水庫大壩灌漿漿砌石壩體施工技術(shù)
1.工程概況
本水庫樞紐工程由漿砌石重力壩、輸水管道、壩后式電站等組成。最大壩高44.00m，壩頂寬5.00m，壩軸線長182.5m，壩底寬35.00m，壩頂高程1266.03m，水庫正常蓄水位為1265.03m，總庫容為1032萬m3，水庫是以灌溉防洪為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用效益的中型水利工程。工程于1997年10月建成并投入使用。建壩時，由于施工工藝粗糙等種種原因，運(yùn)行后，病險相繼出現(xiàn)，2008年9月經(jīng)相關(guān)單位安全評估為三類病險壩，列入除險加固工程。
2.壩體水文工程地質(zhì)條件
根據(jù)鉆孔揭露，壩體漿砌石塊體為粉紅色花崗巖，主要礦物有正長石、石英、及少量暗色礦物，其中塊石多為弱風(fēng)化，少數(shù)為強(qiáng)風(fēng)化，結(jié)構(gòu)松散。大多數(shù)塊石間不見砂漿，連接不密實。砌石之間多呈松散堆積狀態(tài)，鉆進(jìn)時，多數(shù)孔段無回水，壓水試驗時連水位均無法觀察到，砌石間空隙多且大，連通性極好。前期安全評估時，現(xiàn)場測得壩體密度最小為1.76g/cm3、最大的僅2.12g/cm3，壩體空隙率極高，壩體漏水嚴(yán)重，水庫不能正常蓄水。
3.壩體防滲灌漿設(shè)計
原設(shè)計壩體防滲灌漿孔為三排，排距1m,上游排在壩下0+000.1m處，下游排在壩下0+002.1m處，中間排在0+001.1m處，上、下游排孔距為2.0m，中間排孔距為1.0m，分三序進(jìn)行施工，自孔深1m開始自上而下每5m一段進(jìn)行灌漿，灌漿壓力根據(jù)試驗確定。灌漿水泥使用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。防滲標(biāo)準(zhǔn)q＜5Lu。此外，防滲體后至壩址設(shè)計了孔、排距分別為3m的壩體固結(jié)灌漿孔。
其他要求按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T5148-2001）執(zhí)行。
4.防滲體灌漿施工技術(shù)
4.1防滲體灌漿生產(chǎn)性試驗
（1）防滲體灌漿生產(chǎn)性試驗技術(shù)要求。
根據(jù)設(shè)計要求，生產(chǎn)性試驗安排在大壩左岸0+139～0+144m段進(jìn)行。防滲體灌漿試驗采用自上而下分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法，段長原則上5m一段，，但當(dāng)鉆孔回水消失，不受段長限制；灌漿壓力：上、下游排（1～6）m，壓力0.2MPa；（6～16）m，壓力0.4MPa；（16～26）m，壓力0.6MPa；26m以下0.8MPa；中間排（1～6）m，壓力0.3MPa；（6～16）m，壓力0.6MPa，（16～26）m，壓力0.9MPa，26m以下1.2MPa；分Ⅲ序逐序施工。在各段規(guī)定壓力條件下，當(dāng)注入率小于1L/min時，繼續(xù)灌注60min，灌漿結(jié)束；封孔采用導(dǎo)管將孔內(nèi)余漿置換成為水灰比0.5∶1的濃漿，而后進(jìn)行純壓式灌漿封孔。灌漿結(jié)束7天后，在試驗區(qū)適當(dāng)位置檢查孔，進(jìn)行鉆孔取芯和壓水試驗檢查，評價灌漿效果。
（2）防滲灌漿生產(chǎn)性試驗施工。
按照防滲灌漿生產(chǎn)性試驗擬定的施工參數(shù)和技術(shù)要求，完成試驗灌漿孔11個，進(jìn)尺162.78m，簡易壓水38段，灌漿段長151.78m，共注入水泥189.6t。檢查孔1個，進(jìn)尺15.5m，壓水試驗3段，壓水試驗結(jié)束后全孔灌入水泥400kg。
（3）施工時出現(xiàn)的特殊情況。
鉆孔孔口回水情況：Ⅰ序排鉆孔時全部沒有回水，中間還有少量掉鉆；上游排Ⅱ序孔及中間排Ⅲ序孔鉆孔時上部段回水情況有所好轉(zhuǎn)，有少量回水；到中間排Ⅲ序孔鉆孔時回水有明顯好轉(zhuǎn)，但是在鉆進(jìn)過程中仍有某些部位仍然出現(xiàn)回水減少，甚至消失，說明壩體內(nèi)空洞通過上、下游排Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿后仍存在少數(shù)空隙未得到充分灌注。灌漿段壩坡冒漿情況及處理：在灌漿過程中，出現(xiàn)多處漏漿現(xiàn)象。特別是剛開始對下游排Ⅰ序孔灌漿時，從下游壩坡不同高程處多達(dá)20余處出現(xiàn)冒水和漏漿。灌漿時，冒漿量較小處，隨漿液水灰比變濃，漏漿點逐漸消失，按正常灌漿方式灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)冒漿量較大，采取用水不漏和棉紗等材料嵌縫、地表封堵方法封堵，再采取低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理，灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。
灌漿段大量吸漿情況及處理方法：由于壩體裂隙、空洞較多，結(jié)構(gòu)較松散，導(dǎo)致灌漿過程中孔段吸漿量非常大，如下游排的Ⅰ序孔K21″、K23″孔，其分別灌注水泥59.5t和49.3t，平均單耗達(dá)到4.25t/m和3.18t/m。整個灌漿試驗的平均單耗為1.25t/m。遠(yuǎn)大于設(shè)計的100kg/m。
4.2防滲體灌漿技術(shù)要求的補(bǔ)充
通過防滲灌漿生產(chǎn)性試驗成果分析，結(jié)合灌漿過程中各種不同情況的處理結(jié)果，經(jīng)深入總結(jié)探討，對防滲體灌漿技術(shù)要求補(bǔ)充如下：
（1）灌漿材料。防滲體灌漿上、下游排出現(xiàn)大量吸漿時添加細(xì)砂，要求潔凈，含泥量＜3%。出現(xiàn)漏漿時摻加水玻璃，摻加比例為3％～5%。
（2）灌漿方法。大壩防滲體灌漿上游排和下游排孔先自上而下用水泥砂漿進(jìn)行充填灌漿，出現(xiàn)漏漿時摻水玻璃進(jìn)行堵漏處理，再按防滲體灌漿要求，自下而上分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法復(fù)灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。防滲體灌漿中間排采用純水泥漿自上而下分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿方法進(jìn)行灌漿。
（3）施工參數(shù)：段長原則上為5m，但當(dāng)遇孔內(nèi)鉆孔回水消失，即停即灌，不受段長限制；純水泥灌漿壓力上、下游排（1～6）m，壓力0.2MPa、（6～16）m采用0.4MPa，16m以
下采用0.6MPa；中間排（1～6）m，壓力0.3MPa，6m以下壓力0.6MPa；充填灌漿當(dāng)孔口無回水，采用摻加細(xì)砂10％～20%進(jìn)行空隙充填灌漿，一旦出現(xiàn)壩外漏漿，結(jié)合摻加水玻璃進(jìn)行，至孔內(nèi)填滿溢漿為止；漿液的水灰比，充填灌漿漿液一律為0.8∶1，摻砂量按20%左右進(jìn)行；砂漿充填灌滿至孔口返漿，充填灌漿結(jié)束。
雙液灌漿至漏漿現(xiàn)象停止，停止摻加水玻璃，再按純水泥漿灌漿要求灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。
（4）灌漿時地表冒漿處理：灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)先查明原因，根據(jù)漏漿量的大小，選用不同方法處理：如漏漿量較小，按正常灌漿方式灌至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)漏漿量較大時，暫停灌漿作業(yè)，對灌漿影響范圍內(nèi)的廊道、壩坡、結(jié)構(gòu)分縫等進(jìn)行逐項檢查并進(jìn)行封堵處理后再恢復(fù)灌漿；恢復(fù)灌漿時，采取灌注水泥砂漿加水玻璃結(jié)合低壓、限流、間歇、待凝等方法處理。
4.3防滲體灌漿效果
防滲體灌漿按照設(shè)計布置和相關(guān)技術(shù)要求，施工完成鉆孔364個，累計灌漿段長8161.08m，灌入水泥3942.5t，單位注入量483.1kg/m，砂480t，水玻璃100t。防滲體灌漿施工完成后，綜合效果表明防滲體灌漿質(zhì)量良好，達(dá)到預(yù)定效果。
（1）單位注入量逐排逐序減少明顯。先施工的下游排單位注入量914.7kg/m，上游排單位注入量643.0kg/m，后施工的中間排單位注入量193.1kg/m。序次上先施工的下游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序單位注入量分別為1189.3，1073.3，691.4kg/m，上游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分別為952.9，648.8，481.1kg/m，中間排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分別為257.8，231.7，141.8kg/m，逐排逐序減少明顯。
（2）漿砌石內(nèi)空隙充填密實。壩體隨機(jī)鉆孔容重檢測試驗，壩體容重達(dá)到2.33t/m3。此外，溢流面開挖揭露，水泥結(jié)石已基本密實地充填在空隙中，鉆孔巖芯多呈柱狀，膠結(jié)良好。
（3）壩內(nèi)防滲體檢查孔壓水試驗透水率均＜5Lu,滿足設(shè)計要求。防滲體灌漿完成14天后，施工檢查孔37個，壓水試驗190段，透水率均＜5Lu，全部合格。
5.結(jié)束語
本水庫壩體漿砌石空隙率高，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)烈，是形成加固前工程的主要病因。灌漿時漿砌石壩體到處出現(xiàn)漏漿，吸漿量大，較大地提高了除險加固工程費用。針對本水庫壩體漿砌石空隙率高，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)烈的特點，及時調(diào)整灌漿方法、灌漿材料、工藝參數(shù)、特殊孔段處理措施，從根本上保證了防滲體灌漿施工質(zhì)量。
