浅谈阿尔夏提水库左右坝肩防渗墙基础套管灌浆法的应用

摘要：本文介绍了套管灌浆法在工程中的应用，有针对性地对渗漏部位实施灌浆并取得了良好的效果，提高了水工建筑物的防渗能力。

 

关键词：帷幕灌浆；质量检查；质量控制；套管灌浆法；轴线

 

一、工程概况

 

阿尔夏提水库位于新疆博尔塔拉蒙古自治州温泉县哈日布呼镇境内，工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为四级，阿尔夏提水库大坝坝顶高程1227．18米，坝项防浪墙墙顶高程1229．1米，坝顶长度533米，坝顶宽6．o)K，最大坝高39．4)K，大坝采用沥青砼心墙防渗，大坝中部设置沥青砼防渗心墙，墙均厚0．3米，上部与L型防浪墙底连接，下部基础若坐落至基岩时设置C20砼基座，基座板宽4米，厚度为0．8)K；左右坝肩坐落在砂卵石基础时与槽孔砼防渗墙连接。

 

河床为大开挖沥青心墙防渗墙，左岸坝肩混凝土防渗墙工程设计桩号为(0+151～0—206)，砼防渗墙长361米；右岸坝肩混凝土防渗墙工程设计桩号为(0+375~0+724)段，砼防渗墙长349米，总长合计710米。岸坡覆盖层深度较厚，最深处达42．2米，采用0．45米厚的砼防渗墙，防渗墙伸入基岩面0．5米。主要施工项目有：砂卵石开挖；砂砾石回填；防渗墙混凝土C15；防渗墙成槽(不含砼墙部分)等。混凝土防渗墙设计指标为：C15F200W6。

 

左右岸坝肩基础覆盖层深度较厚，上部为砂卵砾石层，下伏基岩为泥岩砾岩互层，基岩强风化层厚3米～5米。覆盖层最深处达45米，采用0．45米厚的砼防渗墙，防渗墙伸入基岩面以下0．5米。由于补充勘探发现右岸有局部渗漏现象，勘探孔压水试验透水率在60Lu~9OLu之间，因此，采取帷幕灌浆处理。2012年增加灌浆设计和灌浆情况：左岸灌浆处理长度约50米左右，桩号为B0+085~B0+133；右岸灌浆处理长度约l1O米左右，桩号为B0+387．5~B0+500。灌浆孔布置在防渗墙的上游侧，距砼防渗墙轴线80厘米，灌浆孔单排布置，孔距为1．5米，灌浆孔深入基岩面以下5米，灌浆深度为基岩面以上沙砾石层3米，基岩面以下5米，采用接触灌浆。灌浆质量检查，按帷幕灌浆孔的10％布置检查孔，每1O个孔为一个单元，每单元布置一个检查孔，分段做压水试验，检查孔压水试验透水率≤5Lu，作为合格标准。灌前压水试验透水率在3．4～6．72_间，检查孔压水试验透水率在0．6～2．27之间，小于设计≤5Lu的要求，单元工程质量全部合格。

 

2013年初对该水库进行蓄水基础渗漏检查，发现左右坝肩基础仍存在渗漏情况。2013年补充灌浆设计情况：左岸灌浆处理桩号为BO+I55~BO一206，右岸灌浆处理桩号为BO+375~BO+724(不包括2012年灌浆处理段)。

 

灌浆孔布置在防渗墙的上游侧，距砼防渗墙轴线80厘米，灌浆孔单排布置，孔距为i．5米，灌浆孔深入基岩面以下5米，灌浆深度为基岩面以上砂砾石3米，基岩面以下基岩5米，采用接触灌浆。基岩面以上砂砾石灌浆压力为0．2兆帕～0．3兆帕，水灰比为2：1；基岩面以下基岩灌浆压力为0．3兆帕～O．5兆帕，水灰比为5：1。

 

二、工程设计变更情况

 

一是溢洪道0+071~0+083段，原设计孔底板以下至孔底全孔进行灌浆；上游另增加一排灌浆孔，溢洪道底板以下至孔底全孔进行灌浆，灌浆分三段进行，即基岩5米一段(灌浆压力0．5兆帕)，其上3米覆盖层一段(灌浆压力0．3兆帕)，再往上至溢洪道底板为一段(灌浆压力0．3兆帕)。二是在0+142．75~0+i08．25段，增加24个加密孔，孔距1．5米，砂砾石灌浆自基岩面到1225米高程进行加高加密灌浆处理，灌浆压力为0．5．~1i~fl。同时在探洞部位，基岩段灌浆深度加深为1O米～15米，根据压水试验情况进行调整为0．5兆帕～1．5兆帕，灌浆浆液采用水泥水玻璃浆液。三是在左岸坝肩0+142~0+177段，增加23个灌浆孔，孔距1．5米，砂砾石灌浆自基岩面到1226米高程进行加高加密灌浆处理，灌浆压力为0．5兆帕。同时在右岸坝肩0+142~0+177段，增)J~28个灌浆孔，孔距1．5米，砂砾石灌浆自基岩面到1226米高程进行加高加密灌浆处理，灌浆压力为0．5兆帕，灌浆浆液采用水泥水玻璃浆液。以上变更都是在检查孔取芯，测量水位、坝前水位、左右检查孔水位差的变化情况，进行分析对比，有针对性地找出渗漏异常部位，实施补灌措施的。

 

三、施工程序及方法

 

（一）施工程序

 

1．帷幕灌浆试验。先用YGL一100型履带式跟管钻机钻孔，再采用套管灌浆法白下而上进行灌浆，取得相应的灌浆参数。

 

2．套管灌浆法。套管灌浆法是利用钻孔时的护壁套管进行灌浆的方法。它的施工程序是：套管护壁钻孔一下入灌浆管一起拔套管(0．2米～O．5米)一安装灌浆塞一灌浆一再起拔套管及灌浆管(0．2米～O．5米)一安装灌浆塞一灌浆一重复上述工序，灌注至孔口(或设计高程)。

 

（二）施工方法

 

1．钻孔。帷幕灌浆试验钻孔采用YGL一100型履带式跟管钻机一次性成孔。钻孔过程中，为确保施工质量在设计要求的标准内，施工中严格控制孔深进入基岩5米，孔斜控制在1％以内。

 

2．钻孔冲洗。钻孔完成后，使用清水冲洗钻孔2O分钟，冲净孔底钻渣。

 

3．压水试验。压水试验是在裂隙冲洗后灌浆前进行，采用单点法。压力为灌浆压力的80％，压水20分钟，每5分钟测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量。其成果以透水率表示。4．灌浆。套管护壁钻进灌浆孔至进入基岩5米后终孔。然后安装灌浆塞对基岩进行灌浆；之后再分别上提套管和灌浆管，自下而上地逐段对砂砾石段进行灌浆。砂砾石段灌浆量控制：每米500千克水泥，水灰比采用2：1。基岩段灌浆水灰比采用5：l。5．灌浆段长、压力。根据先导孔灌浆试验中使用的灌浆压力，基岩面以上3米砂砾石段灌浆压力为0．3兆帕，库水位较高时，灌浆压力为0．5兆帕；基岩面以下5米灌浆压力为0．5兆帕均可以达到结束标准，因而帷幕灌浆的灌浆压力采用灌浆试验所得的灌浆压力。灌浆结束标准与封孔基岩面以上沙砾石层灌浆压力达No．3兆帕；基岩面以下灌浆压力达No．5兆帕，注入率小于2升／分钟，持续时间已达6O分钟，结束该段灌浆；灌浆孔经浓浆封孔灌浆结束后向孔内注入水泥砂浆进行封孔。灌浆过程中，未发现冒浆、漏浆等特殊情况。

 

四、施工过程质量控制措施

 

一是孔位由测量人员按设计要求用全站仪测量定位，保证孔位偏差不大于1O厘米。二是钻孔过程中，采用KXP一1型测斜仪每1O米测量一次，终孔偏斜控制在1％范围内。三是灌浆过程中对水泥浆液比重进行测试，并做好记录。四是灌浆过程中，有无吸浆量常的孔(段)。五是采用灌浆自动记录仪记录压力，流量等各项参数。六是检查孔对灌浆段采取岩芯，由地质人员进行编录装箱备查，拍照并绘制岩芯柱状图，以了解岩石经灌浆后的改善情况。

 

五、帷幕灌浆效果分析

 

（一）2O12年帷幕灌浆效果分析

 

1．灌浆注灰量整理分析。左右岸帷幕灌浆单排共109个孔，灌浆总进尺872米，水泥注入量126387。83千克，平均单位水泥注入量144．94千克／米，从单排帷幕灌浆I、II序孔单位注入量情况来看：I序孔55个，灌浆进尺440米，水泥注入量98450．1千克，平均单位水泥注入量223．75千克／米；II序孔54个，灌浆进尺432米，水泥注入量27934．73千克，平均单位水泥注入量64．66千克／米，较I序孔平均单位水泥注入量降低56％。由此可以看出，帷幕灌浆分II序施工各次序孔灌浆规律明显、递减较大。砂砾石灌浆段，I序孔55个，灌浆进尺165米，水泥注入量90539．17千克，平均单位水泥注入量548．72千克／米；II序$L54个，灌浆进尺162米，水泥注入量24965．45千克，平均单位水泥注入量154．11千克／米，较I序孔平均单位水泥注入量降低72％。由此可以看出，帷幕灌浆分1I序施工各次序孔灌浆规律明显、递减较大。基岩灌浆段，I序孔55个，灌浆进尺275米，水泥注入量7912千克，平均单位水泥注入28．77千克／米；II序孔54个，灌浆进尺270米，水泥注入量2927．71千克，平均单位水泥注入量10．84千克／米，较I序孔平均单位水泥注入量降低62．3％。由此可以看出，帷幕灌浆分II序施工各次序孔灌浆规律明显、递减较大。

 

2．检查孔压水试验分析。基岩接触段灌浆前压水试验透水率在3．4Lu~6．7Lu之间，而灌浆后检查孔压水试验透水率在0．6～2．27之间，透水率明显减少，灌浆效果明显。帷幕灌浆效果检查主要以钻孔压水试验为主，共12个检查孔，经钻孔压水试验，透水率最大值2．27Lu，最小值0．60Lu，满足设计小于5Lu的标准。帷幕灌浆检查孔压水试验透水率在0．6～2．27之间，小于设计≤5Lu的要求。

 

（二）2013年帷幕灌浆效果分析

 

1．灌浆注灰量整理分析。左岸共27个单元，帷幕灌浆单排共265个孔，灌浆总进尺2356米，水泥注入量778863．3千克，平均单位水泥注入量330．59千克／米，从单排帷幕灌浆I、II、III序孔单位注入量情况来看：I序孔65个，灌浆进尺537米，水泥注入量297352．6千克，平均单位水泥注入量553．73千克／米；II序孔66个，灌浆进尺545米，水泥注入量202013．4千克，平均单位水泥注入量370．67千克／米，较I序孔平均单位水泥注入量降低23．1％。ⅡI序~L134个，灌浆进尺1274米，水泥注入量279497．4千克，平均单位水泥注入量219．39千克／米，较II序孔平均单位水泥注入量降低41％。由此可以看出，帷幕灌浆分III序施工各次序孔灌浆规律明显，I、II、III序孔单位注入量递减较大。右岸共l9个单元，帷幕灌浆单排共186个孔，灌浆总进尺5340．62米，水泥注入量809396千克，平均单位水泥注入量151．55千克／米，从单排帷幕灌浆I、II、III序孔单位注入量情况来看：I序孔46个，灌浆进尺686米，水泥注入量4O3439．1千克，平均单位水泥注入量588．1克／米；II序$L46个，灌浆进尺686米，水泥注入量183677千克，平姻单位水泥注入量267．75千克／米，较I序孔平均单位水泥注入量降低54．5％。III序$L94个，灌浆进尺3968．62米，水泥注／k~2220千克，平均单位水泥注入量56．O1千克／米，较II序孔平均单位水泥注入量降低79．1％。由此可以看出，帷幕灌浆分III序施工各次序孔灌浆规律明显，I、II、III序孔单位注入量递减较大。

 

2．检查孔压水试验分析。基岩接触段灌浆前压水试验透水率在1．41Lug9．43Lu之间，探洞部位基岩第二段灌浆前压水试验透水率在1ILu~33．4Lu之间；帷幕灌浆效果检查主要以钻孔压水试验为主，共46个检查孔，灌浆后检查孔压水试验透水率在0．86Lu~4．06Lu之间，透水率明显减少，灌浆效果明显，满足设计小于5Lu的标准。帷幕灌浆检查孔压水试验透水率在0．9Lu～4．06Lu之间，小于设计≤5Lu的要求。

 

六、总结

 

通过原材料检测，灌浆施工记录、工序质量检查、单元工程质量检查、帷幕灌浆检查孔的压水试验检查，检查孔的压水试验透水率在0．86Lu~4．06Lu之间，小于设计≤5Lu的要求，单元工程质量全部合格。渗漏通道基本封闭，满足设计要求。一是原设计孔距合理，在岩石表层接触地段，按I、II、III序孔分段分序加密施工，保证了接触段的灌浆质量。二是由于砂砾石地层密实程度不同，个别孔在灌浆时单位注入水泥量过大，在施工过程中对类似情况的孔掺入一定量的水玻璃(水泥重量的l5％)，可节约水泥用量。对于渗漏明显的部位应采取全孔灌浆，封闭渗漏通道。三是建议水库运行后，加强坝后渗漏观测，发现问题及时进行处理。