大坝帷幕灌浆施工图_三道湾大坝帷幕灌浆施工及效果分析

　　[摘　要] 文章以甘肃省三道湾大坝除险加固工程主坝帷幕灌浆施工为例，阐述了帷幕灌浆施工工艺，提出了灌浆效果评价的方法。　　[关键词] 帷幕灌浆 施工工艺 压水试验 灌浆成效
　　一、概况
　　三道湾大坝位于张掖市的南部，Ⅱ级水利枢纽工程。工程于2001年开工，2003年建成。原设计标准为100年一遇设计，500年一遇校核，正常蓄水位90.0m。经过四年多的运行，坝体出现多处渗水，且集中在右坝头及溢洪道右岸处。主坝地质构造相对简单，主要地层为燕山期花岗岩、蛇纹岩及千煤岩等。燕山期花岗岩一般来说裂隙发育张开而且连通性又较好，透水性较强，故燕山期花岗岩是本次灌浆施工的主体。
　　二、施工任务
　　本次施工的主要任务是：在坝底桩号为0-183.05～0-120.50及0+137.60～0+205.60范围内的基岩进行帷幕灌浆。
　　右坝段：0+137.60～0+205.60布单排孔，孔距2.5m，布51个灌浆孔；左坝段：0-120.50至溢洪道左岸布两排孔，排距1.5m，孔距2.5m，布孔50个；溢洪道：布16个孔，为单排孔，孔距为2.5m；溢洪道右岸至0-183.05共布168个孔，孔距为2.5m，终孔深度原则上以进入弱风化岩5m，如遇微风化岩即止，本次帷幕灌浆共285孔钻孔深度为10195.75m。
　　帷幕灌浆在该部位结束14天后施工质量检查孔，孔数为灌浆孔总数的10％左右，通过压水试验检查灌浆效果。
　　三、施工设备及灌浆材料
　　机械设备选用：Xu－100型钻机14台，SNS型与250/50型灌浆泵4台，6台功率2.2kw供水泵BW-200，水箱2台，卷扬机1台，JW180高速双层灰浆搅拌机3台，17m3柴移式空压机1台，50KW柴油发电机1台，JZC－350型砼搅拌机1台，100t拔管机一台等。
　　灌浆材料：采用425号的普通硅酸盐水泥。
　　四、施工工艺说明
　　1.钻孔
　　施工前依据设计图纸放样布孔，钻机就位后，校准孔位及孔号，孔位偏差应不大于10cm，开钻前钻机应垫平并校水平，每排孔分三序施工，采用自上而下灌浆，分序加密的原则。
　　钻孔开孔径为Ф110mm，终孔孔径Ф75mm.钻孔必须钻到设计孔深度；若钻进遇软弱夹层或产生塌孔集中漏水，须做好施工记录。在灌浆前用压力水进行孔壁冲洗和岩石裂隙冲洗，其标准是孔口回水澄清5min即可，冲洗压力不大于灌浆压力的80%，岩石裂隙冲洗后，孔内的沉渣厚度不超过20cm。
　　2.压水试验
　　压水试验工作包括洗孔、水位测量、仪表安装和压力流量观测等步骤。压水试验前应测定地下水位。
　　压水试验压力为灌浆压力的80%，压水试验采用单点法，压入流量稳定标准，在稳定的压力下，每5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，最终值作为计算值。
　　3.灌浆施工
　　（1）灌浆工艺。灌浆采用“自上而下，分段造孔，孔口封闭，循环灌浆”的灌浆工艺。
　　（2）灌浆孔施工程序。开孔钻进至基岩面（孔径Ф110mm）→下孔口管（套管Ф110mm）→分段钻基岩到孔底（Ф75）→校孔深，测水位→洗孔，清孔→灌浆，达到结束标准终止灌浆→封孔。
　　（3）灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1等七个比级。开始灌浆水灰比5：1。
　　（4）灌浆浆液变换原则。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比，当某一比级浆液的注入量已达到300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变和改变不显著时，应改浓一级，当注入率大于30L/min时，根据具体情况可越级变浓。
　　（5）灌浆结束标准，满足以下两个条件可终止灌。a.在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌浆60min。b.若注入率不大于1L/min时，延续灌注时间不少于90min，灌浆全过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于120min。
　　（6）灌浆孔封孔均采用压力灌浆封孔法
　　4.特殊情况及处理措施
　　（1）漏浆
　　灌浆时出现漏浆的主要原因如下：裂隙发育井相互沟通；受地下水流动的影响，使地上形成一通道并与灌浆孔相通；有较大的溶洞。所造成的危害有以下几种：灌浆压力达不到要求，帷幕线难于形成；浆液孔内裂隙难于灌入，影响灌浆质量；浆谈流失，造成浪费。
　　（2）孔与孔之间串浆
　　灌浆孔与孔串浆的主要原因如下：岩层裂隙发育并相互串通，或坝上松散，使灌浆孔与邻近孔之间直接或间接相通，造成浆液通路；邻近钻孔一起施工，土层内应力尚未消除，造成孔壁坍塌，使岩土内原状结构被破坏，一经浆液挤压便从邻近钻孔串出；灌浆路堵塞或压力表失灵，判断不准确，造成灌浆压力超大。所造成的危害有以下几种：使灌浆无法继续迸行，停灌后灌不进浆或因待凝后重新扫孔，影响工期；浪费灌浆材料；影响其他串浆孔的钻进及灌浆质量。
　　（3）灌浆中断
　　灌浆中断的主要原因如下：灌浆管堵塞、破裂或接头崩脱；灌浆设备发生机械故障；仪表失灵；止水塞止不住水而发生孔口返浆；停水、停电或附近爆破时躲避等。所造成的危害有以下几种：灌浆中断后单位吸桨量比中断前明显减小，甚至不吸浆。特别是浆液中水泥颗粒的沉淀和浆液的凝固使灌浆无法继续进行，影响灌浆效果；当中断时间较长时，止水塞被固在孔内，起拔困难，造成事故；由于灌浆不合要求，需重扫孔，延误工。
　　（4）灌浆孔斜
　　灌浆孔斜的主要原因如下：地质条件不良；技术条件不适宜；操作方法不当等。所造成的危害有以下几种：会加剧孔内的掉块、坍塌，甚至会造成卡钻、埋钻等现（下转第240页）象；增大钻具折断事故发生的机率，而出现断杆后会影响处理孔内事故的复杂性，甚至出现报废孔的现象。 　　（5）预防措施
　　根据以上帷幕灌浆主要出现的技术问题，本文从以下几个角度进行采取不同的处理措施。a.针对漏浆的预防措施。在钻进过程中，如发现大裂隙或溶洞应做好详细记录，灌前投入泥球、细砂等，以此填充和堵塞漏道（洞）。采用低压，浓浆起灌，或采川自流式灌注。b.针对串浆的预防措施。加大孔序之间的施工间距，进行跳打钻孔，待邻近钻孔灌注后1～2d才施工附近的钻孔，并保持孔壁完整。采用多级升压法灌浆，即压力从小到大逐级增加，待第一级压力灌注30m加后如没有发现串浆再升到第二级压力，直至达到设计压力。使用自山而下分段灌浆，使其在上部灌完后待凝24h后再钻进下一段。管路畅通，仪表准确，压力均匀平稳。c.针对灌浆中断的预防措施。选用符合要求的输桨管材，连结牢固，使用前无堵塞，无破损。选用性能较好的灌浆设备，保证在规定的最大灌桨压力下能长时间的连续运转，用后清洗干净。仪表淮确并及时维修。止水要严密，灌前用压水检查，如孔日返水则重新止水。灌浆工程所用水、电宜设专线，并安排专人看管。
　　五、灌浆成效分析
　　1.工程量
　　完成钻孔285孔，总进尺10195.75m，水泥用量250t。
　　2.成效
　　帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，在该部位灌浆孔施工灌浆结束14天后进行压水试验。压水试验采用单点法，帷幕灌浆检查孔应采取岩石芯，计算获得率并加以描述。对灌浆孔的封孔质量进行抽样检查，压水试段长度控制不大于10.0m。压水试验结果表明：29孔的透水率均小于3Lu，范围值为0.29～2.70Lu，平均值1.40Lu，说明灌区岩石透水率已满足防渗标准和设计要求（透水率不大于3Lu）。
　　六、结语
　　在施工过程中，严格执行帷幕灌浆施工技术规范和“三检制度”，确保了帷幕灌浆施工的成效。经过两年多的运行观察，大坝在高水位无渗漏现象，实践证明帷幕灌浆是成功、有效的，从而大大提高了水库运行安全性。
　　参考文献
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