水库加固防渗处理技术探讨

　　摘要：帷幕灌浆技术是处理地基与防渗的一种重要技术,在许多工程中都采用了此技术，极大地提高了工作效率，是一种很好的、值得推广的施工方法。本文对帷幕灌浆技术在水库加固中应用进行论述。
　　关键词：水库；除险加固；防渗施工
　　前言
　　近几年，随着我国土坝病险水库安全状况的日益受关注，有越来越多的土坝病险水库地基通过帷幕灌浆技术处理得到有效加固。在地基防渗处理中，帷幕灌浆是较为常用的施工手段，通过周密、准确、合理的设计和施工，水库大坝形成了完整、连续的防渗帷幕，使大坝坝体的结构牢固度得到增强，有效保障了水库的安全运行。
　　一、概况
　　某大坝主坝最大坝高55．5m、长3603m，副坝最大坝高32．5m、总长2693m，除2号副坝坝顶高程为159．35m外其余均为159．50m。坝顶宽4．0--7．1m，坝顶防浪墙顶高程161．3m。地质勘测表明，主坝右岸坝段桩号2+800—3+210上游灌浆帷幕存在质量缺陷且坝基扬压力比较大，为防止此坝段坝基渗流条件恶化，对该坝段基础进行防渗处理。即在主坝上游坝坡布置一“┏”形防渗线，与原有帷幕线相连，将原帷幕缺陷段左端封闭起来。
　　二、帷幕灌浆施工技术
　　1灌浆实验
　　虽然国内也有砂卵石层灌浆的经验，但国家尚未有坝基砂卵石层灌浆规范，为寻求出适合砂卵石地质条件的合理的灌浆参数、有效的灌浆工艺、经济的工程投资进行灌浆试验。灌浆实验确定帷幕灌浆工程施工工艺、灌浆方法(自上而下、孔口封闭、孔内循环灌浆)及相关参数：各灌浆段灌浆压力，灌浆分段段长(≤3m)；帷幕灌浆设计顶线和底线；灌浆原材料及浆液配比；灌浆孔的分序(分为I序和Ⅱ序两序孔)；排距与孔距(排距2．8m，孔距3．2m)。
　　2施工平台
　　施工平台平面布置为一“┏”形的折线。平行坝轴线的施工平台长560m，垂直坝轴线的施工平台长175m，平台填筑完成在平台表面浇筑C15素混凝土，形成混凝土盖板，厚度不小于20cm，并在平台中心线位置支模浇筑排水、排浆沟。
　　3工艺流程
　　帷幕灌浆施工工艺流程，如图1所示。
　　
　　一般灌浆孔工艺流程
　　
　　
　　先导孔和检查孔工艺流程
　　图1帷幕灌浆工艺流程
　　4帷幕灌浆钻孔
　　帷幕钻孔采用XY一1I型地质回转钻机造孔，金刚石(或合金)钻头。由于防渗帷幕位于坝体内部，所以灌浆钻孔分为坝体空钻段和坝基钻孔灌浆段。上部坝体空钻段采用埋设89钢管隔离，下部砂砾石坝基进行钻孔灌浆。
　　5孔位布置
　　帷幕灌浆主要分为3排孔施工即X排、S排与Z排，3排孔帷幕轴线总长为660．8m。在帷幕轴线拐点两侧及水中端的附近分别布设了4排孔即A、B、C与D排，4排孔的帷幕轴线长度均为25m，4排孔帷幕轴线总长为75m。3排与4排帷幕灌浆孔的排距均为2．8m，孔距均为3．2m。帷幕灌浆孔总计719个，其中平行段有536个、垂直段有183个。在平行段布设先导(或取芯)孔共计l9个，垂直段布设先导(或取芯)孔共计8个，总共布设先导(或取芯)孔27个。在平行段布设检查孔共计54个，垂直段布设检查孔18个，总共布设检查孔72个。先导孔(或取芯孔)和检查孔均采用单点法压水试验并取芯，如图2所示。
　　
　　图2帷幕灌浆帷幕轴线拐点孔位布置
　　6布孔要求
　　严格按照设计提供的基准点与相关数据进行测量，布设控制网点，并实行多人复核制，具体放样孔位时要进行多方位的校核与复核测量，开孔前由现场值班员进行复核后方可开孔，确保孔位准确无误。钻机安装需周正、水平、稳固，并定期采用水平尺进行立轴垂直度的校正，确保钻机前后和左右4个方向均满足设计要求的角度。定期用KXP一1型测斜仪进行测量校正，调整立轴方向与位置。
　　7粘土水泥浆液比
　　帷幕灌浆的浆液采用的是粘土水泥浆液。且覆盖层钻孔采用粘土泥浆护壁，因此在施工现场建立了红粘土制浆站和水泥制浆站。
　　PO．42．5普通硅酸盐水泥和附近的粘土制成混合浆液作为帷幕灌浆浆液。粘土水泥浆液比级为3个比级依次为(粘土：水泥：水，说明：本比级为质量比)1：1：6，1：1：4，1：l：3，灌浆液应由稀到浓逐级变换。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。
　　当某一比级浆液注入量已达300L以上或灌注时间已达1h、而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L／min时，根据具体情况，可越级变浓。
　　8防护措施
　　(1)由于垂直段灌浆平台伸人库区水中，因抛填的红土卵石边坡经水浸泡和风浪冲刷容易坍塌，为防止边坡坍塌，需进行必要的防护。
　　(2)根据设计孔深及孔内情况，钻孔需埋设护壁套管隔离不灌段。防止孔壁坍塌。
　　9灌浆方法
　　灌浆采用“自上而下的孔口封闭、孔内循环式灌浆法”。采用XY一11型地质回转钻机造孔，通过埋设89预埋钢管并注浆待凝。封住灌浆段以上非灌浆区域，以防灌浆过程中发生非灌区渗漏情况，然后采用60～76钻具对各灌浆段逐段进行钻灌，终孔验收后，先对终孔段灌浆，然后进行全孔灌浆。对先导(或取芯)孔及检查孔在灌浆段还应进行取芯和单点法压水试验。
　　10封孔措施
　　采用“置换和压力灌浆封孔法”。各灌浆段全部灌浆结束后采用0．5：1的纯水泥浆液对孔内浆液进行置换后，进行全孔封孔灌浆；灌浆孔结束后，对试验区内的检查孔采用76钻具自上而下进行钻孔取芯及单点法压水试验及灌浆，检查孔终孔段压水灌浆结束后进行全孔封孔，封孔方法同灌浆孔。
　　11灌浆压力
　　灌浆压力第一段为0．3MPa，第二至四段为0．5MPa，第三至六段为0．6MPa，第七段以后为0．7MPa。
　　12灌浆结束标准
　　当注入率不大于lL／min时，继续灌注90min．灌浆即可结束。当注入率不大于O．4L／min时，继续灌注60min，灌浆即可结束。
　　三、特殊情况处理
　　由于工程垂直段帷幕灌浆轴线大部分在水中，且因抛填的红土卵石中大部分土被水冲走，水中基底为淤泥，使得施工平台地基松散，易沉陷，覆盖层卵石深度最深可达28m．因此造成用常规钻孔方法不成孔的困难。为解决成孔问题另外采用了3套施工工艺，先后进场了3套与施工工艺配套的设备与材料，3套施工工艺的施工方法依次为：“重锤跟地质管施工法”“地质薄壁管回转钻进跟管施工法”“跟管钻机跟管施工法”。投人设备和材料，最终解决了不成孔、功效低和易沉陷等技术难题。
　　1含砂量较大地层的钻灌
　　含砂量较大的地层(或砂层)往往吸水不吸浆，对此可采用适当加大灌浆压力及适当改变水泥与粘土的比例采用稀浆灌浆的方法进行施工。
　　2失浆地层的钻灌
　　在孔隙率大地层钻进过程中将会出现严重失浆现象。在此地层钻进过程中。为避免发生烧钻、塌孔等孔内事故，可采取小钻压、低转速、大泵量冲洗液的钻进方法，并结合从孔口填粘土捣实、填水泥黏土球(直径3～5cm)以及注浆堵漏待凝等措施。
　　对失浆地层的灌浆施工可采用缩短灌浆段长的施工方法进行施工，或发现大量失浆即停钻灌浆处理。
　　3灌浆“抱管”的预防及处理
　　拟采用“旋转式孔口封闭器”。预防灌浆过程中“抱管”埋钻事故的发生。
　　4大漏量处理
　　对于砂砾石灌浆中的大漏量，除了采用提高浆液的浓度、降低灌浆压力或限量灌注、间歇灌浆、多次复灌等措施外，还可在浆液中加入速凝剂或高效堵漏剂或灌注水泥砂浆等方法处理。
　　四、施工中的环境保护
　　水库周边环境优美，为确保施工中有效进行环境保护制定了环境保护水土保持措施，强化环境管理。在规定地点进行弃浆碴，严禁乱填乱弃。防止弃浆碴对周围环境的污染。污水废浆不能直接向库内排放，在施工平台上游侧布置排污沟，在上游排和中间排之间布置粘土浆沟，在上游侧布设5个集污坑，集污坑只作集污作用，将排污沟汇集过来的污水随时泵送至沉淀池进行沉淀。在临时道路与右坝肩的交点附近修建沉淀池，施工污水经沉淀池沉淀，泥水分离后经排污泵排放至下游排水沟，沉渣用反铲捞起，用自卸汽车运至指定弃渣场堆放。
　　五、结束语
　　综上所述，水库除险加固工程帷幕灌浆采用“自上而下的孔口封闭、孔内循环式”灌浆法，封孔措施采用“置换和压力灌浆封孔法”。工程垂直段帷幕灌浆轴线大部分在水中，且因抛填的红土卵石中大部分土被水冲走，水中基底为淤泥，使得施工平台地基松散，易沉陷，造成用常规钻孔方法不成孔的困难，需要准备多套施工方法应对不成孔、功效低和易沉陷等技术难题。帷幕灌浆工程结束后，新建防渗帷幕与原有防渗帷幕相连接，在坝体内形成了一道有效的防渗体。

《水库加固防渗处理技术探讨》

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