淺析大梁水庫帷幕灌漿設(shè)計(jì)與施工

1、    淺析大梁水庫帷幕灌漿設(shè)計(jì)與施工    賈建國摘  要：大梁水庫是萬家寨引黃北干線的一座調(diào)蓄水庫，對(duì)水庫右岸及右壩肩進(jìn)行防滲處理，既有利于控制煤礦采空塌陷區(qū)規(guī)模和范圍，也可控制水庫滲漏對(duì)大壩安全的影響。關(guān)鍵詞：煤礦采空區(qū)  帷幕灌漿  滲漏透水率1、工程概況大梁水庫位于朔州市平魯區(qū)井坪鎮(zhèn)西北約1.5km的下稱溝。由于壩基n2紅粘土層分布厚度變化較大，局部缺失，滲漏嚴(yán)重；井西煤礦采空區(qū)位于大壩右岸，危及大壩安全。為了確保壩體安全，加強(qiáng)壩體的防滲性能，減少水庫滲漏，在設(shè)計(jì)多方案論證基礎(chǔ)上，采取帷幕灌漿進(jìn)行大壩防滲整治。由于

2、大壩與采空區(qū)間的帷幕灌漿設(shè)計(jì)與施工屬國內(nèi)罕見案例，基本沒有經(jīng)驗(yàn)可借鑒。因此，帷幕灌漿設(shè)計(jì)、施工等具有一定的探索性。1.1大梁水庫由于庫區(qū)紅粘土局部缺失，蓄水位高程1400m庫區(qū)存在庫底，右壩肩西側(cè)缺失“天窗”等滲漏問題。1.2右壩肩心墻部位座落到石炭系太原組基巖上，非心墻部位壩高荷載變化q3、q2地基黃土存在壓縮沉陷、濕陷變形問題，由于石炭系地層透水性較大，存在繞壩滲漏問題。1.3井西煤礦通風(fēng)井井口位于庫區(qū)，井口高程1412.45m，洞身向下斜向se130°方向延伸，庫水透過井口q3、q2黃土滲入c3t匯入通風(fēng)井形成集中滲漏通道，造成水庫滲漏。由于右岸壩肩至原防護(hù)壩地段n2紅粘土起伏

3、分布，局部沖溝缺失，庫水透過q3、q2黃土滲入c3t向井西煤礦塌陷區(qū)產(chǎn)生滲漏，進(jìn)一步惡化擴(kuò)展塌陷區(qū)圍巖穩(wěn)定條件，可能對(duì)右壩肩放水洞及地下泵站造成不良危害影響。2、右岸及右壩肩帷幕灌漿設(shè)計(jì)2.1根據(jù)壩體工程地質(zhì)條件和帷幕灌漿試驗(yàn)，設(shè)計(jì)右壩肩帷幕軸線長186m，雙排孔，孔距和排距均為2米，梅花型布置，設(shè)計(jì)帷幕孔187孔。帷幕灌漿上限深度高于塑性混凝土防滲墻底邊線0.5m,下限深度深入9 煤層的深度不小于2.0m。設(shè)計(jì)右岸帷幕軸線長744m，單排孔，孔距2米，設(shè)計(jì)帷幕孔373孔，帷幕灌漿段頂高程1404米，段底高程深入9 煤層的深度不小于2.0m。2.2設(shè)計(jì)灌漿壓力：第一段灌漿壓力為0.2mpa，第

4、二段灌漿壓力為0.3mpa，第三段及以下各段灌漿壓力為0.5mpa。2.3灌漿材料及漿液配比：灌漿材料為普通硅酸鹽水泥42.5，遇大漏漿或大通道時(shí)使用砂子和水玻璃等。漿液水灰比（重量比）按照由稀變濃的原則分為四個(gè)比級(jí)，2：1、1：1、0.8：1、0.5：1。2.4質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：因壩體防滲帷幕的主要目的是減少滲漏，確保壩體安全，故根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)特征防滲標(biāo)準(zhǔn)為：帷幕灌漿段透水率5lu。3、帷幕灌漿施工帷幕灌漿前對(duì)帷幕軸線部位進(jìn)行開挖平整，首先進(jìn)行覆蓋層鉆孔至帷幕頂線后，鑲鑄孔口管，待凝72小時(shí)后在進(jìn)行灌漿段的鉆灌，以保證灌漿效果。3.1 灌漿方法。除先導(dǎo)孔取芯確認(rèn)地層外，其余孔采用小口徑無芯鉆孔、孔口封

5、閉、孔內(nèi)循環(huán)的方法進(jìn)行灌漿施工。根據(jù)壩體的工程地質(zhì)特點(diǎn)，覆蓋層鉆孔采用粘土泥漿護(hù)壁鉆孔，解決了成孔難的問題，若巖性破碎成孔特別困難時(shí)，采用套管跟管鉆進(jìn)方式鉆進(jìn)。3.2 施工順序及灌漿段長劃分。帷幕灌漿孔施工按分序加密的原則進(jìn)行，先施工下游排，再施工上游排。同排中先序孔，后序孔，再序孔。設(shè)計(jì)第1段段長2.0m，第2段及其以下各段均為5.0m，最大段長不超過6m。3.3鉆孔。灌漿段鉆孔主要采用xy-2型地質(zhì)鉆機(jī)，60mm金剛石鉆頭無芯鉆進(jìn)。采用kxp-1型測(cè)斜儀進(jìn)行孔斜檢測(cè)。3.4 水泥漿液變換標(biāo)準(zhǔn)。漿液變換標(biāo)準(zhǔn)：、當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少，或當(dāng)注入率不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水

6、灰比。、當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300l以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)變濃一級(jí)。、當(dāng)注入率大于30l/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。變漿后如壓力突增或注入率突減時(shí)，應(yīng)立即查明原因，進(jìn)行處理，并報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師。3.5 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔。在設(shè)計(jì)壓力下，注入率小于0.4l/min，延續(xù)灌注60min即可結(jié)束；或注入率不大于1l/min時(shí)，繼續(xù)灌注90min，灌漿即可結(jié)束。終孔段灌漿結(jié)束后，用0.5:1級(jí)的水泥漿液置換孔內(nèi)稀漿，用終孔段的灌漿壓力機(jī)械封孔，上部土層空余部分人工粘土封孔。3.6 鉆孔和灌漿過程中特殊情況的處理措施。由于大壩右岸及右壩肩地層

7、破碎且裂隙與采空區(qū)相連的特點(diǎn)，在庫區(qū)與采空區(qū)間形成許多裂隙通道，這是帷幕灌漿鉆孔、灌漿的難點(diǎn)，但同時(shí)也是重點(diǎn)，必須想方設(shè)法阻斷這些通道。3.6.1、灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。3.6.2、帷幕灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時(shí)進(jìn)行灌漿，應(yīng)一泵灌一孔。否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。3.6.3、灌漿施工必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。當(dāng)中斷時(shí)間大于30min時(shí)或無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。4、灌漿質(zhì)量檢查帷幕灌漿應(yīng)

8、在該部位灌漿結(jié)束14后進(jìn)行。灌漿結(jié)束后，由監(jiān)理工程師根據(jù)灌漿資料、施工情況、工程部位的重要性布置檢查孔。帷幕灌漿的質(zhì)量應(yīng)以分析壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合灌漿資料、鉆孔取芯等綜合評(píng)定。帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔的鉆孔采用金剛石鉆頭取芯成孔，孔徑為75mm，檢查孔的鉆孔與取芯，壓水試驗(yàn)一律按地質(zhì)勘探標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，對(duì)采取的巖芯進(jìn)行編號(hào)、裝箱和巖性地質(zhì)描述，并按監(jiān)理工程師的要求存放到指定位置妥加保護(hù)。質(zhì)量檢查采取單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的方法，壓水檢查各孔段透水率值小于5lu，合格率應(yīng)在90%以上，不合格段的透水率值不應(yīng)超過設(shè)計(jì)規(guī)定值的50%，且不集中，認(rèn)為合格。5、帷幕灌漿完成工程量及效果分析大梁水庫右岸及右壩肩帷幕灌漿共完

9、成帷幕灌漿孔560孔，土層鉆孔6673.75米，巖石鉆孔20772.4米，其中帷幕灌漿總段長18867.7m，灌入水泥1004.25t，平均單位耗水泥53.23kg/m。5.1 檢查孔壓水試驗(yàn)成果。每十個(gè)孔至少設(shè)一個(gè)檢查孔，共施工檢查孔57個(gè)，其中土層鉆孔681.72米，巖石鉆孔2116.55米?？锥魏细衤?00%.其中右岸帷幕灌漿區(qū)布置38個(gè)檢查孔，透水率值最大為4.78lu（防滲標(biāo)準(zhǔn)為5lu）。右壩肩帷幕灌漿區(qū)布置19個(gè)檢查孔，透水率值最大為4.39lu（防滲標(biāo)準(zhǔn)為5lu），全部滿足設(shè)計(jì)要求。5.2 灌漿成果分析。注入量隨孔序加密呈遞減規(guī)律。右壩肩下游排帷幕孔單位水泥注入量為69.47kg

10、/m，上游排為39.67kg/m，上游排比下游排減少42.9%。下游排序孔單位注入量比序孔減少42.42%，序孔比序孔減少36.83%；上游排序孔單位注入量比序孔減少32.09%，序孔比序孔減少45.38%。右岸帷幕孔單位水泥注入量為47.19kg/m。序孔單位注入量比序孔減少44.66%，序孔比序孔減少43.18%。綜上所述，大梁水庫右岸及右壩肩帷幕灌漿工程，設(shè)計(jì)合理，施工質(zhì)量控制科學(xué)，防滲加固效果明顯。6、結(jié)語在煤礦采空區(qū)與水庫間施工帷幕灌漿防滲加固工程，目前屬國內(nèi)不多的案例。設(shè)計(jì)施工過程中，對(duì)鉆孔、灌漿技術(shù)參數(shù)，灌漿材料、漿液配比、灌漿過程中特殊情況的處理、以及灌后質(zhì)量檢查方法等多項(xiàng)技術(shù)與工藝進(jìn)行了較多的試驗(yàn)探索，并取得成功經(jīng)驗(yàn)。該工程的成功實(shí)施，為我國今后解決類似工程問題積累了寶貴的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1、dlt 5148-2001