引汉济渭三河口大坝坝基帷幕灌浆试验研究

李荣军

(陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010)

引汉济渭三河口大坝坝基帷幕灌浆试验研究

李荣军

(陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010)

引汉济渭工程三河口水利枢纽大坝坝基帷幕灌浆具有防渗性、稳定性及提高坝基岩石整体性的作用；该工程地处秦岭腹地南北气候分界线地带特殊区域，确定碾压混凝土拱坝坝基的灌浆参数，尚缺乏依据和经验，三河口水利枢纽大坝坝基帷幕灌浆试验研究成果表明：通过合理的布孔间排距、灌浆压力、灌浆水灰比及单位注入量、灌后检查标准等灌浆参数，可以有效的保证大坝坝基帷幕灌浆的施工质量，该试验成果已成功应用于本工程中，并可为类似坝基帷幕灌浆施工提供依据.

大坝坝基；帷幕灌浆；灌浆参数；水利枢纽；

碾压混凝土大坝坝基帷幕灌浆参数是保证坝基帷幕灌浆施工质量的关键，三河口水利枢纽大坝坝基帷幕灌浆试验理论联系实际，通过试验研究确定实际灌浆参数，为秦岭腹地南北气候分界线地带特殊区域及引汉济渭黄金峡水利枢纽碾压混凝土大坝坝基帷幕灌浆施工提供依据.

三河口碾压混凝土拱坝体型采用抛物线双曲拱坝，拱坝坝顶高程为646 m，坝底高程501 m，最大坝高145 m，坝顶宽9 m，拱冠坝底厚37 m.大坝位于佛坪县与宁陕县境交界、汉江一级支流子午河中游峡谷段，坝址位于大河坝乡三河口村下游约2 km处.

本文就该地区大坝坝基帷幕灌浆参数进行初步研究.

1 工程概况

帷幕灌浆试验区域选在三河口水利枢纽大坝右岸EL.646坝肩槽上游坝顶公路基础内侧.按照不同灌浆参数选取两个试验区进行坝基帷幕灌浆试验，均按双排孔布置.上游试验区排距为1.5 m，孔间距分别为2 m和2.5 m；下游试验区排距为1.2 m时，孔间距分别为2 m和2.5 m.共各类钻孔49个，其中常规帷幕灌浆孔36孔(75 m/单个孔深)，抬动观测孔4孔(20 m/单个孔深)，质量检查孔8孔(75 m/单个孔深)，封孔检查孔1个(25 m/单个孔深).每个试验区2个先导孔，先导孔兼声波测试孔(85 m/单个孔深)，每个试验区设2个抬动观测孔，灌后布设8个质量检查孔和1个封孔检查孔.

试验区地质条件为：右坝肩基岩裸露，主要由变质砂岩组成，局部为结晶灰岩，夹透镜状伟晶岩脉及石英脉.卸荷带水平宽度<13 m，强风化岩体下限水平宽度约8～19 m，垂直深度约10～15 m，属BⅣ2类坝基工程岩体.

2 坝基的帷幕灌浆试验

2.1 试验目的

通过帷幕灌浆试验，验证该地质条件下的帷幕灌浆的可灌性、工艺流程、施工方法、设计参数(如孔距、排距、布孔分序、灌浆压力、水灰比)；论证大坝坝基帷幕灌浆灌后质量检查标准，提高坝基渗透稳定性及基岩的整体性和承载能力.

2.2 灌浆方法

先导孔、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔均采用自上而下分段钻孔、洗孔、压水及灌浆的施工方法.施工程序按照“施工准备→抬动观测孔钻孔安装→灌前先导孔取芯声波测试→先导孔(自上而下分段灌浆)→Ⅰ序孔(自上而下分段灌浆)→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→灌后检查孔取芯压水试验→灌后声波测试”工艺控制.

2.3 帷幕灌浆试验工艺

(1)钻孔

(2)洗孔

每段灌浆孔钻结束后均采用清水冲洗孔底沉淀及岩粉，直至回水澄清，孔底沉积厚度不得超过20 cm[2].在孔壁冲洗完成后，采用压力水对裂隙进行脉动冲洗.当压力水冲洗到回水澄清后，就将压水压力控制在该段灌浆允许压力的80%，但不大于1 MPa[3].脉动冲洗直至回清水持续10 min结束，总冲洗时间不超过20 min.

(3)压水试验

帷幕灌浆的先导孔和质量检查孔均采用“五点法”进行压水试验，一般灌浆孔进行“单点法”压水试验.压水试验过程中应同步进行抬动观测.

“单点法”、“五点法”压水试验在裂隙冲洗后进行；压水试验帷幕灌浆先导孔采用自上而下分段卡塞进行“五点法”压水试验，压力取0.3 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa、0.6 MPa、0.3 MPa[4].灌浆孔“单点法”简易压水试验压力为灌浆压力的80%，且不大于1.0 MPa[5].

(4)灌浆

灌浆施工时，钻机对中调平→开孔钻进第1段→阻塞洗孔、压水及灌浆→安装孔口管→待凝72 h→钻进第2段→阻塞洗孔、压水及灌浆→直至终孔段灌浆→封孔.帷幕灌浆试验的浆液浓度由稀到浓逐级变换，灌浆试验普通水泥浆液水灰比采用3 ∶1、2 ∶1、1 ∶1、0.8 ∶1、0.6 ∶1、五个比级；接触段开灌水灰比采用1 ∶1[6].

(5)灌浆压力

帷幕灌浆试验灌浆压力(见表1)；在灌浆过程中根据岩缝吸浆情况及对岩石表面有无冒浆或抬动变形情况进行压力调整.

表1 试验区灌浆分段及压力控制表

施工中的有压操作必须进行抬动观测，并控制千分表读数不大于100 μm.为防止发生抬动，协调控制灌浆压力与注入率.灌浆压力与注入率控制的参考关系(见表2).

表2 灌浆压力与注入率的关系

备注：P为各序孔段要求达到的最终设计压力.

(6)灌浆结束标准和封孔

灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1.0 L/min时，延续灌注60 min结束灌浆[7].灌浆孔灌浆结束后，采用“全孔灌浆封孔法”封孔[8]；封孔压力采用全孔最大灌浆压力.封孔时间不少于1.0 h，封孔水灰比采用0.5∶1的浓浆.已封孔的灌浆孔，待孔内浆液凝固后，清除孔内污水，采用“导管注浆封孔法”进行封孔；剩余部分采用水泥砂浆封填密实.

3 灌浆成果分析

3.1 透水率及单位注灰量

帷幕灌浆试验孔平均透水率和水泥单位注灰量(见表3).

表3 帷幕灌浆试验平均透水率和单位注入量统计表

从上述试验结果可以看出，帷幕灌浆试验区各序孔之间平均透水率和平均单位注灰量均呈明显递减趋势，符合一般灌浆规律及规范要求.

3.2 压水透水率分析

帷幕灌浆试验区透水率各孔序压水成果(见表4).

表4 试验区透水率各孔序压水成果表

从上述试验结果可以看出，帷幕灌浆试验区Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、检查孔的压水透水率存在明显的减小趋势，帷幕灌浆试验效果良好.

3.3 帷幕灌浆试验单位注灰量分析

试验区灌浆单位注入量各孔序成果(见表5).

从上述试验结果可以看出，帷幕灌浆试验区Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔的单位注入量存在明显的减小趋势，灌浆效果良好.

3.4 抬动观测及变形分析

帷幕灌浆试验区共布置了4个抬动观测孔，施工中严格按照设计技术要求，帷幕灌浆试验孔所有孔段在压水、洗孔、灌浆全过程中均进行变形观测.根据原始资料统计，各孔段在洗孔、压水及灌浆过程中，均未发现有抬动现象.

表5 试验区灌浆单位注入量各孔序成果表

3.5 质量检查孔成果分析

检查孔取芯及压水成果(见表6).

从上述试验结果可以看出，8个检查孔取芯平均采取率均达到90%以上.

质量检查孔共计压水128段，除1段压水透水率为1.05Lu外，其余检查孔各段压水透水率均小于1.0Lu，满足帷幕灌浆试验设计标准.

表6 检查孔取芯及压水成果表

4 结 语

根据《陕西省引汉济渭工程三河口水利枢纽坝基灌浆试验技术要求》《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62—2014)、设计图纸和相关技术要求，同时通过帷幕灌浆试验段灌浆、压水成果及检查孔取芯等，可以看出：(1)布孔间排距方面，建议大坝坝基帷幕灌浆孔位布置间排距统一按2.0 m×1.2 m的布孔形式控制.(2)灌浆压力方面，建议大坝坝基帷幕灌浆最大灌浆压力4.0～4.5 MPa较为合适，可根据不同部位承受水头适当调整.(3)灌浆水灰比及单位注入量方面，帷幕灌浆灌浆材料、水灰比选用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1的五级水灰比的普通水泥浆液.对灌前压水透水率大于100Lu的孔段，建议采用1:1的浆液水灰比开灌.(4)单位注入量方面，试验阶段单位注入量215.08 kg/m.(5)灌后检查标准方面，帷幕灌浆检查标准按照小于1.0Lu控制.

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DamFoundationCurtainGroutingofSanhekouWaterControlProjectinWaterDiversionfromHanjiangtoWeihe

LI Rong-jun

(Hanjiang-to-Weihe River Valley Water Diversion Project Construction CO., LTD., Shaanxi Province, Xi’an 710010, China)

The dam foundation curtain grouting of Sanhekou Water Control Project in water diversion from Hanjiang River to Weihe River has the function of improving seepage stability and rock integrity. In order to ensure the construction quality of dam foundation curtain grouting, it must be based on reasonable grouting parameters. The RCC dam foundation is in the Qinling hinterland in north-south climate boundary zone. How to determine the grouting parameters of RCC dam foundation is still a question because of less basis and experience. Through this experimental study, this paper summarizes the curtain grouting parameters of RCC arch dam foundation in this special area, and provides the basis for dam foundation grouting construction. The results of the curtain grouting test of Sanhekou Water Control Project show that the grouting parameters can effectively ensure the construction quality through reasonable grouting interval, grouting pressure, grouting water-cement ratio and unit injection amount and grouted checking standards, the experimental results have been successfully applied to the project.

dam foundation; curtain grouting; grouting parameters; water control project

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.04.004

TV543

A

1008-536X(2017)04-0020-04

2017-05-12

李荣军(1980-)，男，陕西礼泉人，工程师，从事水利水电工程技术管理.