湿磨水泥灌浆在高摩赞大坝工程中的应用

(中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司，成都，610213)

1 工程概况

高摩赞大坝坐落在“V”型河谷中，岩基地层为侏罗系黑色页岩、灰岩夹页岩及砂质页，其中右岸裂隙发育，局部区域为多条断层切割以薄层灰岩为主的透镜体，坝区岩体为中、弱透水。坝体为碾压混凝土拱形重力坝，坝顶高程763m，最大坝高133m，坝顶全长231m，坝基高程630m，坝基长30m，坝基宽78m，死水位680m，正常蓄水位743.2m，大坝从左至右分别为左岸推力墩坝段、左岸非溢流坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段及右岸推力墩坝段。

防渗帷幕布置在高程634m(主帷幕深度74m，副帷幕45m)、675m、720m灌浆廊道，各廊道均设置主副两排帷幕孔，763m高程灌浆廊道设置1排帷幕灌浆孔(后补充2排延伸帷幕)，主帷幕倾向上游，与竖向呈5°夹角，副帷幕竖直，距离下层廊道顶拱3.5m，主帷幕孔距2m，副帷幕孔距2m，主副帷幕排上下游孔距0.8m，水平间隔1m。采用的是分层搭接式的帷幕，搭接长度5m，形成封闭抗渗体。

工程蓄水后，基础廊道出现较大渗漏，为确保防渗帷幕抗渗效果及耐久性，针对常规浆液灌浆不能满足压水检查要求，采用湿磨水泥灌浆进行补强灌浆，同时针对新的透水率20Lu以下孔段采用湿磨水泥灌浆。

2 灌浆材料

工程采用当地抗硫酸盐水泥，强度等级不低于42.5MPa，其细度通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%，主要性能见表1-表3。

表1水泥主要物理化学性能试验成果

注：表中水泥细度为通过80μm方孔筛的筛余量所占百分比。

表2水泥主要力学性质试验成果

表3各比级水泥浆液性能试验成果

3 灌浆设备

湿磨水泥浆液采用了长江水利委员会长江科学院研制的GSM卧式水泥湿磨机制备，该型水泥湿磨机电机转速3000rpm，其细度指标为D97≤40μm，D50≤10μm～12μm。

采用光透摄粒度测试仪对未经过与经过湿磨机的水泥浆液测试结果如表4。

表4湿磨机水泥浆液测试结果

4 灌浆施工

4.1 湿磨细水泥制浆工艺及流程

制浆工艺流程：水+水泥(w∶c=0.5∶1)→高速制浆机→水泥湿磨机→储浆搅拌机→配浆搅拌机→灌浆泵→灌浆孔段。采用1台水泥湿磨机制备浆液，水灰比0.5∶1，在制浆站制备完成后输送到作业面储浆搅浆机，在作业面调整浆液水灰比制备成直接用于灌浆的浆液。

4.2 施工顺序

帷幕灌浆施工程序为：先施工下游排灌浆孔，后施工上游排，灌浆根据设计要求分三序，同排内先施工Ⅰ序孔中的先导孔，再施工其他Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔、检查孔。

4.3 施工工艺流程

帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法施工，具体如下：

钻机就位、固定、调试→φ91mm金刚石钻头开孔→第一段钻进混凝土并入岩2.0m→钻孔冲洗、简易压水→第一段(接触段)卡塞灌注稳定浆液→镶铸φ89mm孔口管→待凝72h→第二段钻孔、冲洗、压水→第二段及以下各段卡塞灌注稳定浆(或第二段孔口封闭灌浆→下一段至终孔段循环钻孔灌浆)→封口灌浆。

4.4 灌浆

4.4.1 灌浆压力和灌浆方法

(1)灌浆压力：接触段和注入率大的孔段分段升压，一般灌浆段灌浆压力尽快达到设计值；

(2)接触段灌浆方法：混凝土盖板与基岩接触段灌浆采用挤压膨胀式橡胶灌浆塞进行卡塞灌浆，灌浆塞卡在基岩接触面以上混凝土中；

(3)接触段灌完后埋设孔口管，孔口管埋设待凝后进行下一段的钻孔灌浆作业；

(4)接触段以下的灌浆方法：以孔口封闭器塞于孔口，以钻杆作为射浆管，灌浆时钻杆置于距孔底不超过50cm处；

(5)孔口管段以下二或三个灌浆段，段长宜短，灌浆压力递增宜快；再以下各段段长为5m，按设计最大灌浆压力灌注。灌浆时要密切观测注意混凝土盖板的抬动情况，如抬动超过规定值，经请示设计后采取降压等适当措施处理；

(6)灌浆过程中注意调整灌浆压力和注入率相适应，当压力大于3.0MPa时，注入率宜小于10.0L/min；

(7)灌浆过程中随时转动和上下活动灌浆管，回浆要求≥30.0L/min回浆量，防止灌浆管在孔内被水泥浆凝住；

(8)每段灌浆结束后不待凝，继续进行下一段钻孔灌浆；

(9)自上而下灌浆分段灌浆法可采用循环式灌浆或纯压式灌浆，灌注稳定性浆液时可采用纯压式灌浆；

(10)自上而下灌浆分段灌浆法时，灌浆塞应阻塞在各灌浆段顶0.5m处，防止漏灌。

4.4.2 浆液水灰比和变浆标准

(1)按灌浆试验确定或设计批准的水灰比施灌，灌浆浆液由稀到浓逐级变换。帷幕灌浆时，浆液水灰比采用3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七个比级。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；

(2)当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

4.4.3 灌浆结束标准

(1)各灌浆段的结束条件为：采用孔口封闭灌浆法和自上而下分段灌浆法时，该灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1.0L/min，继续灌注30min，灌浆即可结束；

(2)当地质条件复杂、地下水流速大、浆液注入量大、灌浆压力较低时，持续灌注时间应延长；当岩体较完整、浆液注入量较小时，持续灌注时间可缩短；

(3)长期达不到结束标准时，报请设计共同研究采取适宜方法进行处理。

4.5 特殊情况处理

4.5.1 吸水不吸浆

吸水不吸浆孔段主要集中在高程634m灌浆廊道和其他部位的Ⅱ序孔以及极少数的Ⅰ序孔中。表现为灌前压水试验透水率较大，而在灌浆过程中吸浆量很小甚至不吸浆。如某灌浆段透水率194Lu，而灌浆的单位注入量仅为110.9kg/m，另一灌浆段透水率为8.13Lu，而灌浆的单位注入量仅为2.0kg/m，同时采用3∶1湿磨细水泥浆液的可灌性也较差。如此表明围岩局部细微裂隙非常发育，施工中采用3∶1经过多次湿磨过的水泥浆液，同时增加屏浆时间，更换新鲜浆液灌浆，封堵细密裂隙。

4.5.2 回浆变浓

回浆变浓的异常情况主要发生在对前期的帷幕进行补充灌浆的过程中，灌浆过程中浆液变浓时注入率一般在35L/min～10L/min之间，且灌浆以水灰比3∶1结束居多。参照规范：回浆变浓，宜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。本工程针对细密裂隙，灌浆过程中采用了精磨加工的湿磨细水泥浆液，更换新鲜浆液不少于4次，灌入新鲜浆液时间不少于1h。

5 质量检查

5.1 质量检查原则

帷幕灌浆工程的质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果分析和检测测试资料的分析，进行综合评定。

检查孔的数量不应少于灌浆孔总数的10%，一个单元工程内至少应布置一个检查孔。检查孔压水试验的时间应在该部位灌浆结束14d后进行，自上而下分段卡塞进行压水试验，采用单点法。工程质量的评定标准为：帷幕透水率不大于3Lu，检查孔接触段及其上下两段的检查孔，其透水率100%满足设计规定；其余各段的合格率不小于90%；不合格试段的透水率不超过设计规定的150%且不集中，灌浆质量可认为合格。

5.2 灌浆前后质量检查情况

对采用常规浆液的634m高程帷幕进行检查，分别布置4个检查孔进行压水试验，双层帷幕灌浆范围(孔深45m以内)透水率2Lu～4Lu，不满足3Lu合格要求，单层帷幕(孔深大于45m)透水率为6Lu～10Lu，并且有随深度增加而加大的趋势。采用湿磨水泥补强灌浆后，在634m高程帷幕布置2个检查孔进行压水试验，透水率均控制在了3Lu以内，另外对于675m高程新灌延伸帷幕，布置2个检查孔，透水率均在3Lu以内。

6 结语

针对细微裂隙及常规水泥灌浆检查不合格帷幕，采用湿磨水泥灌浆工艺，包括选用当地水泥作为灌浆原材料；湿磨设备选择常用灌浆设备，对制备的湿磨水泥浆液细度经常性监控；工艺流程采用自上而下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法；并针对常见的吸水不吸浆及回浆反浓现象，采取措施保证灌浆效果。最终经过检查，帷幕灌浆取得较好效果。