论文部分内容阅读
广东省源天工程有限公司 广东广州 510000
摘要：本文主要针对水库除险加固工程中帷幕灌浆的施工技术展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对水库除险加固中帷幕灌浆的施工技术作了详细的阐述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：水库；除险加固；帷幕灌浆；施工技术
所谓的帷幕灌浆，是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。在水库除险加固的施工中，帷幕灌浆是常用的技术之一。基于此，本文就水库除险加固工程中帷幕灌浆的施工技术进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 除险加固工程概况
某水库坝址控制集水面积557km2是一座以防洪为主，兼顾供水、发电和灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。水库由主坝、副坝、溢洪道及引水隧洞等建筑物组成。水库坝址以上流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生的季节一致，较大洪水多出现在6月。流域河流属山区河流特征，河床坡降较陡，暴雨强度大，汇流快。水库为构造侵蚀面貌，河床基岩裸露。
该水库所处河流两岸地理环境特征较为特殊，多为坚硬的石英砂岩，坝基表面多基石砂砾覆盖，坝基夹层石砾结构松散至中密，厚度在3.40-52.OOra之间，坚硬度强，很大程度上加大了工程施工的难度。由于受地质条件制约，坝基难以造孔，易出现塌孔、泥浆流失等现象，很大程度上加大了钻凿基岩的难度。在正式开始施工之前，需要严格按照施工图纸的要求，通过采用孔口封闭法来完成工程相关试验。根据试验得出的结果，并充分考虑固结灌浆的具体情况，对原施工设计方案进行适当修改和变更，根据大坝高程的不同可将上、下游各划分为1、2、3排，将排之间的间距控制在1.7m，孔之间的间距控制在2.0m。
2 水库除险加固中帷幕灌浆施工技术
一般情况下，使用帷幕灌浆技术前必须详细勘探整个工程的地质，全面了解施工地的水文地理信息。该水库除险加固中，主要使用的是自上而下、小口径钻人，孔口封闭、孔内来回循环的高压灌浆施工方案，如图1所示。
图1 帷幕灌浆施工简图
2.1 合理选择施工材料
开展灌浆施工时，其灌浆材料必须依据工程的设计及规范要求进行选择，该工程使用P.042.5硅酸盐水泥掺n级粉煤灰作为灌浆材料。对特大断层破碎地带等位置，需要在水泥浆内加入混合料或外加剂，其材料掺人量根据试验结果确定，并把试验结果上报至监理工程师批准方可施工。
2.2 施工流程
此次灌浆工作主要依据是甲方提出的坝基处理灌浆要求、灌浆合同，同时遵循《小型水电站施工技术规范》（SL172—96）规定，压水试验按《水电压水试验技术规范》（SL55—99）进行。灌浆主要采用岩芯钻探（采用XY-100型钻机）进行成孔，成孔后使用顶压式注塞压力灌浆法灌浆。灌浆施工一般采用自下而上的方式展开操作。帷幕孔主要由两排组成，先对下游排孔进行施工，后展开上游施工，每一排帷幕孔主要分为三序施工，依次进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。如果设有加密孔，必须最后对加密孔展开施工。同一排帷幕线两个邻近的先序孔到基岩以下15m后方可进行后续孔施工。帷幕灌浆使用孔口封闭、孔内循环法，采用钻杆做射浆管，射浆管按照施工要求伸至灌浆底步，距离孔底距离不能大于50cm。孔口部位采用孔内阻塞循环灌浆，灌浆尾管距离孔底不大于50cm。灌浆操作中对发生串口、冒浆、漏浆等问题，制定合理的处理方案，必须上报监理工程师审批方可施工。
2.3 设置灌浆孔
水库帷幕灌浆工程施工流程如图2所示。根据工程设计要求设置合理的灌浆孔，分序列展开操作，每两个灌浆孔相隔3m。灌浆孔位置与所设计的位置最大偏差不得超过l0cm。如果出现特殊情况必须调整孔位，要上报监理工程师批准后方可施工，并认真记录具体孔位。开展钻孔施工操作时，钻孔要依据循环灌浆分序原则施工，相同次序孔可以在相同时间段展开钻孔施工。成孔作为帷幕灌浆施工的首道工序，也是尤为重要的环节（成孔质量直接影响整体帷幕灌浆施工的质量及施工效果。因此，想要又好又快地完成施工，设置钻架和钻机时，必须先对场地实施整平清理操作，并依据工程情况铺设相应的地板并搭设钻孔平台，安装的钻机要保持在稳定、端正的状态。钻机安放完成后，必须对钻机进行试验，明确钻机的动力、供电等设备后方可正常施工。每次钻孔时均要认真检查所用钻杆、钻具及其零部件，禁止运用弯曲变形的钻杆或钻具。
图2 帷幕工程施工流程
2.4 合理控制孔向
每一个灌浆孔实施钻进操作时必须多次检测孔斜，实际操作步骤如下：孔深大于30m每隔5m进行一次测斜操作，小于30m每隔10m进行一次测斜。实际施工时必须注意，合理控制上部20m范围内的孔斜，帷幕灌浆钻孔孔底偏差允许范围见下表。如果实施测斜操作发现钻孔偏斜值大于设定最大允许规范值，及时采取针对性的纠偏措施。如果纠偏效果不佳必须重新开孔，根据压水试验、单位耗灰量等一般资料展开分析，其结果如果影响灌浆质量，实施有效的补救措施，必要情况下距原报废孔位0.2m位置再次开孔。
钻孔孔底设定的最大允许偏差值表
2.5 设置灌浆段长度
灌浆操作采用分段施工模式，特殊情况下依据监理工程师的指导适量缩短或增加灌浆段长度。灌浆段长误差不超过30cm，灌浆施工时如果遇到断层、岩溶等地质，段长不得大于3.0m。钻孔穿越较为柔软的破碎岩石发生塌孔或漏水时，先实施一段灌浆施工，待凝固24h后可以再次钻进。
2.6 钻孔、冲洗操作
图3 钻孔结构简图
钻孔主要分为三序工程，Ⅰ序、Ⅱ序孔均为钢管桩注浆孔，在开展基坑开挖操作时起到支护作用，Ⅲ序孔设置为旋喷注浆孔，具有固沙封水的效果。沿着井筒中心线方向设置三排帷幕注浆孔，孔距为3m，排距设置为2.8m。共设有42个注浆钻孔，每个孔的深度约为13.5m，采用和φ108钻头进行施工，钻人所设计的孔深，下部采用φ89x3.5mm钢管至孔底，孔口焊接使用批φ89法兰盘。沿井筒中心线在其两侧设计II序孔，在井筒外侧设置加密钻孔，与I序孔间距约为1.5m，共有37个，孔深为18.5m。钻进操作与I序孔相同，孔口也使用φ89法兰盘焊接。旋喷钻孔设置在注
摘要：本文主要针对水库除险加固工程中帷幕灌浆的施工技术展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对水库除险加固中帷幕灌浆的施工技术作了详细的阐述和系统的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：水库；除险加固；帷幕灌浆；施工技术
所谓的帷幕灌浆，是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。在水库除险加固的施工中，帷幕灌浆是常用的技术之一。基于此，本文就水库除险加固工程中帷幕灌浆的施工技术进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 除险加固工程概况
某水库坝址控制集水面积557km2是一座以防洪为主，兼顾供水、发电和灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。水库由主坝、副坝、溢洪道及引水隧洞等建筑物组成。水库坝址以上流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生的季节一致，较大洪水多出现在6月。流域河流属山区河流特征，河床坡降较陡，暴雨强度大，汇流快。水库为构造侵蚀面貌，河床基岩裸露。
该水库所处河流两岸地理环境特征较为特殊，多为坚硬的石英砂岩，坝基表面多基石砂砾覆盖，坝基夹层石砾结构松散至中密，厚度在3.40-52.OOra之间，坚硬度强，很大程度上加大了工程施工的难度。由于受地质条件制约，坝基难以造孔，易出现塌孔、泥浆流失等现象，很大程度上加大了钻凿基岩的难度。在正式开始施工之前，需要严格按照施工图纸的要求，通过采用孔口封闭法来完成工程相关试验。根据试验得出的结果，并充分考虑固结灌浆的具体情况，对原施工设计方案进行适当修改和变更，根据大坝高程的不同可将上、下游各划分为1、2、3排，将排之间的间距控制在1.7m，孔之间的间距控制在2.0m。
2 水库除险加固中帷幕灌浆施工技术
一般情况下，使用帷幕灌浆技术前必须详细勘探整个工程的地质，全面了解施工地的水文地理信息。该水库除险加固中，主要使用的是自上而下、小口径钻人，孔口封闭、孔内来回循环的高压灌浆施工方案，如图1所示。
图1 帷幕灌浆施工简图
2.1 合理选择施工材料
开展灌浆施工时，其灌浆材料必须依据工程的设计及规范要求进行选择，该工程使用P.042.5硅酸盐水泥掺n级粉煤灰作为灌浆材料。对特大断层破碎地带等位置，需要在水泥浆内加入混合料或外加剂，其材料掺人量根据试验结果确定，并把试验结果上报至监理工程师批准方可施工。
2.2 施工流程
此次灌浆工作主要依据是甲方提出的坝基处理灌浆要求、灌浆合同，同时遵循《小型水电站施工技术规范》（SL172—96）规定，压水试验按《水电压水试验技术规范》（SL55—99）进行。灌浆主要采用岩芯钻探（采用XY-100型钻机）进行成孔，成孔后使用顶压式注塞压力灌浆法灌浆。灌浆施工一般采用自下而上的方式展开操作。帷幕孔主要由两排组成，先对下游排孔进行施工，后展开上游施工，每一排帷幕孔主要分为三序施工，依次进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。如果设有加密孔，必须最后对加密孔展开施工。同一排帷幕线两个邻近的先序孔到基岩以下15m后方可进行后续孔施工。帷幕灌浆使用孔口封闭、孔内循环法，采用钻杆做射浆管，射浆管按照施工要求伸至灌浆底步，距离孔底距离不能大于50cm。孔口部位采用孔内阻塞循环灌浆，灌浆尾管距离孔底不大于50cm。灌浆操作中对发生串口、冒浆、漏浆等问题，制定合理的处理方案，必须上报监理工程师审批方可施工。
2.3 设置灌浆孔
水库帷幕灌浆工程施工流程如图2所示。根据工程设计要求设置合理的灌浆孔，分序列展开操作，每两个灌浆孔相隔3m。灌浆孔位置与所设计的位置最大偏差不得超过l0cm。如果出现特殊情况必须调整孔位，要上报监理工程师批准后方可施工，并认真记录具体孔位。开展钻孔施工操作时，钻孔要依据循环灌浆分序原则施工，相同次序孔可以在相同时间段展开钻孔施工。成孔作为帷幕灌浆施工的首道工序，也是尤为重要的环节（成孔质量直接影响整体帷幕灌浆施工的质量及施工效果。因此，想要又好又快地完成施工，设置钻架和钻机时，必须先对场地实施整平清理操作，并依据工程情况铺设相应的地板并搭设钻孔平台，安装的钻机要保持在稳定、端正的状态。钻机安放完成后，必须对钻机进行试验，明确钻机的动力、供电等设备后方可正常施工。每次钻孔时均要认真检查所用钻杆、钻具及其零部件，禁止运用弯曲变形的钻杆或钻具。
图2 帷幕工程施工流程
2.4 合理控制孔向
每一个灌浆孔实施钻进操作时必须多次检测孔斜，实际操作步骤如下：孔深大于30m每隔5m进行一次测斜操作，小于30m每隔10m进行一次测斜。实际施工时必须注意，合理控制上部20m范围内的孔斜，帷幕灌浆钻孔孔底偏差允许范围见下表。如果实施测斜操作发现钻孔偏斜值大于设定最大允许规范值，及时采取针对性的纠偏措施。如果纠偏效果不佳必须重新开孔，根据压水试验、单位耗灰量等一般资料展开分析，其结果如果影响灌浆质量，实施有效的补救措施，必要情况下距原报废孔位0.2m位置再次开孔。
钻孔孔底设定的最大允许偏差值表
2.5 设置灌浆段长度
灌浆操作采用分段施工模式，特殊情况下依据监理工程师的指导适量缩短或增加灌浆段长度。灌浆段长误差不超过30cm，灌浆施工时如果遇到断层、岩溶等地质，段长不得大于3.0m。钻孔穿越较为柔软的破碎岩石发生塌孔或漏水时，先实施一段灌浆施工，待凝固24h后可以再次钻进。
2.6 钻孔、冲洗操作
图3 钻孔结构简图
钻孔主要分为三序工程，Ⅰ序、Ⅱ序孔均为钢管桩注浆孔，在开展基坑开挖操作时起到支护作用，Ⅲ序孔设置为旋喷注浆孔，具有固沙封水的效果。沿着井筒中心线方向设置三排帷幕注浆孔，孔距为3m，排距设置为2.8m。共设有42个注浆钻孔，每个孔的深度约为13.5m，采用和φ108钻头进行施工，钻人所设计的孔深，下部采用φ89x3.5mm钢管至孔底，孔口焊接使用批φ89法兰盘。沿井筒中心线在其两侧设计II序孔，在井筒外侧设置加密钻孔，与I序孔间距约为1.5m，共有37个，孔深为18.5m。钻进操作与I序孔相同，孔口也使用φ89法兰盘焊接。旋喷钻孔设置在注