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1、盘石头水库大坝基岩灌浆施工柴喜洲武警水电一支队河南鹤壁458006摘要 详细总结盘石头水库大坝趾板基岩灌浆的施工，重点说明施工工艺、质量控制、质量检测与施工中存在的问题和处理措施，为类似地基处理提供有价值和实用性得经验。关键词灌浆 施工 压力 钻孔一、 工程概述盘石头水库位于鹤壁市西南约15km的卫河支流淇河中游盘石头村附近。是以防洪、城市及工业供水为主，兼顾灌溉、结合发电养殖等综合利用的大型水利水电工程。水库库容6.08亿m3，属国家大(2)型水库，工程等级二级，洪水标准按100年一遇的洪水设计，设计洪水位270.7m，正常蓄水位254.0m,按2000一遇的洪水校核，校核水位275.0m。
2、大坝为砼面板堆石坝，坝顶高程275.7m,坝顶长度606m,最大坝高102.2m。大坝趾板砼厚0.5m,全长769.5m,高程235以下宽7m,高程235以上宽4m。趾板所涉及地层为下寒武纪16117层页岩、灰岩和灰页岩互层。F13、F12、F117、F121、F109等断层在左右岸与趾板相交。趾板基岩整体比较完整，在断层通过地段及岸坡临空地段岩石相对破碎，裂隙较为发育。在左岸170m以上、右岸195m以上岩体透水性强，河槽段165m以上微较严重透水。趾板区裂隙发育，多见产状NW5075、NE1545的裂隙，多为方解石或钙膜填充。二、大坝基岩灌浆施工为了使浆液与基岩更好地粘接，趾板和基岩石接触
3、良好，增加盖重，提高防渗效果，灌浆前须进行趾板砼施工。趾板设25mm入岩3.9米、长4.5m的砂浆锚杆，间排距1.2米，矩形布置，锚杆顶部与趾板钢筋连接，砼采用250#砼，抗渗标号S12，抗冻标号D200，二级配砼，对局部起超挖部位采用150#素砼回填。砼施工十五天后，再进行灌浆施工。2.1 灌浆孔位布置灌浆孔位沿趾板X线方向布置，两岸坝头布置岸幕灌浆。大坝趾板设一排主帷幕灌浆孔，全长769.5米(不含岸幕)。左岸坡长233.69米, 右岸坡长278.88米，两岸帷幕孔深34m70.64m，间距2米，在七米宽趾板区共设五排钻孔，中间一排为主帷幕孔，主帷幕下游设一排副帷幕孔，固结和副帷幕孔共四排
4、，上下各两排，内排孔深16m，外排孔深5m，间距3 m，排间距1.2 m；在四米宽趾板区共设三排孔，中间一排为主帷幕孔，固结孔上下游各一排，孔深16m。河槽段设一排帷幕孔，孔深34 m，间距2 m，固结孔共四排，上下游各二排，内排孔深8m，外排孔深5m，间距3m，排距1.2 m。大坝趾板基岩灌浆共布置主帷幕孔385个，固结和副帷幕孔1026个。2.2 灌浆实验盘石头水库最大坝高102 m，且为二级水工建筑物，故趾板灌浆必须先进行灌浆实验，取得相应的参数后，再进行全面的施工。 灌浆实验布置在0+0540+065、0+0650+076、0+5000+515.其中 0+0540+065为左岸4 m宽
5、趾板三排孔方案,0+0650+076为左岸7 m宽五排孔方案,且两段均处在左岸断层破碎带部位；0+5000+515为右岸7 m宽五排孔方案，此段岩体完整。通过试验最终确定了灌浆的工艺、方法、压力等合理技术参数。2.3趾板灌浆施工2.3.1.施工工序趾板灌浆施工由河槽向两岸坡逐步推进,最后进行岸幕灌浆施工。趾板基岩灌浆按单元划分施工，每单元长15m。每个单元先施工下游排，后施工上游排，先施工外排孔，后施工内排孔；先固结后帷幕；同排孔采用分序加密的原则进行。固结和帷幕先导孔用栓塞法自下而上的分段灌浆；帷幕孔采用孔口封闭法自上而下分段灌浆施工,中间可不待凝。即固结和帷幕先导孔：预埋孔口PVC管钻设抬
6、动观测孔钻机就位校正钻进至第一段孔底钻孔冲洗压水实验钻进下一段,依次循环直至孔底灌浆闭浆封孔。帷幕孔：预埋孔口PVC管钻孔就位校正钻进第一段钻孔冲洗裂缝冲洗压水试验灌浆预埋孔口管待凝扫孔钻进下一段至孔底钻孔冲洗、裂缝冲洗压水试验灌浆继续钻进下一段，依次循环直到孔底封孔。2.3.2 灌浆孔的钻进采用SGZ-IA和SGZ-A型地质钻机钻孔，钻进前先用水平尺反复校正,使立轴保持铅直状态，而后开始钻进。钻孔采用硬质合金钻头钻进，严格控制钻压、钻速，防止钻孔偏斜过大。2.4 压水试验固结孔选5%的孔段进行灌前压水试验，检查孔帷幕先导孔做单点法压水试验，其它可做简易压水试验，以了解岩石透水性。在压水试验稳
7、定的条件下,每五分钟测读一次流量,当连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1l/min时压水试验即可结束,取最终值为计算值，按下列公式计算透水率。q=Q/PL式中q透水率(Lu)；Q流量(L/min)；P压水全压力(Mpa)；灌浆段长(m)2.5 灌浆机具及材料水泥浆采用2200L立式电动搅拌机制作，转速高，搅拌均匀，且边制边使用，浆液稳定。灌浆采用BW200/40型三缸泥浆泵，泵送浆液，该机最大压力5Mpa，流量250l/min。压力和流量采用GJY1型自动记录仪记录，利用闸阀控制压力，以提高灌浆工作的质量。灌浆所用水泥为河南省豫鹤水泥厂生产的普通硅酸盐水泥，标号525#，
8、经实验检验细度及其他性能指标均达到设计要求。2.6 浆液及浆液变换浆液由现场配制，水泥以半包或包计，加水水量有水表控制，最后由比重计检查浆液浓度，每缸浆搅拌时间不小于2分钟。浆液变换要求开灌比5：1，由稀变浓，依次为5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1共七个比级，浆液变换的原则：a.灌浆压力保持不变注入率持续减小或注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比。b.当某一比级浆液注入量大于300升，或灌注时间已达一小时，其压力和注入量均无改变或改变不显著，可变浓一级。c.当连续灌注时间10分钟以上，其平均注入率大于30l/min时可直接采用1：1的浆液灌注。2.7 灌浆
9、压力 经过左右岸灌浆试验得出灌浆压力（见表一、表二）。固结灌浆压力表 表 一段数岩石 深（m）段长压力（Mpa）岩石深 （m）段长压力（Mpa）检查孔序孔序孔序 孔序 孔10220.20.30220.30.50.322530.40.52640.50.70.4361150.81.00.74111651.21.51施工时要求灌浆压力尽快达到设计压力。对深部灌浆段当注入率较大时，应控制灌浆压力，并结合浆液变换，逐步达到设计压力；表层灌浆如注入率较大时，应控制灌浆压力小于设计压力，严密监视抬动的情况下适当提高压力。帷幕灌浆压力表 表二段数岩石深（m）段长（m）压力（Mpa）先导孔 压水压力（Mpa）检
10、查孔 压水压力（Mpa）序孔、序孔10220.50.60.30.322530.70.80.40.435941.01.20.70.7491451.51.81.01.05141952.02.51.01.06192452.53.01.01.07242953.03.01.01.08293453.03.01.01.09343953.03.01.01.010 灌浆结束标准和封孔当采用栓塞法自下而上的方式灌浆时，在规定的压力下当注入量不大于0.4l/min时，固结灌浆继续灌注30min，帷幕灌浆继续灌注60min即可结束。当采用孔口封闭法自上而下的方法灌浆时,帷幕灌浆在规定的压力下，注入量不大于1l/min
11、时，继续灌注不小于90min，在设计压力下全段灌浆时间不小于2小时，即可结束。全孔闭浆后，采用机械压浆法封孔，即闭浆后将灌浆管下到钻孔孔底，利用0.5：1的浆液将孔内余浆顶出，直到孔口冒出浓浆为止，待凝固后，用人工二次封孔。三、 灌浆质量控制灌浆工程是隐蔽工程，其质量控制更重要。钻灌过程中设专人负责质量控制，分别对孔位、孔斜、钻孔冲洗、灌浆过程操作、浆液变换、灌浆结束标准、特殊情况处理、封孔进行检查并记录。并在每单元完工后进行单点法压水试验检查，检查资料、记录，进行质量评定。质量检查以检查孔压水试验成果为主，固结孔按5帷幕孔按10%布设检查孔。压水试验采用栓塞法自上而下，钻一段，压一段，并对检
12、查孔取岩芯进行分析，发现岩石中有水泥结石存在，胶结较好。在完成大部分单元后，在采用弹性波CT扫描进行整体检查,根据波速与帷幕体质量的相关关系来评价帷幕体的质量。四、 特殊情况处理a.灌浆过程中发现冒浆、漏浆的孔段，立即进行堵漏，并加浓浆浆液稠度低压缓灌至结束。对注入量较大的孔段进行低压、限量、间歇灌浆。b.在灌浆过程中发现串孔时对已灌结束的孔封堵后，继续灌浆；如果具有两孔同时灌注的条件，则可两孔同时灌注。c.灌浆工作因停电、停水等原因中断，应及时处理，一般要及早恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，若无法冲洗则应扫孔，在恢复灌浆，恢复灌浆后应采取开灌比级灌注，如注入率与中断前相近，即可用中断前比级灌注。如果减小较多，则应逐级加深续灌，如减少的很多，且在短时间内停止吸浆，采用补打检查孔的方法处理。d.对于个别有涌水的孔段，利用孔口管的丝扣，装上岩芯管变径接头屏浆，时间不小于水泥终凝时间。 由于盘石头水库特殊的地质条件，个别水平结构面宽度较大，NW、NE向裂隙发育且有溶蚀现象，所以串浆、串孔、个别孔段吸浆量较大，且部分单元二三序孔吸浆量比一序孔大，这与地质条件是相符的。从检查孔压水试验的参数得知，各单元的各段的透水率均小于3Lu均很好的达到设计要求(5Lu)，说明坝基岩石的透水性明显减弱，防渗能力大大增强。总之，盘石头水库的大坝基础灌浆是成功的，也是各方共同努力的结果。
