辽宁省白石水库工程帷幕灌浆施工技术

赵 敏

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

辽宁省白石水库工程帷幕灌浆施工技术

赵 敏

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

白石水库位于辽宁省北票市，是在多泥沙的大凌河干流上修建的唯一骨干工程。地理位置属于北方严寒地区。坝型为碾压混凝土重力坝。坝基多为玄武质安山岩、火山岩系罗系土门子组砂页岩组成，坝基处理应采用帷幕灌浆技术，将不同的断裂构造进行补强。

帷幕灌浆；施工技术；质量标准；效果分析

1 概 述

白石水库位于大凌河干流中下游的北票市境内，水库始建于1995年，1996年5月主体工程开工，2000年汛后正式下闸蓄水，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养鱼等综合利用的大型水利枢纽。帷幕灌浆于1998年9月8日开始进行，1999年11月5日全部完成。

2 帷幕灌浆工程施工

2.1 防渗帷幕的设计

1)试验孔设计：本次试验为生产性试验，试验区分别选择在21#、24#坝段和20#、25#坝段，前两段为GIN法试验区，后两段为常规法试验区。其中20#、21#坝段为地质条件较差坝段，24#、25#坝段为地质条件较好坝段。

2)帷幕灌浆孔的设计：根据地质勘测资料，满足大坝功能要求，设计为：0#～7#、24#～26#、29#～31#坝段及两岸地面为单排孔；8#～23#、27#～28#坝段为双排孔。除灌浆试验坝段部分孔距为1.5m外，其它孔距均为2m。帷幕灌浆孔的孔深原设计河床廊道部位为30m，两岸斜坡廊道为33～35.5m，后经《99—48设计补充通知单》变更为：先导孔深入凝灰质砾岩的深度≤0.5m，其它所有钻孔(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔、检查孔等)孔底进入安山岩的最小深度≥2m。根据这一原则每个坝段以先导孔情况来确定，即先导孔孔深见凝灰质砾岩<30m的，帷幕孔深至凝灰质砾岩顶面上2m处为止；先导孔孔深见凝灰质砾岩>30m，帷幕孔深则定为30m。

2.2 施工概况

包括大坝廊道和两岸地面帷幕灌浆，本工程从1998年9月8日开始施工，至1999年11月5日竣工。实际完成工作量钻灌总进尺15304m，其中包括灌浆孔岩石进尺11308m、混凝土进尺2615m；检查孔岩石进尺1163m、混凝土进尺218m。总灌入水泥量141.9t。

2.3 施工工艺及方法

白石水库坝基防渗帷幕灌浆施工方法采用“小口径钻孔，自上而下逐段钻灌，孔口封闭，孔内浆液循环，不待凝，不冲洗，高压帷幕灌浆”施工工艺[1]。

施工流程为：钻孔—冲洗—压水—灌浆—钻灌下一段—终孔验收—封孔。施工顺序为：双排孔先钻灌下游排，后钻灌上游排；各排孔先低序后高序孔施工。导孔及检查孔均做正规压水试验，Ⅰ序孔灌浆前还要做简易压水试验。压力除第1段为0.3MPa外，其余均为1MPa。

2.3.1 灌浆压力

帷幕灌浆设计最大压力采用4MPa，后经98—57设计修改为3MPa。即：第1段—第2段分别采用1、2MPa，第3段以下均为3MPa。灌浆压力还要根据不同的注入率作相应改变。灌浆开始时将压力迅速提高到2MPa或<2MPa，>2MPa时以0.5MPa/min增压控制，灌浆过程中不允许降压。

2.3.2 浆液的浓度与变换

水泥的浆液浓度采用为5个等级，即：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1。在灌浆过程中遵循由稀变浓的原则逐级变浓，但灌注率>30L/min时或某段次累计注入同一水灰比超过300L或灌浆时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，可越级变浓。

2.3.3 灌浆结束标准及封孔要求

帷幕灌浆应同时满足下述两个条件后，方可结束。①在设计压力下，注入率≤1L/min时，延续灌注时间≥90min；②灌浆全过程中，在设计压力下的灌浆时间≥120min。每钻孔灌浆结束后，经监理人员验收签字后方可封孔，封孔要求为：将射浆管下到孔底，自射浆管注入0.5∶1的水泥浆，徐徐提升射浆管，使射浆管出口始终处在水泥浆中，直到把孔内残浆液全部排出为止，然后用纯压式灌浆封孔，用最大的灌浆压力，持续灌浆>2h，然后用孔口封闭器将孔口封闭，待凝24h，水泥沉淀后，孔口托空部分用1∶1∶1的水泥砂浆捣实。

2.3.4 灌浆记录要求

灌浆记录包括压水记录一律采用自动记录仪记录，自动记录仪是长江水利水电科学研究院生产的GYJ-II、III型记录仪。自动记录仪由懂技术责任心强的专职人员管理操作，自动记录仪显示并打印出工作的时间、压力、注入量、累计注入量、透水率等实际工作数据。并经监理、公司、生产单位三级质检人员验收，认定签字生效[2]。

2.4 质量标准及质量评定

白石水库帷幕灌浆质量标准为：防渗帷幕透水率<3Lu。

根据国家水电部颁发有关标准和合同文件有关规定以及监理单位下发的要求和办法，对帷幕灌浆工程进行4个级别质量评定，即：单孔、单元工程、分部工程、单位工程。评定结果均在95%以上。

2.5 检查孔压水试验分析

2.5.1 检查孔的施工要求

按规范和设计要求检查孔的数量应为灌浆孔的10%，1个坝段或1个单元工程内，至少应布1个检查孔。检查孔自上而下分段进行正式压水试验，第1、2段各为2m，以下各段各为5m。检查孔的第1、2段透水率均≤1.0Lu，余下的10%显示的透水率≤2.0Lu。

2.5.2 检查孔的数据统计及评价

0#～31#坝段共打检查孔47个，合计进尺1254.7m，压水共270段。结果检查孔的透水率(Lu)都很低，其中0～0.1区间段数为248段，占总段数的91.8%，0.1～0.5区间段数20段，占总段的7.4%。最大区间值为0.5～1，只有2段，占总段的0.8%。透水率之低，说明灌浆效果很好，完全满足设计标准。两岸坝肩地面帷幕灌浆共打检查孔3个，压水段各段透水率均<0.1Lu。

2.6 注入量资料分析

白石水库帷幕灌浆共为32个坝段，划分为25个单元。其中0#～2#、3#～5#、6#～7#、29#～31#坝段为合并单元外，其余每个坝段为一个单元，两岸坝肩地面帷幕灌浆5个单元，共计30个单元，除地面灌浆外，整个工程双排孔有18个坝段，单排孔有14个坝段。本报告分别以单排孔和双排孔两个部分，以序为单位统计出其单位注入量，见下表。合计得出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序和平均单位注入量及递减比，分别为：①单排孔注入量：22.8、8.9、9.1平均值11.4，递减比：1:0.42:0.43；②双排孔下游排，注入量：49.7、15.3、12.6平均值21.4，递减比：1:0.3:0.25；③双排孔上游排，注入量：45.3、9.3、6.9平均值7.5，递减比：1∶0.21∶0.15。

无论排序间，孔序间单位注入量大部呈下降趋势，因Ⅱ、Ⅲ序孔注入量都不大，所以它们之间比值关系大小已无实质意义，说明I序孔灌浆效果已很显著。各坝段各序单位注入量成果见表1。

从表1中同时也显示看出某些坝段的I序孔单位注入量比较大，如24#、26#坝段的I序孔分别为75.1kg/m、55.9kg/m；双排孔下游排的13#、16#、17#、18#、21#坝段的I序孔分别为71.7kg/m、90.8kg/m、142.5kg/m、221.2kg/m、75.6kg/m。其它排序单位注入量都不大，一般为5～20kg/m。较大单位注入量基本都出现在单排孔的I序孔，或双排孔下游排的I序孔，这本身恰恰说明了灌浆效果是明显的。分析这些孔序单位注入量比较高的原因，除21#坝段发育有F96-1、F96-2两条(组)断层外，其它坝段均为非断层区，说明这些坝段注入量较大是基岩裂隙较发育造成的。查阅灌浆资料注入量较大部位一般在基岩10m深度内，少数>10m深度。说明了地质条件的差异和可灌的不均匀性。

表1 各坝段各序单位注入量成果表 kg/m

3 结 语

共总结出以下4点：①本工程通过普通灌浆法和GIN灌浆法试验对比,结果证明，GIN法应在可灌性较大工程地质区域积极推广。②小口径金刚石钻头钻进造孔，高压循环灌浆工艺形成帷幕是可靠的。③灌浆采用自动记录仪记录，可随时掌握灌浆效果的各种数据，快速而准确，对保证工程质量起到了重要作用。④采用科学有效的管理手段，推广使用先进设备和方法，是保证工程质量，提高经济效益的重要保证。

[1]朱伟.泰克泽水电站大坝基础帷幕灌浆试验中的有关问题释疑[J].水利水电施工，2011(01)：54-57.

[2]李维朝，梁铎，蔡红，等.堤坝帷幕灌浆效果评价[J].中国水利水电研究院学报，2012，10(03)：214-218.

1007-7596(2014)03-0082-03

2013-07-14

赵敏(1976-)，女，辽宁铁岭人，工程师，研究方向为水库工程建设、管理等。

TV543

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