会泽县长菁水库灌浆试验及质量控制分析

肖恒发 李祖全 潘建丽

摘 要：在会泽县长箐水库水库工程施工过程中，利用灌浆技术将一定配比的浆液压入到钻孔的岩层裂隙中，当浆液胶结硬化后可以有效的提高水库坝体的抗渗性和整体性能，增强水库基础的承载力、密度和防渗性。本文将根据合理的固结、帷幕灌浆布置、灌浆压力、最优水灰比、浆液稠度、压力与浆液变换等技术参数，推荐合理的施工方法、施工程序、工艺参数等。

关键词：灌浆;试验;质量

1 工程概况

会泽县长箐水库设计规模为小（一）型水库，水库蓄水主要满足灌溉、人畜饮水，兼顾下游防洪防汛及生态用水。水库总库容119.7万m3，兴利库容93.8万m3，主要建筑物由拦河坝、溢洪道、输水（兼导流）隧洞 及引水管道组成。水库建成后年供水103.5万m3，可新增灌溉面积3730亩，解决及改善水库下游4484人的饮水安全问题。

2 灌浆试验区的选择

为了使本灌浆工程設计所选用的各种参数更符合工程实际，根据设计要求，对长箐水库进行灌浆试验任务。根据坝体、坝基、坝肩地质条件，布置三个固结灌浆试验区，试验一区为趾板左岸，桩号为0+060.0～0+078.0，试验二区为趾板河床左岸部位，桩号为0+096.0～0+114.0。试验三区趾板河床右岸部位，桩号为0+126.0～0+136.0。布置三个帷幕灌浆试验区，试验一区位于左岸，灌浆里程0+150～0+162，布置高程位于趾板高程△2279.6～▽2284.2m。试验二区位于河床位置，灌浆里程0+186～0+198，布置高程位于趾板高程2270.5m。试验三区位于右岸，布置高程位于趾板高程△2303.06～▽2310.34m。

3 钻孔施工

3.1 钻进方向及方法

灌浆试验分固结灌浆试验和帷幕灌浆试验，固结灌浆钻孔同排孔距为4m，帷幕灌浆钻孔孔距为1.5m。试验段采用XY—2PC型液压钻机钻进，开孔孔径为Φ91～Φ110㎜，终孔孔径为Φ91～Φ75㎜。

3.2 钻孔冲洗

试验采用清水脉冲式冲洗钻孔冲，冲洗压力为灌浆压力的80%，冲洗时间一般10～20分钟，直到孔口回水澄清5～10分钟为止。冲洗结束后，下测绳二次探孔，试探孔底岩粉是否小于0.2米，若小于0.2米，则取钻压水灌浆;反之则下钻冲洗或打捞淤积，直到淤积小于0.2米为止。

4 压水试验

施工中对I、II、III序孔所有孔段进行灌前简易压水试验，取得岩层透水率情况资料，以便在施工中选择起始水灰比或预测水泥用量。检查孔压水试验按设计要求进行，采用三个压力阶段五点法进行。压水压力一般为灌浆压力的80%，如该值大于1MPa采用1MPa。压水试验流量稳定标准按规范相关要求执行，取最后的流量值作为计算值，成果以透水率q表示。

5 灌浆施工工艺

5.1 施工顺序

按照“先固结后帷幕，先下游排后上游排，先钻灌I序孔，后钻灌II序孔，再钻灌III序孔，循序渐进，逐序加密”的原则施工。

5.2 灌浆压力

固结灌浆压力按0.15～0.3Mpa进行试验，在灌浆过程中，多数孔当压力还未达到0.2Mpa时，浆液从趾板上游混凝土与开挖基岩接缝处冒出，经过多次间隙灌浆后才能结束，所以固结灌浆压力应在0.2Mpa左右，最大不得超过0.3Mpa。帷幕灌浆压力第一段采用0.3Mpa，第二段采用0.4～0.5Mpa，以下每段增加0.3Mpa，最大不得超过2Mpa。

5.3 灌浆方法

按设计要求或灌浆实际情况，固结灌浆采用孔口封闭纯压式灌浆法，帷幕灌浆原则上采用自上而下循环式或孔口封闭循环式灌浆法。但在实际施工过程中多数孔内由于承压水较大，毕浆后取钻时浆液会被承压水挤出孔内，灌浆效果较差，所以后期改为纯压式分段灌浆法，灌浆结束后可使浆液在孔内和裂隙中稳固一段时间后在取出止浆塞。

5.4 灌浆段长

固结灌浆由于灌浆段长为5米，故采用全孔一次性灌浆法;帷幕灌浆在趾板与基岩结合段段长为2～3米，其余每个灌浆段长度原则上宜采用5米，特大吃浆和严重垮孔处可适当缩短灌浆段长;在遇透水性较微时可适当加长灌浆段长，但不宜大于10米。

5.5 灌浆材料及浆液的选定

水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，经出厂检验、进场复检，水泥质量满足设计及规范要求。进场水泥保持新鲜，做到先进库先用，受潮结块的不得使用。从出厂到使用时的存放时间要求少于3个月。浆液的浓度按水灰比（重量比）控制，固结灌浆选定为3：1、2：1、1：1、0.5：1等四个比级，帷幕灌浆选定为5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1等六个比级，由稀至稠逐级调配使用。用5：1、3：1引导，2：1、1：1主灌，0.7：1、0.5：1用于特殊情况处理及封孔。

5.6 灌浆的施工控制

5.6.1 非特殊情况，应保持灌浆进程连续不中断地灌注。

5.6.2 不合格或已损坏的压力表严禁使用，压力表和管路之间设置隔浆装置。

5.6.3 灌浆栓塞应具有良好的膨胀性和耐压性能。

5.6.4 灌浆过程中严密监测抬动变形情况。

5.6.5 浆液变化。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比;当每级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或变化不显著时，应改浓一级水灰比;当注入率大于30L/ min时，根据具体情况越级变浓。灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，灌浆工作方可结束。

5.7 封孔

钻孔终孔段灌浆结束后，根据基岩灌浆段数多少采用“自下而上分段压力灌浆法”进行封孔。每段长10～15米，灌浆压力采用栓塞所在段的压力值，浆液浓度用0.5：1的水泥浆液，钻孔非灌段未封满部分，应采用“置换法”封孔，即下入钻杆距未封满的孔底0.5m处利用机械进行压力封孔，让孔内清水清浆排除，浓浆溢出方能结束封孔，若浆液下沉应继续补浆封填，直至全孔封满不再下沉为止。封孔结束后在孔口留注标记，以备查考。

6 质量控制及效果

6.1 灌浆试验实施过程中，严格按照规范及设计要求进行，各道工序严格把关，按“三检制”要求检查。

6.2 直观效果：固结灌浆结束后，孔距为4m时检查孔压水试验结果不达到设计要求，孔距调整为2m并重新补灌后开展帷幕灌浆施工，帷幕灌浆的第一、二段也可作为固结灌浆的补强，灌浆过程中浆液已不再从趾板与岩层接缝处冒出。

6.3 检查孔检查：综合固结、帷幕检查孔压水试验成果资料可看出，当固结灌浆孔孔距4m，排距2.4m時，检查结果达不到设计要求，当固结灌浆孔孔距2m，排距2.4m时，在不做帷幕灌浆的情况下，也未能达到设计要求，最终经过帷幕灌浆后，实际形成了3排固结孔，排距为1.2m，固结灌浆检查孔压水试验结果合格，防渗效果满足设计要求。帷幕灌浆采用全孔封闭灌浆法实施时，由于承压水压力较大，最大反向压力实测为1.0Mpa，检查孔压水试验结果不满足设计要求，灌浆效果较差，经参建各方共同研究调整为纯压试分段灌浆法，并适当加大灌浆压力后，检查孔压水试验结果满足设计要求。

6.4 检查孔岩芯观察：由于本工程坝址区岩层为泥质白云岩与内碎屑白云岩夹藻类白云岩，强度较低，钻孔取芯相当困难，采取岩样均为碎屑砂砾，无柱状体，采取率较低，对质量评价无实际价值。但根据钻孔情况，检查孔钻进速度明显慢于试验孔，说明岩体经过灌浆充填和挤压后得到了明显改善。

7 结语

7.1 开孔孔径为Φ91～Φ110mm，终孔孔径为Φ75～Φ91mm，可满足本工程的灌浆质量要求。

7.2 固结灌浆压力采用0.15～0.3Mpa，最大不得超过0.3Mpa;帷幕灌浆压力第一段采用0.3Mpa，第二段采用0.4～0.5Mpa，以下每段增加0.3Mpa，最大不得超过2.0Mpa，可满足本工程的灌浆施工质量要求。

7.3 水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，灌注纯水泥浆，浆液的浓度按设计技术要求实施，可满足本工程的灌浆质量要求。

7.4 固结灌浆采用孔口封闭纯压式灌浆法，帷幕灌浆采用自上而下分段纯压式灌浆法灌注，可满足本工程的灌浆质量要求。

7.5 固结灌浆孔采用全孔一次性灌浆法;帷幕灌浆在趾板与基岩结合段段长为2m，第二段段长为3m，其余每个灌浆段长为5m，特大吃浆和严重垮孔处适当缩短灌浆段长，可满足本工程的灌浆质量要求。

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[4]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014） 。

作者简介：李祖全（1981年10月—），男，汉族，云南省曲靖市麒麟区人，本科，工程师，国家注册监理工程师、水利造价工程师、二级建造师，从事水利工程监理工作。

作者简介：肖恒发（1986年5月—），男，汉族，云南省昭通市巧家县人，本科，工程师，从事水利工程勘察设计与施工管理等相关工作，于2013、2018、2019年年度考核为优秀并评为先进工作者。

作者简介：潘建丽（1977年4月—），女，汉族，云南省曲靖市会泽人，本科，工程师，从事水利工程管理工作。