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1、1富地营子水库大坝基础帷幕灌浆冬季施 工摘要：富地营子水库位于黑龙江省黑河市境内的公别拉河上游河段。水库大坝坝基座落于海西期花岗岩体上。坝基基础节理发育，并分布有数条较大的断破碎带，岩石透水性强。基础帷幕灌浆主帷幕采用单排、直线悬挂式布置，基础孔距 2.0 m。施工顺序采用分序钻灌逐渐加密的原则，灌浆采用孔口封闭，自上而下分段循环灌浆的方法施工。岩石完整性较差的地段，进行特殊的处理。 关键词：帷幕灌浆 施工 冬季 岩石 渗漏 1、概述富地营子水库坝址距西沟水库尾约 9km 是公别拉河上的西沟水库上游的一个阶梯水库。工程所在区域地处高纬度，属寒冬带气候，冬季漫长寒冷，从 10 月末至次年 4 月
2、下旬为封冻期，封冻天数达 160 天左右，最大冻深 1.8m，最大冻土厚度可达 2.57m，设计库容为 965105m3,拦河坝为沥青混凝土心墙堆石坝，属三级建筑物。大坝长度 1305m, 最大坝高 27.0m, 帷幕灌浆总工程量为 6882.5m。2、坝基工程地质特性左岸主要岩性为花岗岩；河床及右岸为辉石橄榄岩与辉石安山岩。较大断层破碎带有：分布于左岸溢洪道闸基附近的 F1,F3 断层，其中，F1 断层破碎带宽 10m 左右，主要由 13cm 的碎块，糜棱岩夹灰绿色碎石组成。该断层破碎带风化较深。F3 断层，宽 11 m，分布于左岸坝头。由鳞片壮碎屑夹碎块和断层泥组成。河床右岸坝基断层破碎带
3、分布较多，较大的断层有 F4、 ，F5，F2 等。其中，F4 断层2分布于右岸坝肩引水洞附近，破碎带宽度达 10m 左右，主要由长状构造岩和碎裂岩组成。F5 断层宽 23 m，由片状碎裂岩夹碎屑组成。F2 断层破碎带宽1315m，为坝址区最大的断层破碎带。由灰白色断层泥、麋棱岩和碎块岩组成。3、帷幕灌浆的设计3.1 帷幕灌浆形成、孔距和孔深主帷幕采用单排、直线悬挂式布置，基本孔距为 2.0m，在断层破碎带处则于主帷幕中心线的上游侧增加一排加强帷幕，并在主帷幕中心线的下游侧设一排固结灌浆孔，其基本孔距为 2.0m。同时在断层破碎带部位宜先进行加强帷幕灌浆和固结灌浆，然后再进行主帷幕灌浆。主帷幕灌
4、浆孔深，据上述坝基地质条件，河床及右岸断层破碎带分布较多，岩石节理发育，完整性较差，尤其右岸坝肩和引水管附近地段岩石破碎严重。故河床和右岸坝头部位主帷幕和加强帷幕灌浆孔深度，一般为基岩面下 10m；右岸坝肩处岩石节理发育，风化较深，其灌浆深度至基岩面下 15m ;河床左岸坝基帷幕灌浆孔深度一般为基岩面以下 6.0m 左右。3.2、钻灌顺序及灌浆方法帷幕灌浆施工顺序采用分序钻灌逐渐加密的原则，主帷幕灌浆的施工采用分三序钻灌。即序孔孔距 8.0m、序孔孔距为 4.0m、序孔孔距为 2.0m；至于加强帷幕灌浆和固结灌浆孔施工则分二序钻灌。即序孔孔距为 4.0m、序孔孔距为2.0m。帷幕灌浆采用孔口封
5、闭，自上而下分段循环灌浆的方法施工。在地质条件较好的坝段，亦可采用自下而上分段灌浆方法。具体由施工监理工程师与地质工程师确定。3.3、帷幕灌浆段长度与灌浆压力3灌浆的段长与灌浆压力，不同的序别和段次，灌浆段长和灌浆压力有所区别，各段次段长的压力见表 1表 1 单位：MPa 灌浆类型灌浆段（自上而下）1（接触段）23帷幕灌浆序孔0.30.60.9序孔0.30.640.9序孔0.30.60.9固结灌浆0.30.64、帷幕灌浆的施工4.1、冬季帷幕灌浆保温措施河床段是冬季施工应做好防寒保温工作，在灌浆工作面搭设保温大棚，棚内生火保温，提高灌区内的温度。 4.1.1 棚内保温1） 第一段：消除浮冰段段
6、长 30 米，用五彩布将仓号分隔成 2 个 15 米，每 15 米段先架设 5 个保温柴炉将清除段保温，保温棚内温度在 0以上，将砼表面的浮冰、草袋、塑料布掀除干净，为施工作好准备。2） 第二段：施工段段长 30 米，采用 10 个柴炉取暖，保证棚内温度在 5以上，灌浆设备周围加设 4 个保温煤炉 。3） 第三段：养护段对已完成灌浆工程的最后几个孔口进行养护保温，灌浆口用塑料布及草袋分层覆盖，外设保温煤炉 ，养护 2 天。4.1.2、机械保养：1）、钻机：除在棚内保温外，当钻机停钻、检修时，另设两个 1000W 碘钨灯，对钻5机机油底壳、操作手柄分别直射加温，保证机械正常使用。2）、灌浆机械：
7、将煤炉集中在灌浆机械周围，以保证其周围温度，灌浆结束后对灌浆泵拆除放水。4.1.3、材料加热1）、水泥：提前将 525#水泥运入仓号中，靠近灌浆设备及火炉附近。2）、水：采用水箱内设 6 个 2000W 电棒加热，使其温度一直控制在 1040之间，保证灌浆用水温度。4.2、钻机采用 DK300 型油压钻机，5975mm 金钢石钻头造孔，钻孔必须保证铅直，其孔位偏差、主帷幕孔不超过 10 厘米，加强帷幕孔及固结孔不超过 15 厘米。钻孔的终孔应符合设计要求，孔内残留岩石和沉淀物不应超过 20 厘米。帷幕孔钻进时，对孔内的各种情况，均应该详细记载，作为分析钻孔情况的依据。若发现集中漏水，应立即停止
8、钻，待查明渗水部位及原因并经处理后再进行钻进。钻孔结束待灌、灌浆结束待加深时，孔口均应采取妥善措施加以保护。4.3 孔壁冲洗及简易压水试验。对灌浆孔在灌浆前应进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，以提高灌浆效果。成孔后采用导管通入压力水流从孔底向孔外冲洗的方法冲洗孔壁，冲洗至回水清净。并延续10min 为止。冲洗压力采用通段灌浆压力的 70%80%。但不超过 1MPa，冲孔后采用单点法进行压水试验。4.4 灌浆4.4.1 灌浆材料灌浆所采用的水泥为 525#的普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过 80um 方孔筛的6筛余量不大于 5%（重量计）。水泥应保持新鲜，受潮结块者不得使用。水泥在使用前要经检验合格后才能
9、使用。必须注意不得在同一灌浆段中使用不同厂家或不同标号的水泥。4.4.2、制浆方法：因帷幕灌浆采用分段分序的施工特点，故采用分散制浆法，由各灌浆机组配备一套 400L 的制浆设备，灌浆时各机组自行制浆。水泥浆制备后尽快使用，四小时后的剩余浆，废弃。4.4.3、灌浆方法采用孔口封闭自上而下循环灌浆方法进行灌注，以 6 分焊管为射浆管，射浆管下至距孔底 0.5m 处，此法可以使各段重复灌浆，对提高灌浆质量有利。4.4.4、灌浆压力的控制灌浆开始后，在保证有回浆的前提下，尽快升至设计灌浆压力。其整个过程均在设计压力下完成，灌浆过程均有专人看守压力表，并有专人掌握制浆情况。4.4.5、浆液浓度的选用与
10、变换按水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94），本工程灌浆浓度为 6 个比级，即水灰比为 5：1、3：1、2:1、1：1、0.8：1、0.5：1。变换灌浆浓度的原则是，各段的初始灌浆浓度均为 5：1。当灌浆压力保持不变而灌入量均匀减少时，或灌入量不变而灌浆压力均匀生高时不得改变浆液浓度，当某一级浆液浓度、浆液灌入量累计达 400L，但浆液压力和浆入量均无改变或改变不显著时，则应提高一级浆液浓度；当出现灌浆中断或提高一级浓度后灌浆量突减，则注意降低一级浆液浓度。4.4.6、灌浆结束封孔灌浆结束标准有两个，当满足其中一个即可结束灌浆。灌浆段灌入量小于或等于71L，且在设计压力下继续 60
11、分钟；灌浆过程中，如回浆浓度，降低一级浓度灌注，回浆浓度应变浓，即可结束灌浆。封孔采用纯压力式，即以压力为 11.2Mpa 灌入水灰比为 0.5：1 的浓度封堵，屏浆后 120 分钟结束；等沉淀后再投水泥球，捣实。4.4.7、灌浆中事故处理灌浆发生冒浆时，视具体情况采用封堵或降低压力的方法处理；机械故障致使灌浆中断时间超过 30 min，应重新扫孔、冲孔后灌浆。对于灌浆由于事故原因孔深不够者，可视具体情况在原孔位附近补打或用检查孔方式加以解决。5、施工中遇到的问题：5.1、地质构造的不良综合对帷幕效果的影响：坝区的构造线主要为 NE 及 NW 向与坝线呈斜交，灌浆时浆液的扩散主要沿构造方向扩散
12、，而沿坝轴线方向影响较小，为此，在单排孔的情况下，因达不到要求的扩散半径而造成帷幕效果不好。因受地质条件的影响，构造发育岩石破碎钻孔时常发生严重塌孔，而且数量较大，采用根管钻进、水泥加速凝剂封孔后重新开孔。有较大断层破碎带，分段灌浆、灌浆塞卡不住，经监理工程师同意采用综合灌浆。5.2、吸水不吸浆坝区岩石属于基性的辉石橄榄岩，此种岩石比重大，强度高，性脆，受构造节理裂隙发育，岩石破碎形成的构造破碎带宽度较大，一受挤压岩石多呈糜棱岩化，灰禄色由高苓土岩石碎屑（13mm）及破碎岩块组成，这种糜棱岩石灌浆中常吸水不吸浆，灌浆效果极差，灌浆时回浆浓度现象经常发生，另在完整岩石中灌浆后钻孔仍有承压水反出也
13、说明这一点。5.3、裂隙承压水对灌浆质量的影响8在灌浆中发现河床段，普通存在裂隙承压水，经几次简易测试水头 2.0m 左右（相当于河水位流量 100200mL/g）。 由于裂隙承压水的顶托，灌入的水泥浆易被推出，所以灌浆后的封孔就尤为重要。5.4、地下水的温度对灌浆质量的影响这次河床段的灌浆工作正是严冬的情况下施工的，气温在-10-25之间，实测的地下水温 11.5，为此水泥浆液在地层中凝固的时间较长，由于裂隙压力的流动，甚至可能会造成水泥浆的失败。这可能是由于水温及地下水流动所造成的。5.5、吸浆量特别大灌浆时无压力耗浆量特别大，施工时采用 0.5：1 的浓浆进行间隙灌浆，同时注入13%的速
14、凝剂进行速凝，反复数次。6、帷幕灌浆质量与效果评价检查帷幕灌浆质量与效果的标准，根水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94）和富地营子水库沥青混凝土心墙堆石坝与溢洪道基础帷幕灌浆施工技术要求规定，经帷幕灌浆后，坝基帷幕检查孔岩石在压力为 0.4Mpa 作用下，当压力试验透水率10Lu,即视为合格；另外可以从序次单位耗灰量随序次增加而递减的规律来衡量。6.1、灌浆前后坝基岩石透水率比较帷幕灌浆前据序孔的 200 多段压水试验成果表明沥青混凝土心墙堆石体基础强风化岩石的透水率普遍偏大，10Lu 以上者达 90 多段，其中主要沿强风化岩顶部与心墙基础混凝土盖板结合部位分布，即沿接触带渗漏，其透
15、水率多为15Lu20Lu，最大达 216.4Lu。其余坝基强风岩石透水率为 5.0Lu15Lu，最大达931.9Lu。河床地段一般为 6.0Lu20Lu, 最大达 39 Lu。右岸一般 10 Lu 25 Lu，最大达 100 Lu。经帷幕灌浆后，据近 70 个检查孔 170 余段压水试验结果，10 Lu 者，仅占 10%左右，为保证工程质量，进行补充灌浆，补充灌浆后，压水试验检查全部合格。6.2、各序次孔单位耗灰量及耗灰比对各段单位耗灰量按序次统计结果表明，岩石比较完整地段，各序次孔单位耗灰比下降不显著；岩石完整性较差的地段，各序次孔的单位耗灰量及耗灰比下降比较明显。7、结论大坝基础灌浆在冬季施工，因受水温、气温、施工条件各方面的影响，施工质量虽然得到了保证，但是、经济上费用较大，为此应尽量避免在冬季进行施工。通过沥青混凝土心墙堆石坝帷幕灌浆施工后，可以看出大坝基础防渗已形成。经业主、监理单位评定合格率为 100%、优良率大于 95%。本工程帷幕灌浆的施工质量得到了黑龙江水利部组成的专家的充分肯定。
