象山水库除险加固“两墙”之间砂砾石充填灌浆试验

关 鑫，王 成

(1.五常市水务局营城子灌溉站，黑龙江五常150228;2.黑河象山水电厂，黑龙江黑河164300)

1 工程情况概述

象山水库除险加固槽板式塑性混凝土防渗墙与原沥青混凝土心墙之间是约80 cm厚的砂砾石过渡层，为提高过渡层砂砾石的密实性和均匀性，以保证坝体有力的支撑防渗墙，减少墙体水平变形，增加防渗体的安全储备能力，在“两墙”之间砂砾石进行充填灌浆。

充填灌浆设计为单排，轴线桩号0+003.2m，孔距3 m，分两序孔施工，单号为Ⅰ序孔，起始桩号0+141.50m，终止孔位桩号0+402.50m，共 87孔，即 G1～G87，灌浆高程从277.00 m起至基础混凝土盖板止。灌注水泥、膨润土混合浆液，膨润土掺量为水泥的20%，灌浆压力当浆液自重压力＞0.3Mpa时，采用浆液自重压力灌浆;当浅层灌浆压力 ＜0.3Mpa时，应采用0.3Mpa，设计工程量为3 300 m。

2 试验部分

“两墙”之间砂砾石充填灌浆比较复杂，除原沥青混凝土心墙在水库运行后产生水平变位后给上游砂砾石过渡层带来空间，降低其密实度外，尚有造墙期间冲击钻机的振动、坍塌、固壁泥浆的渗透、地下水位的因素等，都使该部位砂砾石的组成、密实度等有所变化，所以在开展全面施工之前，先进行充填灌浆试验。

2.1 试验成果

1)孔斜偏差值。钻孔孔斜偏差值要求严格严禁钻孔对两墙有所损坏，孔底最大偏差不得超过15 cm，河床段孔深达48 m，则控制孔斜率为3‰。目前大坝基础帷幕灌浆，规范要求孔深50 m允许偏差2%，相差甚远，因此要求施工时应采取特殊措施，以保证孔斜率控制在3‰以内。施工钻孔采用SM165型冲击回转式潜孔钻机，跟进套管ф146 mm高猛地质管，钻杆直径ф76 mm，钻机重约2 t，经过试验段总结出一套控制孔斜办法:钻前先稳固钻机，确保立轴垂直，钻机孔深20 m内控制钻机压力、转速、进尺速度等参数，把该段作为继续向下钻进的导向段，严格控制孔斜，确保最终孔底偏差≤15 cm。试验段取最大孔深48 m，经过上述施工过程控制孔斜得到了保证，钻孔没有对两墙造成破坏，钻孔孔斜值≤15 cm是能够得到保证的。

2)孔距。孔距采用3 m，经试验注灰量Ⅰ序孔与Ⅱ序孔比值为1∶0.448，Ⅱ序孔吸浆量明显减少，说明孔距是合适的。在最终完成87孔中平均注灰量，Ⅰ序孔与Ⅱ序孔比值为1∶0.430，与试验值相近。

3)灌浆压力。试验区灌浆压力采用0.3～0.4Mpa，灌浆结束后，4个Ⅰ序孔平均单位注灰量625.9 kg/m，2个Ⅱ序孔平均单位注灰量207.7 kg/m，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔递减66.8%，灌浆效果是明显的，说明在此压力下灌浆是适宜的。另外，塑性混凝土防渗墙抗压强度不高，平均仅为5.2 Mpa，高压灌浆可能会破坏墙体。

4)灌浆配合比。灌浆配合比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1，开灌比一律采用2∶1。从试验区Ⅱ序孔灌浆资料统计分析看，2∶1结束占70%，因此2∶1稀浆灌注是必要的;Ⅰ序孔浓浆(0.5:1)结束段占73.3%，说明在Ⅰ序孔中大部分孔段需在0.5∶1的浓浆结束，所以采用上述4个比级的浆液灌注是合适的。

5)浆液变换。试验时采用基岩帷幕灌浆标准，即某级浆液注入量已达300 L以上，改浓一级，或当注入率＞30 L/min时越级变浆的变浆方法。由于砂砾石属注浆量大，一般单位注灰量达300～500 kg/m，甚至更高，远大于基岩灌浆的注入量，所以用上述标准发现变浆频率过快，不适应于砂砾石地基灌浆标准。试验发现在浆液越级变浓后大部分孔段出现了较短时间内停止吸浆现象，如G5孔的第10－13段，G7孔的第1—12段，因此越级变浆是不适宜的，应改为逐级变浓。经实践后浆液变换标准改为当同一浓度的浆液已灌入总量600 L以上，而注入率均无变化，或改变不显著时，则加浓一级，按此标准逐级变浓，或当注入率＞50 L/min时，可加浓一级，不允许越级变浆。

6)结束标准。试验段证实当孔段不吸浆后，再延长30 min，实际也基本不吸浆。另外当吸浆量＜1 L/min时，继续灌注30 min，当气温低时，灌浆管路经常出现冻堵现象，灌浆被迫中断;当气温高时，又会发生由于浆液在管内滞留时间过长而使射浆管被铸住，难以上提。经实践后改为在规定灌浆压力下，直至砂砾石层不再吸浆后，再延长5 min仍不吸浆时，可结束灌浆，事实证明，在后来灌浆中效果较好。

3 充填灌浆的质量评定

本工程共布设87个充填灌浆孔，分5个单元，最大孔深48 m，钻灌工作量3425.77 m，灌注水泥量1245.9 t。其中，Ⅰ、Ⅱ序孔单位注灰量分别为507.7kg/m和218.5kg/m，则注灰量Ⅰ序孔:Ⅱ序孔=1∶0.430，单位耗灰量较大，表明堆石体中空隙率较高，注灰量随灌浆次序增进而显著降低。进行了5个压水试验孔、41段的压水试验检查，如下表所示，所有压水试验结果均满足设计提出的10 Lu透水率标准，灌浆效果明显。

表1 充填灌浆压水试验成果表

4 结语

砂砾石材料的摩擦角比较小，碾压夯实减小其空隙率，增大其密实度比较困难，采用充填灌浆的方法填充空隙胶结骨料增大砂砾石的密实度，是一种较好的办法。虽然增加了工程投资，但能够保证工程质量。象山水库除险加固后蓄水位最高达到281.75 m，接近正常蓄水位282.00 m，但防渗体最大水平位移仅有8.2 cm，远小于设计允许值，“两墙”间充填灌浆起到很大作用。

［1］王文波，赵颖华.象山水电站除险加固工程新浇塑性混凝土防渗墙与原沥青混凝土心墙之间砂砾石过渡层灌浆设计报告［R］.长春:中水东北勘测设计研究有限责任公司，2005.