浅析影响水工建筑物基岩灌浆质量的因素及控制措施

张正荣　和　蕊

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710043）

浅析影响水工建筑物基岩灌浆质量的因素及控制措施

张正荣和蕊

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710043）

水工建筑物水泥灌浆施工，是一种隐蔽性极强的工程，灌浆质量的好坏，对建筑物的安全运行、正常发挥效益具有重要的意义，历来备受重视。本文以广东黄田水电站为例，对影响灌浆质量的主要因素进行了分析，提出了水工建筑物基础灌浆施工过程中质量控制的重点与难点，并结合工程监理的成功经验提出了质量控制措施。

水工建筑物；基础灌浆；质量控制；分析研究

水利水电工程设计中，根据坝址基岩地质情况及相对隔水层分布情况，对建筑物基岩采用固结灌浆及帷幕灌浆，通过帷幕灌浆提高坝基岩石的防渗性能，以最大限度的减少库区水沿坝基的渗漏及减低坝基扬压力。由于该项工程具有极强的隐蔽性，影响工程质量的因素较为复杂，质量控制难度大，如果控制不当，不仅起不到预期效果，还会给工厂留下严重的隐患，影响工程效益的发挥，因此，施工中应特别重视，加强质量控制。实践证明，监理工程师在灌浆施工过程中进行的质量控制活动对灌浆效果具有重要的作用。

1　工程概况

广东黄田水电站位于广东省河源市东源县境内东江干流中上游河段上，是东江干流十四个梯级中的第八级。枢纽布置从左到右依次为混凝土连接坝、电站厂房、14孔泄水闸、船闸、右岸土坝段。土坝为均质土坝；泄水建筑物由14孔开敞式泄水闸组成；电站厂房为河床式挡水厂房，厂内安装4台灯泡贯流式水轮发电机；电站总装机容量20MW，多年平均年发电量9395万kW·h。

混凝土建筑物基础均建于强风化岩层上，坝基岩体左岸为侏罗系粉砂岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，河床及右岸为第三系砾岩。相对隔水层（q≤5Lu）埋深顶板高程20.26m～34.54m。据此，对建筑物基岩采用固结灌浆及帷幕灌浆。

2　设计技术要求

帷幕灌浆孔单排布置，帷幕线为坝轴线往下游1.5m，孔距3.0m。灌浆孔孔深按照设计图纸的帷幕线高程控制，透水率不大于5Lu。

3　灌浆施工工艺及参数指标

灌浆采用先固结后帷幕的顺序进行。灌浆过程按照分序加密的原则分两次序施工，当第一次序孔终孔后才进行中间第二序孔的钻灌工作。灌浆压力均为0.4MPa；水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1七个比级。灌浆时浆液浓度由稀到浓，开灌水灰比5∶1或3∶1。帷幕灌浆在设计压力下，当吸浆量小于0.4L/min，持续灌60min，灌浆结束。

4　灌浆质量控制要点

4.1灌浆记录仪器质量控制

水利水电工程灌浆施工采用灌浆记录仪监控质量，均取得了较好的工程效果。使用灌浆自动记录仪能够实时的收集灌浆数据，减少人为因素的弄虚作假，保证灌浆施工质量和进度，进而达到维护工程质量和安全目的［1］。为了杜绝利用灌浆记录仪造假、规范灌浆记录仪的现场灌浆数据，针对本工程特点，监理工程师要求承包人采用GJM-IV型灌浆自动记录仪。该记录仪能够生成符合要求的所有记录报表和成果，按预先设定的格式列表打印出压力、流量、累积流量、水灰比、累计注灰量、工作时间等参数的记录表格，并可以通过主机的通信接口与普通计算机或转存设备联机，将测量记录数据传输到数据库保存，供后续的资料分析处理。

仪器能否正常使用及准确地记录灌浆数据对灌浆质量及效果评价起到至关重要的作用。施工中拟使用的所有压力表、传感器、流量计、比重计及其自动记录仪等测量仪器均需经过法定部门鉴定。开罐前，承包人须向监理机构提交相关鉴定资料，监理将有关数据（编号及有效期）录入台账，书面资料保存归档，待施工设备及仪器进场后，根据所报资料对拟投入使用的设备仪器逐一核对，并在施工过程中加强检查。凡未经法定部门鉴定或鉴定不合格、超过有效期的测量仪器仪表严禁使用。如在施工中，需要增加仪器或对已损坏仪器进行更换，须在仪器进场后，将仪器及其率定校准资料送交监理核准，现场监理应将损坏及增加的仪器编号等数据逐一记录，并在相应台账中予以注明。

表1　单位注入量成果表

表2　检查孔压水试验成果

4.2钻孔质量控制

孔位偏差或钻孔方位角偏差超过设计要求，浆液难以流到达位置或影响防渗墙的连续性。钻孔开始前，监理应对照设计图纸进行孔位检查。保证固帷幕灌浆孔不大于10cm，方位角偏差不大于50，俯射角偏差不大于2.50。对于遇有廊道或埋件及设备无法到达位置等特殊情况的孔位，需通过设计单位进行适当调整。钻孔成孔后，灌浆前必须进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，孔内沉积厚度不大于20cm。

4.3止浆塞及射浆管安装

止浆塞及尾管的安放是否准确对灌浆质量造成直接影响，止浆塞安放位置决定了灌浆段长度。采用孔口封闭灌浆法时，第一段灌浆塞应阻塞在基岩接触面以上0.5m处［2］；采用自孔口向孔底分段灌浆时，灌浆塞则安放于上一灌浆段底以上0.5m处；尾管必须深入灌浆段底部，如尾管口离孔底距离过大，在灌浆时间较长的情况下，底部浆液将沉淀，导致该灌浆段底的浆液无法在孔中循环。因此，要求尾管关口离孔底距离不得大于0.5m，在尾管及止浆塞的安装满足要求后，可进行钻孔冲洗，简易压水结合裂隙冲洗同时进行，压水试验则在裂隙冲洗完成后进行，待上述工序均完成后应及时提交相应资料，现场监理工程师签字确认。

4.4水泥浆液质量控制

采用集中制浓浆、灌浆点配浆的方式，组成制浆供浆系统。浆液由集中制浆站拌制，配制水灰比为0.5:1，浓浆经输送管道输送至个灌浆点，在旁站监理下，将其稀释至所需的浓度。

4.5灌浆过程质量控制

在灌浆过程中，通过自动灌浆记录仪对注浆压力、浆液密度及流量实时监控。在控制灌浆压力的同时，需对每罐浆液的比重测量，检查其是否满足配合比要求。并结合安装在回浆管上的压力表对自动记录仪中反映的数值进行比较，以形成多重控制。当符合浆液变换条件时由现场监理在灌浆施工记录表和打印结果单上签字，以确保各道工序均能得到有效控制并保证资料完整。当施工过程中出现特殊情况时及时向建设方汇报，由设计提出处理意见。

4.6封孔质量控制

帷幕灌浆结束并经检验合格后，采用全孔灌浆封孔法封孔，即用0.5:1浓浆将孔内稀浆置换。封孔水泥浆凝固、取出止浆塞后，安放止浆塞的孔段空余部分采用M25干硬性水泥砂浆人工封填捣实。

4.7灌入量的控制与检查

在每批水泥进入集中制浆站时，监理对该批次水泥的强度等级、批号、数量等进行登记入册，从而在总体上对水泥用量进行控制；定期检查集中制浆站的浆液配置记录表并核对灌浆资料中的耗灰量。并与自动记录仪所反应的灌浆量进行对比，从以上几个方面对灌入水泥量进行多重控制。

5　灌浆效果检查及成果分析

5.1灌浆成果（见表1）

5.2单位注灰量分析

从表2看到，帷幕灌浆Ⅰ序孔平均单位水泥注入量6.4kg/m，Ⅱ序孔平均单位水泥注入量2.1kg/m，仅为Ⅰ序孔的61.8%。随着灌序递增，灌前单位单位注灰量呈递减趋势，符合正常的灌浆变化规律［2］。

5.3灌浆前后透水率分析

帷幕灌浆孔Ⅰ序孔、Ⅱ序孔灌前平均透水率为9.7Lu、5.8 Lu；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔分别减少了78.9%、40.2%。随着灌序递增，灌前透水率呈递减趋势，符合正常的灌浆变化规律［2］。

5.4灌后检查孔压水试验成果分析

灌浆质量检查以检查孔压水试验为主。压水试验结果是质量检查的主要手段，其结果是评价灌浆质量和工程验收的重要依据。检查孔位置应有代表性，数量须满足设计及规范要求，应选择透水率和单位注浆量大的部位进行检查。帷幕灌浆检查孔为灌浆孔总数的10%，共3个，保证一个验收单元不少于一个。压水试验在监理工程师旁站下进行。

试验结果表明，灌后透水率q=1～3Lu占100%，远小于设计要求的q＜5Lu规定。

6　结语

黄田水电站坝基灌浆后压水试验检查结果透水率小于q＜5Lu，满足设计要求，灌浆效果明显。监理工程师采取的质量控制措施是有效的。陕西水利

［1］柏龙君、周绍武，基于物联网的灌浆监测系统的应用研究［J］.水利水电技术2013年第4期；

［2］谢华东、赵琅，苗尾水电站大坝基础帷幕灌浆特殊情况处理工艺［J］.水利水电技术2015年第7期。

（责任编辑：唐红云）

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