水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程壩肩帷幕灌漿施工技術(shù)

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  賈宇珍 一、工程概況 龐莊水庫(kù)位于汾河支流烏馬河上,壩址位于山西省太谷縣窯子頭龐莊村上游1.0km處。水庫(kù)于1971年動(dòng)工興建, 1974年11月竣工。該水庫(kù)是一座具有灌溉、防洪、發(fā)電及養(yǎng)魚(yú)等綜合效益的中型水庫(kù)。需進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。 工程由“水利部山西水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院”設(shè)計(jì),“山西省水利水電建設(shè)監(jiān)理公司”監(jiān)理，山西省水利建筑工程局承建。壩肩帷幕灌漿工程可分為:工前試驗(yàn)、左壩肩和右壩肩帷幕灌漿三部分。 二、帷幕灌漿工程施工 （一）施工工藝 帷幕灌漿工藝流程見(jiàn)下圖： 鉆孔灌漿的施工程序是：Ⅰ序孔    Ⅱ序孔    Ⅲ序孔   檢查孔 （二）帷幕灌漿孔位布置 帷幕灌漿的軸線測(cè)定是布孔的首要工作,它直接關(guān)系到防滲帷幕座落位置和其尺寸等準(zhǔn)確與否,該工程帷幕灌漿軸線和高程水準(zhǔn)控制點(diǎn)的測(cè)定是由水工局項(xiàng)目部委派專業(yè)測(cè)量人員測(cè)定的。鉆孔進(jìn)行了統(tǒng)一編號(hào)。 （三）鉆孔 本工程帷幕灌漿鉆孔采用100型和150型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)，鉆頭選用Ф91mm金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆進(jìn)孔深為（61.00－77.15）m,按單排布孔,排內(nèi)分三序進(jìn)行。 1、鉆機(jī)定位準(zhǔn)確，立軸垂直；開(kāi)孔孔位偏差值不得大于10cm；鉆孔時(shí),段長(zhǎng)、孔徑、孔深必須按規(guī)定要求進(jìn)行；孔斜對(duì)灌漿質(zhì)量至關(guān)重要,鉆孔過(guò)程中每5m進(jìn)尺便測(cè)斜一次,發(fā)現(xiàn)孔斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求便重新掃孔糾偏,使孔底的偏差值不得大于下列規(guī)定值：  孔深（m） 20 30 40 50 60 >60 最大允許偏差值（m） 0.25 0.50 0.80 1.15 1.50 另定 2、對(duì)設(shè)計(jì)和監(jiān)理工程師要求的取芯鉆孔,其巖芯按取芯次序統(tǒng)一編號(hào),填牌裝箱,并繪制鉆孔柱狀圖和進(jìn)行巖芯描述。 3、試驗(yàn)施工時(shí)，采用“高壓脈動(dòng)沖洗法”洗孔，帷幕灌漿孔（段）因故中斷時(shí)間間隔超過(guò)24h者應(yīng)在灌漿前重新進(jìn)行沖洗。 （四）壓水 施工中均按自上而下分段卡塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)。所有灌漿孔都按簡(jiǎn)易壓水（單點(diǎn)法）進(jìn)行，檢查孔采用五點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)。 （五）制漿材料 帷幕灌漿的漿液為純水泥漿液，主材為水泥,采用了山西省文水縣新星水泥廠“文峪河牌”32.5普通硅酸鹽水泥。經(jīng)過(guò)水質(zhì)檢驗(yàn)灌漿時(shí)用庫(kù)區(qū)水。水泥在制漿時(shí)采用重量稱量法，其稱量誤差小于5%。 （六）漿液攪拌 水泥漿液必須攪拌均勻，拌漿時(shí)使用普通攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不少于3min，漿液在使用前過(guò)篩，從開(kāi)始制備至用完時(shí)間小于4h。 （七）灌漿 1、灌漿方法 灌漿采用自上而下分段卡塞法，孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管底部距孔底不大于50cm。所有鉆孔段長(zhǎng)均按每5-6m為一段進(jìn)行施灌。特殊情況下可適當(dāng)縮短或加長(zhǎng),但不得大于10m。 2、灌漿壓力 循環(huán)式灌漿，壓力表安裝在孔口回漿管路上。 灌漿段次 孔深（m） 灌漿壓力（Mpa） 備注 1 0-5 0.1 每段按5m劃分，若段長(zhǎng)變化，其壓力值隨之調(diào)整?？咨畲笥?5m后均采用1Mpa。 2 5-10 0.3 3 10-15 0.5 4 15-20 0.8   3、灌漿漿液水灰比 灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級(jí)變換。水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌水灰比　　　　　　　采用5:1。 4、灌漿施工漿液變換標(biāo)準(zhǔn) ⑴當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。 ⑵當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入漿量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)。 ⑶ 當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)施工具體情況，可越級(jí)變濃漿液灌注。 ⑷灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)措施處理。 5、灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 自上而下分灌漿，在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60min，或不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90min，灌漿可結(jié)束。 6、灌漿孔封孔 每個(gè)帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后，會(huì)同監(jiān)理工程師及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的灌漿孔采用“分段壓力灌漿封孔法”并結(jié)合人工水泥砂漿封孔。 7、特殊情況處理 對(duì)意外的機(jī)械故障、停水、停電、孔內(nèi)事故、自然因素、地層漏漿串冒等,施工前必須對(duì)此有強(qiáng)有力的防犯和應(yīng)對(duì)措施,一旦意外情況發(fā)生,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員便可妥善處理,使工程順利恢復(fù)正常施工。 ⑴灌漿過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理。 ⑵帷幕灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可同時(shí)進(jìn)行灌漿，應(yīng)一泵灌一孔。否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。 ⑶灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，可按下述原則進(jìn)行處理： A、應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。 B、恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)使用開(kāi)灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級(jí)的水泥漿繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應(yīng)逐級(jí)加濃繼續(xù)灌注。 C、恢復(fù)灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。 ⑷灌漿段注入量大，灌漿難于結(jié)束時(shí)，可選用下列措施處理： A、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿； B、漿液中摻加速凝劑； C、灌注穩(wěn)定漿液或混合漿液。 ⑸灌漿過(guò)程中如回漿變濃，宜換用相同水灰比新漿進(jìn)行灌注，若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，即可停止灌注。 8、灌漿施工的質(zhì)量控制 根據(jù)全面質(zhì)量管理的科學(xué)理論,影響質(zhì)量的因素為“人、機(jī)、料、法、環(huán)”。為了對(duì)施工質(zhì)量做全盤控制。嚴(yán)守質(zhì)量“三控制”的原則, , : （1） 鉆灌前質(zhì)量控制 思想準(zhǔn)備，技術(shù)準(zhǔn)備，機(jī)具準(zhǔn)備，材料準(zhǔn)備。 （2）鉆灌過(guò)程質(zhì)量控制 A、嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。 B、灌漿過(guò)程中嚴(yán)格控制灌漿壓力、水灰比、變漿標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)灌標(biāo)準(zhǔn)等。并嚴(yán)把灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)關(guān)，使灌漿過(guò)程中所有的施工參數(shù)均控制在設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的范圍內(nèi)。 C、質(zhì)檢員要經(jīng)常深入現(xiàn)場(chǎng)，做到“三勤”，即腳勤、眼勤、嘴勤，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。 （3）灌漿結(jié)束后質(zhì)量控制 A、質(zhì)量控制實(shí)行“三檢制”，三檢結(jié)束后，監(jiān)理工程師最后檢查驗(yàn)收、簽證評(píng)定。 B、堅(jiān)持執(zhí)行質(zhì)量一票否決制，上一道工序未經(jīng)檢驗(yàn)合格簽證，不得進(jìn)行下道工序的施工。 C、對(duì)質(zhì)量事故處理必須堅(jiān)持“三不放過(guò)”原則。 9、認(rèn)真做好原始記錄 帷幕灌漿工程系地下隱蔽工程，灌漿質(zhì)量效果的判斷主要是依*各種記錄資料，因此施工的全部原始記錄必須認(rèn)真做好。 10、帷幕灌漿施工中的安全問(wèn)題 我們?cè)谑┕ぶ惺冀K把安全工作放在一切工作之首位,在向職工技術(shù)交底的同時(shí),也對(duì)職工進(jìn)行了安全思想教育,制定并頒發(fā)《安全技術(shù)操作規(guī)程》,成立了安全組織機(jī)構(gòu),設(shè)有專職安全員,隨時(shí)隨地檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的安全問(wèn)題,使職工在生產(chǎn)中始終樹(shù)立安全第一的生產(chǎn)意識(shí),使得我們安全順利地完成了該標(biāo)段灌漿施工任務(wù)。 三、帷幕灌漿完成工程量 龐莊水庫(kù)壩肩帷幕灌漿工程施工從2004年11月19日起, 2005年8月22日止,總歷時(shí)276天,實(shí)際施工純歷時(shí)208天。左右兩壩肩帷幕灌漿工程共完成59個(gè)單孔,質(zhì)量檢查孔6個(gè),全工程從左岸向右岸循序總計(jì)劃分為12個(gè)單元工程。其中:鉆孔總進(jìn)尺3986.86m,灌漿總進(jìn)尺2226.50m,,水泥注入量230799.97kg,全工程平均單位注入量103.66kg/m;檢查孔總進(jìn)尺407.80m,透水率0.17—2.58Lu。 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 帷幕灌漿試驗(yàn) 項(xiàng) 1 鉆孔進(jìn)尺 m 3986.86 灌漿進(jìn)尺 m 2226.50 檢查孔進(jìn)尺 m 407.80 四、帷幕灌漿工程施工的資料整理與成果分析 （一）資料整理 1、原始記錄 灌漿施工的原始記錄資料按統(tǒng)一的施工程序把各個(gè)單孔以“單元工程量報(bào)審表 → 單元工程質(zhì)量評(píng)定表 → 單元工程施工質(zhì)量報(bào)驗(yàn)單→灌漿造孔工序質(zhì)量檢驗(yàn)表 → 灌漿工序質(zhì)量檢驗(yàn)表 → 鉆孔測(cè)斜成果表 → 鉆孔柱狀剖面圖 → 鉆孔記錄表 → 壓水試驗(yàn)綜合記錄表 → 壓水試驗(yàn)原始記錄表 → 灌漿工程壓水試驗(yàn)P—Q曲線表→ 灌漿試驗(yàn)綜合表 → 灌漿作業(yè)原始記錄表”循序逐一編排并進(jìn)行了整理與校核裝訂，以單元為單位將資料統(tǒng)一裝盒，以備存檔。 2、成果資料 在整理校核原始記錄的基礎(chǔ)上，計(jì)算填寫了各種成果記錄表，繪制了帷幕灌漿竣工綜合剖面圖。具體資料如下： （1）工程完成情況表 （2）檢查孔壓水試驗(yàn)成果一覽表 （3）各次序孔灌漿成果表 （4）灌漿分序統(tǒng)計(jì)表 （5）灌漿成果一覽表 （6）各次序孔單位注入量頻率曲線和頻率累計(jì)曲線圖 （7）各次序孔透水率頻率曲線和頻率累計(jì)曲線圖 （8）檢查孔壓水試驗(yàn)透水率頻率曲線和頻率累計(jì)曲線圖 （9）灌前各次序孔和檢查孔壓水試驗(yàn)透水率頻率曲線和頻率累計(jì)曲線圖 （10）帷幕灌漿竣工綜合剖面圖 （11）灌漿材料檢驗(yàn)資料 （12）檢查孔巖芯柱狀圖 （二）資料的成果分析 1、從鉆孔和灌漿的原始資料與成果資料看,本次施工均能按“試驗(yàn)成果”和有關(guān)技術(shù)規(guī)范及要求標(biāo)準(zhǔn)正常施工,施工中沒(méi)有出現(xiàn)異常情況。說(shuō)明本工程施工工藝合理,技術(shù)可行,能滿足工程要求和保證質(zhì)量的。 2、從灌漿資料中可以明顯看出,所有灌漿試驗(yàn)孔其平均單位注入量均隨著灌漿次序的增加而顯著減小,特別是Ⅲ序孔灌后,檢查孔的單位透水率,較灌前更是有極大的減小,該工程最后檢查孔透水率為0.17— 2.58Lu,均滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的小于5Lu標(biāo)準(zhǔn),這表明灌漿工程質(zhì)量效果是良好的,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證的。 3、從待凝14天后檢查孔鉆取的巖芯樣品看，巖石裂隙被灌漿水泥結(jié)石充填密實(shí)，水泥結(jié)石強(qiáng)度良好，這表明經(jīng)灌漿后防滲帷幕必將完整連續(xù)，牢固可*。 4、從整個(gè)灌漿孔最后結(jié)束的漿液配合比看，多數(shù)孔段均系以稀漿灌漿結(jié)束，這表明該工程壩基巖石中細(xì)小裂隙較多，屬可灌性較好的巖層。 5、通過(guò)帷幕灌漿全面質(zhì)量檢查所取得的數(shù)據(jù)說(shuō)明,帷幕灌漿起到了明顯的防滲作用,足已達(dá)到所要求的相對(duì)不透水的要求。 五、帷幕灌漿工程質(zhì)量效果的評(píng)定 全工程壩肩帷幕灌漿總計(jì)59個(gè)單孔,共劃分為12個(gè)單元,其質(zhì)量全部合格,合格率為100%,其中優(yōu)良單元為 11 個(gè),優(yōu)良率 91%。該工程按上述驗(yàn)收評(píng)定結(jié)果被最后評(píng)定為優(yōu)良工程。 六、帷幕灌漿施工的體會(huì) 太谷縣龐莊水庫(kù)壩肩帷幕灌漿工程不僅為帷幕灌漿在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工進(jìn)行質(zhì)量控制積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為控制和保證質(zhì)量提出了發(fā)展方向。