时,可根据具体情况越级变浓”的原则,并报经业主、监理同意,本次灌浆基本以3∶1,1∶1,0.8∶1三级水灰比进行灌注,特殊情况时用0.6∶1的浆液灌注。灌浆过程中采用限量法进行浓度变换,即:当第一级浆液注入量达300 L以上或灌注时间达1 h,而注浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,则浆液加浓一级。

3.1.4 封孔

在设计压力下,注入量不大于0.4 L/min时,继续灌注30 min,或注入量不大于1 L/min时,继续灌注60 min,灌浆结束。灌浆孔用高标号微膨胀砂浆封填。

3.2 特殊情况处理

3.2.1 串浆

灌浆过程中,浆液从其他孔流出的现象为串浆。产生串浆的原因是由于岩石中裂隙相互串通的结果。灌浆过程中串浆孔若为待灌孔时,则同时进行灌浆。若无条件同时灌浆,则将串浆孔管口堵塞严密,灌浆孔结束后,串浆孔立即进行扫孔、冲洗而后继续灌浆。并适当增长相邻两个次序孔先后施工的间隔时间,防止新灌入浆液将前期灌入到裂隙中的浆液结石冲开。

3.2.2 地表冒浆

灌浆过程中浆液从裂隙往上冒出,或沿底板与基岩接触带冒出的现象称地表冒浆。发生冒浆现象后采用嵌缝、表面封堵等措施,同时适当降低灌浆压力、增大浆液浓度、限制进浆量,待冒浆停止,压力达到规定压力后,再正常进行灌浆。

3.2.3 灌浆孔吃浆量大、难以终孔

若破碎断裂带张开性裂隙较大,延伸较远时,可能会出现灌浆孔吃浆量异常放大的情况。灌浆过程中与处理冒浆相似,即降低灌浆压力、增大浆液浓度、限制进浆量,并适当间歇灌浆。

4 帷幕灌浆质量检查

帷幕灌浆质量检查以在灌浆结束后钻检查孔进行压水试验为主。检查孔在下述部位布置:帷幕中心线上、岩石破碎、断层、大空隙等地质条件复杂、灌浆情况不正常的部位、注入量大的孔段附近。帷幕灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%,且一个单元工程内至少应布置一个检查孔。在满足规范要求的同时考虑到闸底板钢筋的整体性,共钻6个孔进行检测。

帷幕灌浆前及帷幕灌浆后压水试验成果见表1。

表1 帷幕灌浆前后压水试验结果

5 结语

经过检测,检查孔的透水率均小于5.0 Lu,达到了防渗设计要求。在岩石基础上,为防止闸基发生渗透破坏以及减少闸基渗漏量,充分发挥水库的调洪、灌溉等效益,帷幕灌浆法是一种既经济又行之有效的方法之一。

[1]钱万周.深层搅拌桩止水帷幕在软土地层施工中的应用[J].山西建筑,2008,34(25):115-116.