北疆山口拱坝固结灌浆施工技术探讨

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局， 乌鲁木齐 830000)

北疆山口拱坝固结灌浆施工技术探讨

全永威

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局， 乌鲁木齐 830000)

本文结合北疆山口拱坝的固结灌浆施工情况，对固结灌浆施工方案、流程、施工、特殊情况处理、质量检查等方面进行分析。

固结灌浆； 施工设计； 施工技术

1 工程概况

北疆山口拱坝位于布尔津河出山口以上4km的“V”形峡谷内。该坝为常态混凝土双曲中厚拱坝，坝顶高程649m，全长311.506m，建基面高程555m，最大坝高94m，坝顶厚10m，坝底厚27m，厚高比为0.287。水库总库容2.21亿m3，水库正常蓄水位646m，水库死水位620m。

2 工程地质情况

大坝河床地基岩体主要为中泥盆统阿尔泰组(D2a-4)厚层～巨厚层状灰白色花岗片麻岩，微～新鲜岩体质量属AⅡ类岩体；两岸为(D2a-4)厚层～巨厚层状灰白色花岗片麻岩，局部为(D2a-3)薄层～中厚状灰黑色黑云母斜长片麻岩，微风化～新鲜岩体质量属AⅡ、BⅢ1类。

大坝建基面：左岸边坡基岩强风化水平深度2～3m，纵波速度Vp=1500～2500m/s；弱风化层水平深度10～13m，Vp=2800～3500m/s；微风化至新鲜基岩，纵波速度Vp≥4000m/s，坝基岩体强风化：左岸岸坡水平深度2～3m，河床垂直深度1.4～1.5m，右岸岸坡水平深度2～3m，纵波速度Vp=2000～2800m/s；弱风化：左岸岸坡水平深度10～13m，河床垂直深度7～8m，右岸岸坡水平深度15～19m，纵波速度Vp=3000～3800m/s；微～新鲜岩体纵波速度Vp=4000～5500m/s。两岸卸荷带水平深度1.8～3m。

由于地质构造原因，存在不同程度断层和裂隙，为了提高基础整体性和抗渗能力，坝基基础要进行固结灌浆处理。

3 固结灌浆施工设计

3.1 设计要求

固结灌浆要求在有混凝土盖重条件下进行，部分固结灌浆可在无盖重下进行。河床段固结灌浆要跟随基础垫层混凝土的浇筑而分块进行，两岸边坡固结灌浆跟随混凝土浇筑自下而上进行，灌浆分两次施工。对基础出露的小断层、裂隙影响范围内需加密加深钻孔，加强固结灌浆。

3.2 固结灌浆施工方案

固结灌浆孔钻孔主要采用AtalsRoc-742型液压钻及QZ-100型潜孔钻，灌浆施工采用SGB6-10型和3SNS型灌浆泵。采用集中制浆、供浆；固结灌浆一般使用按次序加密、从上到下的分段施工、在打孔内部循环的方法施工，固结灌浆原则上采用一泵一孔的形式。当出现邻近孔相互串浆时，则可采取群孔并联灌浆的形式，并联的孔数不多于3个。

4 固结灌浆施工

4.1 固结灌浆施工流程

固结灌浆前，先选一合适地段做固结灌浆试验，以确定压力、灌液水灰比、浆液变换等施工及工艺参数。按物探测试孔、抬动观测孔、固结灌浆Ⅰ序孔、固结灌浆Ⅱ序孔、质量检查孔顺序进行，施工工艺流程如下图所示：

施工工艺流程图

a.放样：根据冷却水管和监测仪器实测布置图，对原固灌孔位进行校核，遇到与冷却水管重叠或接近的灌孔，应适当调整固灌孔位，避免钻孔时将冷却水管和监测仪器打断。用全站仪精确定位各钻孔，标明孔号。

b.钻孔：所有钻孔均统一编号和分序，钻孔孔径选用42mm、76mm，孔深达到设计要求，钻孔分段与相应的灌浆分段相对应。钻孔时，要严格控制孔斜，对辅助帷幕的固结孔及周边仪器、止水片、冷却水管等，进行孔斜测量，最大允许偏差小于10cm。对坝块冷却水管或仪埋设施较多的部位，应在混凝土浇筑前埋设孔口管，以保证孔向的准确，并避免打穿坝体内的各类仪埋设施。

c.冲洗：固结灌浆前进行孔壁冲洗和裂隙冲洗。单孔采用压力水脉动方式冲洗，串通孔采用风水联合冲洗。冲洗压力：水压为灌浆压力的80%，最大允许值为1MPa；风压为灌浆压力的50%，最大允许值为0.5kPa。当冲洗回水澄清后10min，并且每个孔的冲洗时间大于等于0.5h，串通孔的冲洗时间多于2h，此时可以视为冲洗结束[1]。

d.压水试验：选灌区总孔段数的5%作单点法压水试验，其余孔段作简易压水试验。压水试验压力为80%的灌浆压力，如80%的灌浆压力超过1MPa时，采用1MPa。

单点法压水试验：在稳定的压力下，每5min测读一次压入流量，连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min，以最终读数作为计算岩体透水率q的计算值；简易压水试验：在稳定压力下，压水30min，每5min测读一次压入流量，取最终读数为计算岩体透水率q的计算值[2]。

4.2 固结灌浆

固结灌浆作业应该在压水试验结束24h内进行。分段灌注，岸坡接触段，段长为2m，其余分段段长以5m为主，遇特殊情况时，作适当缩短或加长，加长后段长控制在8m以内。灌浆时，应尽快达到设计压力，基岩透水率、注入率较大的孔段及断裂发育部位，采用分级升压。按每0.05MPa一级升压，每级压力的纯灌时间大于15min，直至达到设计压力。

灌浆采用水泥浆液为主，水灰比采用7个比级，开灌水灰比一般采用5∶1。灌浆过程中，浆液比重应该每隔半小时一测，若发现浆液回浓时，则应改为每隔15min一测。

浆液变换标准为灌浆过程中，当灌浆压力保持不变，注入率均匀减少，或当注入率不变，压力均匀升高时，灌浆工作持续，不改变水灰比；在正常灌注条件下，当某一级水灰比的浆液单孔注入量达300L以上，群孔达600～1200L或灌注时间已超过1h，而灌浆压力和注入率均无明显改变时，变浓一级水灰比灌注；当注入率大于30L/min时，根据具体情况实行；当注入率大于50L/min以上时，根据具体情况改用水泥砂浆灌注，当注入率小于10L/min后再改用水泥浆液；浆液水灰比改变后，如灌浆压力突增或灌浆注入率突减到原注入率的一半以下时，立即回稀到原级水灰比进行灌注，并查明原因[3]。

在设计标准的压力之下，当注入率单孔不大于0.4L/min，群孔不大于0.8/min时，继续灌注半小时后，灌浆可以结束；如果灌浆过程中回浆变浓，改用回浓前水灰比的新浆进行灌注，如果回浓继续，继续灌注半小时为止；如果出现灌浆中断，应尽早恢复灌浆，恢复灌浆时，使用开灌水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近可改用中断前水灰比的浆液灌注，如注入率比中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应在全孔灌浆结束后，进行全孔复灌，达到上述要求后结束灌浆作业[4]。

使用压力灌浆法进行封孔，孔内的浮浆以及污水应该在浆液凝固之后尽快清理干净，回填密实时用200号水泥砂浆。

4.3 特殊情况处理

a.在固结灌浆过程中，特别是采用无盖重方式施工时，如：地表发生冒(漏)浆现象时，一般可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注等方法处理，必要时应采取嵌缝、地表封堵方法处理。

b.在钻孔穿过断裂构造发育带，发生塌孔、掉块或集中渗漏时，应立即停钻，查明原因，采取缩短段长进行灌浆处理。

c.在钻孔过程中，如不慎打断混凝土冷却水管时，应立即停钻。采用沉淀管等工具清除孔内残渣，防止冷却水管被堵塞；降低冷却水通水流量，打断冷却水管的灌孔(原孔)先用栓塞封堵孔口，保证通水正常，在监理工程师指定的位置重新钻孔。

d.灌浆过程中，灌浆压力或注入量突然改变较大时，应立即查明原因。发现与灌浆孔串通时，查明串通部位和串通量。定期对回浆管回浆水灰比进行检查，当发现回浆失水变浓时，应换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min可停止灌注，其回浓情况应反映在灌浆综合成果表中，并及时上报监理工程师。

e.在固结灌浆施工时，对孔口有涌水的孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，采取相应措施综合处理。

f.灌浆工作应连续进行，如因故中断应尽早恢复灌浆，恢复灌浆时，使用开灌水灰比的浆液灌注；如注入率与中断前相近，可改用中断前水灰比的浆液灌注；如注入率比中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应报告监理工程师，研究相应的处理措施。

4.4 灌浆质量检查

a.在灌浆单元施工结束后3d内，向监理工程师提交初步整理的灌浆资料，由监理工程师审核并确定检查孔位置，进行固结灌浆施工质量检查。检查孔孔径为76mm，检查孔要求钻芯取样，钻取的岩芯，按取芯次序统一编号，填牌装箱，并绘制钻孔柱状图并进行岩芯描述。

b.固结灌浆质量检查采用灌前灌后测量岩体波速或静弹性模量，并结合分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验和灌浆试验成果的方法进行综合评定。

c.岩体波速或静弹性模量法测试，应在该部位灌浆结束14d和28d后进行。检查孔的数量不应少于灌浆孔总数的5%，一个单元工程内至少应布置一个检查孔。

d.固结灌浆质量的压水试验检查合格标准：在上游帷幕中心线上下游各10m范围内及坝趾周围10m范围内检查孔透水率不大于1Lu，其他范围内透水率不大于3Lu，其孔段合格率应在85%以上；不合格孔段的透水率值分别不超过1.5Lu和4.5Lu，且不集中，灌浆质量可认为合格。检查孔压水试验采用“五点法”。

e.固结灌浆声波测试值应85%达到设计标准，达不到设计标准的85%的测试值数量不得超过总数量的3%，且不集中。

f.对于检查后质量达不到要求的固结灌浆部位，将按设计及监理人的要求进行补灌，直到符合验收标准为止。检查孔压水试验完成后均须进行灌浆和封孔。

5 结 语

水利工程的固结灌浆施工技术是一项比较成熟的技术，但对参与施工各方人员的责任心有很高的要求，为确保固结灌浆的施工质量，该拱坝在固结灌浆施工时，给每台灌浆泵配置一台“GJY-Ⅳ型”灌浆自动记录仪，这台仪器可以及时准确地提供灌浆的原始资料，防止人为对原始资料进行造假，保证了施工质量，达到了固结灌浆的目的。

[1] 陈功民.水利工程中堤坝灌浆防渗加固技术[J].河南科技，2010(9).

[2] 王大辉.某二级水电站坝基固结灌浆和帷幕灌浆施工技术[J].中国新技术新产品，2010(10).

[3] 万兆龙.水利水电工程基础施工灌浆技术分析[J].科技资讯，2009(12).

[4] 朱录才.灌浆施工技术在水利工程中的应用[J].科技传播，2011(2).

Discussion of Consolidation Grouting Construction Technology in Beijiang Shankou Arch Dam

QUAN Yong-wei

(XinjiangIrtyshRiverBasinDevelopmentEngineeringConstructionBureau,Urumqi830000,China)

In this paper, consolidation grouting construction condition in Beijiang Shankou Arch Dam is used to analyze consolidation grouting construction program, flow, construction, special condition treatment, quality inspection and other aspects.

consolidation grouting; construction design; construction technology

TV543

A

1005-4774(2014)07-0010-04