马家岩水库大坝岸坡接触灌浆施工技术和措施

郝记林

（林州市水务局，河南 林州 456550）

马家岩水库是河南省林州市新建的中型水库，属红旗渠补源工程，大坝为混凝土砌石重力坝，高102.5 m。施工中，由于水库大坝左右岸512 m高程以上开挖边坡为1∶0.2～1∶0.3，混凝土砌石与边坡基岩间为约1 m厚的C15混凝土。为保证坝体与基岩的良好连接，设计单位要求在水库大坝边坡固结灌浆基础上，对大坝与两岸山体接触部分进行边坡接触灌浆，将边坡固结灌浆和接触灌浆相结合，以提高坝体整体性。接触灌浆技术和措施主要包括技术准备、技术要素控制、注意事项等方面。

1 技术准备

1.1 工程设计

（1）以开挖测量资料为依据，在左、右岸边坡与坝体两端连接体混凝土交界处各设2排孔，孔距3 m，排距0.6 m，呈梅花型布置，其中一排位于边坡与混凝土交界线处、另一排位于基岩内。以开挖边坡率钻孔至510 m高程，并进行灌浆，同时完成固结灌浆和接触灌浆。

（2）边坡与混凝土交界处最大灌浆压力定为1 MPa，基岩内最大灌浆压力定为1.5 MPa。

（3）采取沿接触缝面或平行于接触缝面布孔技术，全孔段直接穿越在接触面内，确保每孔控制灌浆面积达到最大值75 m2左右，约为垂直布孔控制面积的10倍左右，以达到最佳灌浆效果和施工进度。

1.2 灌区划分

左、右岸边坡布置4排孔：左岸接触排、左岸基岩排、右岸接触排、右岸基岩排，每排灌浆孔为1个灌区，共4个灌区。各灌区灌浆高度均为25 cm左右，宽度16～24 m，每个灌区总孔数5～10个。

1.3 施工方法

1.3.1 接触排灌区

采用钻孔灌浆法和预埋管灌浆法相结合进行，具体要求如下：

（1）灌区结构：由上、下游两侧的封闭区间和中间的灌区组成。在主体部位开始灌浆，先在灌区的上、下游侧端头各选择1个灌浆孔，通过预先灌浆形成封闭界面，保证灌区内部灌浆顺利进行。

（2）主要灌浆参数：中间主灌区部位采用2∶1、1∶1、0.5∶1（或0.6∶1）等多级纯水泥浆液灌注；在封闭边界灌浆中采用水灰比为0.5∶1或0.6∶1的较浓的纯水泥浆液。灌浆压力可根据现场情况适当调整，最大不超过1.0 MPa。灌浆顺序从下游往上游方向进行。

（3）灌浆系统布置：由进浆管、栓塞、排气管等组成，进浆管即为下游侧的灌浆孔，排气管即为上游侧的灌浆孔；栓塞下入位置为孔口附近部位，一般应待浓浆液涌出后方可下入。

1.3.2 基岩排灌区

基岩排灌采用自下而上分段、自下游而上游轮灌的栓塞纯压式注浆方法进行。每孔一般分为3段，其中上部段段长5 m，灌浆压力0.5 MPa；中间段段长10 m，灌浆压力0.3 MPa；下部段，灌浆压力0.5 MPa。

1.4 施工顺序

按先施工接触排、后施工基岩排顺序进行。其中，接触排灌区的灌浆完成后宜待凝12～24h再施工基岩排灌区。

灌区内原则上一般采用从下游往上游的方向进行，不分序。

1.5 工艺流程

接触排灌区的单孔灌浆工艺流程，如图1所示。

图1 接触排灌区单孔灌浆工艺流程

基岩排灌区的单孔灌浆工艺流程，如图2所示。

图2 基岩排灌区单孔灌浆工艺流程

2 技术要素控制

2.1 钻孔及埋管

根据施工总体安排，接触灌浆分两步：第一步，2007年10月，在大坝535 m高程平面利用缝面孔位易于确认、成孔作业时间充裕、基本条件具备等便利条件先完成钻孔；第二步，到2008年3月左右再进行接触灌浆。由于其间大坝还要继续砌筑2～5m，因此需在砌筑过程中预埋钢管，对钻孔延伸保护。

2.1.1 成孔方法

灌浆孔选用潜孔钻机，一次钻至终孔，钻头口径75 mm，孔深以达到510 m高程位置为准。

2.1.2 钻进

采用经纬测距仪及钢卷尺，依据设计放出孔位。钻机就位平稳，钻孔角度校正后开钻。开孔时，低速低压钻进0.3～0.5 m，再正常钻进，防止孔斜。孔成后底部沉积物应不超过20 cm，以满足孔深要求。

2.1.3 保护埋管

孔成后，在上部坝体浇筑中要做到：浇筑前用Φ89孔口管与原孔位保持孔向孔径的一致，做良好连接，并固管使孔位免受砌筑过程影响，便于后续施工。随坝体砌筑高度增加，将管逐根连接向上延长。管材为钢质，每根长度2 m左右，两端丝扣处进行连接，在最底部一根与岩面或混凝土面的接触缝隙用浓水泥浆固结，上部管口进行保护。

2.2 管路系统安装

灌浆采用纯压式灌浆管路，将同灌区内进浆孔并联连接在送浆管路上，其余孔为排气管使用，在排气管孔口上安装闭浆控制开关，根据需要安装压力表、流量表等。在各孔完成后、灌浆施工前，在各孔孔口内插入栓塞，中间灌区下游侧的第一个孔内的栓塞连接灌浆管路，后续各孔敞开。在灌浆过程中，再根据灌浆进程依次逐个关闭或连接灌浆管路。

灌浆使用BW150型三缸卧式多级泵量可调式泥浆泵和400L双层立式搅拌筒进行。采用FEC3000型自动记录仪进行灌浆过程的控制记录。灌浆管路采用高压胶管。左右岸灌区各配置一套管路系统进行施工。

2.3 预灌性压水检查

灌浆前，对孔内灌浆管路系统通水检查，主要检查灌浆管路通畅情况、阀门开关的可用状况及管路密封情况等。对各孔内进行通畅检查，防止因孔口管的埋设、杂物或岩芯的掉入而堵管。当管路堵塞无法疏通时，要补钻或补孔处理。

灌浆前先进行预灌性压水检查，以复核、检查该灌区的管路、缝面通畅及灌区密封情况，确定是否具备开灌条件。压水检查压力等于灌浆压力。

2.4 灌区浸泡

预灌性压水检查后，对缝面充水浸泡24 h至湿润状态，再用压力水冲洗缝面至回水清净为止。

2.5 浆液制备

水泥采用标号R52.5的硅酸盐水泥，细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不宜大于5%，材质要新鲜且无结块。浆液分3个比级，分别是2∶1、1∶1、0.5∶1。开灌时比级采用2∶1。灌浆中可根据灌注效果，掺加一定量的减水剂改善浆液流动性。采用400 L高速制浆机，统一制浆供浆。

2.6 灌浆试验

灌浆前要进行灌浆试验，主要确定灌浆压力、灌注浆液等参数。一般可在压水检查阶段，通过逐步提升压力至最大设计压力的方法，得出灌浆过程最大控制参考压力。

2.7 灌浆施工

2.7.1 灌浆压力

灌浆压力应满足设计要求，在达到压水过程的实验压力后可根据实际情况适当提升。同时，加强检查周边各区域的岩面或混凝土缝面，当发现有较明显渗水或大量渗水时，应及时降低压力以控制在较少或无渗漏量的范围，并作为灌浆最大控制压力。灌浆压力应以进浆管孔口附近部位的压力进行控制，控制过程中应逐步提高压力。每次变换浆液比级后，宜重新升压控制。

2.7.2 浆液浓度

一般情况下，开始时灌注2∶1浆液，待排气管出浆后即改用1∶1浆液；当排气管出浆接近1∶1时即改用最浓比级0.5∶1浆液，直至结束。当缝面张开度大、管路通畅、2个排气管单开出水量均大于30 L/min时，开灌可采用1∶1浆液。倒灌施工时，使用0.5∶1浆液。

2.7.3 灌浆过程控制

开始灌注时，除下游侧第1个孔连接进浆管路外，其余孔内将栓塞阀门全部打开以放水放浆，进浆管内逐步提升灌浆压力。随着上游侧各孔内开始排水排浆，当距离进浆管最近的1～2个孔内排出浆液接近2∶1时，及时变换浓一级浆液，进浆管则重新进行升压控制，初压可适当提高。当距离进浆管最近的1～2个孔内排出浆液接近1∶1时，及时变换为0.5∶1浆液，并重新进行升压控制，初压可再适当提高。当距离进浆管最近的排气管排出浆液接近0.5∶1浆液时，关闭栓塞阀门，继续观察其上游侧的下一个孔位溢浆情况。当最后一孔内溢出的浆液达到要求并关闭时，控制进浆管路压力至灌浆结束标准。

2.7.4 灌浆结束标准

当排气管出浆达到或接近最浓比级浆液、灌浆压力或缝面增开度达到设计规定值、单孔平均注入率不大于0.4 L/min时，持续灌浆20 min即可结束。灌浆结束时，先关闭各管口阀门，再停机进行闭浆，闭浆时间不宜少于8h。

3 注意事项

3.1 灌浆时间

宜安排在来年3月，此时缝面收缩率大、可灌性好。同时，灌浆部位的坝体已浇筑完成，承压能力强，能采用较大的灌浆压力。

3.2 钻孔

钻进中，钻机应固定不动，司钻人员要根据地层情况合理选择钻进参数、钻具级配数等，加强钻孔角度控制，保证成孔质量。

由于坝体坡岸处存在着不同程度超、欠挖问题，潜孔锤钻进过程中确定基岩接触面时比较困难。为此，司钻人员在设计接触面变层部位附近要仔细观察钻进回音、回尘等情况，分辨变层位置，满足成孔深度要求。

3.3 预灌性压水检查。

钻孔完成与管路连接后，要做预灌性压水检查，将缝隙内的积尘、余浆冲洗干净，以利于浆液流动和填充。

3.4 浆液拌制

应充分搅拌，保证浆液的均匀性和流动性等。灌注时，准确把握浆液变换，并对排水管口流出浆液认真检测和计量。

3.5 灌浆

灌浆中，把握好设计压力和缝面张开度的关系，压力不能过大或过小。灌浆时，需在未灌浆的邻灌区进行通水平压，保证灌浆效果。如果发生灌浆中断，应按要求进行处理，并尽早恢复灌浆。恢复灌浆前，应再做一次压水检查。对因廊道结构缝隙部位出现的渗浆等，要采取嵌缝、封堵等措施，确保灌浆压力的正常抬升和廊道结构体的安全。当进浆管和备用进浆管均发生堵塞时，宜先打开所有管口放浆，然后在缝面增开度限制内尽量提高进浆压力，通开进浆管路；若无效，再换用回浆管进行灌注或采取其他有效措施。

4 结语

接触灌浆工程施工结束后，经质量检查，接触灌浆效果良好。全部单元工程质量评定为优良，两个分部工程和单位工程在验收时被评为优良。

[1]DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[2]DL/T 5100-1999，水工混凝土外加剂技术规范[S].