帷幕灌浆初期防渗效果检测中压水试验的应用

胡小云

(江西赣禹工程建设有限公司，南昌 330209)

0 引 言

帷幕灌浆对防渗处理工艺要求较高，且属于隐蔽性工程，很难直接进行灌浆加固效果的检验，为加强其施工质量控制，必须在帷幕形成后进行防渗效果检测。压水试验是探查岩土工程岩层裂隙及渗透性的常用方法，通过压水试验以测定帷幕结构透水性、试验段透水率参数，为岩体渗透特性评价及帷幕灌浆防渗效果检测提供基础资料。压水试验边界条件较为复杂，在进行试验压力、渗透系数和岩体透水率等参数确定时，通常在计算模型及边界条件设置中予以简化处理，可能引起相关参数取值与工程实际状态一定程度的偏离，为此，必须通过相应统计学手段检视偏离程度，以保证试验结果的准确性。

1 工程概况

中坊水库位于广昌县城东面约3km处，座落在盱江镇顺化村的雷公湾盱江支流长桥港上，坝址以上控制流域面积131.6km2。水库枢纽工程等别为Ⅲ等，永久建筑物为3级，水库死水位140.00m，相应库容210×104m3；水库正常蓄水位159.00m，相应库容1750×104m3；设计洪水位159.58m(P=2%)，相应库容1828×104m3，校核洪水位162.17m，相应库容2255×104m3。属于以灌溉为主，兼顾防洪、发电、养殖、水土保持等综合利用的中型水库。现状溢洪道位于中坊水库主坝与副坝之间，距主坝大坝右端50m，控制段采用宽顶堰，有闸控制。溢洪道场址区地下水类型主要为基岩裂隙水，第四系孔隙潜水不甚发育，溢洪道衬砌混凝土强度不满足现行规范要求；进口段左边墙、泄槽段底板和两侧边墙和挑坎存在裂缝、破损等质量缺陷。此次除险加固主要折除重建溢洪道控制段，并在控制段两侧设刺墙，控制段底板及刺墙底进行帷幕灌浆。

2 试验准备

2.1 试验目的

各灌浆孔帷幕灌浆初期全孔应进行压水试验，试验目的主要在于了解地质条件、岩层分布和在灌浆压力下岩层吸浆量的情况、检查各次序灌浆孔的透水率值在灌浆次序增加而逐渐减少的规律；了解各段的灌浆变化情况、有无异常的变化，如有异常以便采取相应的措施；通过压水试验检验灌浆方法的适用性及灌浆段长；了解各灌浆段在灌浆前的渗透性，便于备料和浆液初始配合比设计。

2.2 试验设备

中坊水库溢洪道控制段底板及刺墙底帷幕灌浆压水试验主要采用XY-1A型油压钻机并配备直径89mm的金刚石钻具；止水栓塞则使用单管顶压式栓塞；供水设备选用出水均匀、压力稳定的水泵，并在其出口处安装容积至少5L的稳压空气阀；量测用压力表应反应灵敏，且卸压后指针能快速归零；流量计必须能在1.5MPa压力下正常运行，且其量测范围必须与水泵出力相吻合。

3 试验过程及结果

压水试验是在裂缝冲洗后灌浆前24h内分段进行，水压按照灌浆压力的80%确定，当水压超出1MPa时，则按1MPa水压力进行压水试验。压水试验孔可与先导孔结合使用，并按先导孔数的10%为压水试验孔。在压水试验设备安装完成后通过调节阀以调整试验段压力，待压力达到预定值后稳压。根据水表所显示的流量按照1min的时间间隔观测，并待流量无明显变化时进行流量数据的分析：五次流量读数内最大和最小值之差若低于最终流量值的10%，则应结束试验，取流量最终值为试验值。重复进行上述步骤，直至完成对应孔段压水试验[1]。

3.1 可灌性检测

水库溢洪道因地质条件、工程规模、施工水平等不同，防渗处理要求也不尽相同，在帷幕灌浆初期为获得合理的控制参数，必须结合工程所处岩层进行分区，明确试验地点，展开压水试验，保证试验位置的合理性及试验结果的代表性。在中坊水库溢洪道堰顶及刺墙顶0+126.32-0+133.54及0+185.36-0+225.40段按照4.5m间距布设试验孔位，并按照三点五段法进行压水试验，以验证溢洪道控制段底板及刺墙底基岩层的可灌性[2]。

裂隙冲洗和压水试验结果是岩体裂隙发育及透水性的反应，根据试验所得出的注水量，进行帷幕灌浆加固深度及分段灌浆压力值的验证。该水库溢洪道各次序孔透水率分布情况试验结果详见表1。

表1 各次序孔透水率分布情况

根据以上对各次序孔透水率分布情况的统计及透水率频率曲线的分析可以看出，该水库溢洪道岩体透水率主要分布在10-100Lu区间，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔岩体透水率在相应区间占比分别为62.5%、66.67%和47.06%。试验结果表明该加固段岩层裂隙发育，且局部地质条件不良，通过帷幕灌浆可起到一定的防渗加固效果。

3.2 压力-流量关系曲线

针对该水库溢洪道除险加固段YS1检查孔压水试验结果绘制其压力-流量关系曲线，具体见图1，并从裂隙状态及流态两个方面进行渗漏情况分析。结果表明，YS1检查孔01段为层流型，裂隙压力小而未发生明显变化；02段为充填型，裂隙状态改变且部分受微小颗粒堵塞而处于半封闭状态；03-08段均为紊流型，压力流量为非线性关系，但裂隙状态变化不大。压水曲线在试验过程中并未出现明显冲蚀和扩张，表明裂隙在压力作用下并未出现弹性扩张和渗透增大等情况，且岩体基本呈半封闭状态，灌浆效果和质量有保证[3]。

图1 YS1检查孔压力-流量关系曲线

帷幕灌浆工程量大，对全部钻孔取芯样检查并不现实，为此，主要根据设计要求进行该水库溢洪道待加固段帷幕灌浆初期防渗质量检查孔取芯数量的确定。对于YS1检查孔而言，当设计压力取0.3MPa、0.6MPa及1.0MPa时，流量以正相关趋势变动，但吕荣值较为稳定，始终不超过5Lu。结合压水试验结果和地质芯样进行帷幕灌浆质量的综合评定，YS1检查孔压水试验检测统计结果(表2)表明，该水库溢洪道待加固段岩体渗透性和压力-流量关系曲线分析结果基本一致。

表2 YS1检查孔压水试验检测结果统计

4 结 论

综上所述，水库大坝溢洪道帷幕灌浆加固属于隐蔽性工程，考虑到水库大坝溢洪道岩层具有较大的可变性，帷幕灌浆施工及其与岩层间的作用机理较难把握，故灌浆加固质量事故出现率也较高，压水试验是当前灌浆施工技术参数确定、质量控制及防渗效果检测的主流技术，其基本不会对大坝基岩岩层产生大规模扰动；且对各个孔段均进行压水试验，样本容量大，能获得大量的基础数据，试验结果可靠；检测结果在试验结束后立即产生，对帷幕灌浆施工过程指导性强。