淺談承壓水區(qū)灌漿試驗(yàn)

1、<p>　　淺談承壓水區(qū)灌漿試驗(yàn)</p><p>　　摘要：根據(jù)壩基承壓水的分布特征、性質(zhì)以及承壓水對壩基頂托的影響，對承壓水區(qū)壩基基礎(chǔ)處理進(jìn)行試驗(yàn)，尋找出一種合適的施工方法。 </p><p>　　關(guān)鍵字：承壓水；帷幕灌漿試驗(yàn)；施工方法 </p><p>　　中圖分類號：TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b&g

2、t;　　1背景 </b></p><p><b>　　1．1試驗(yàn)?zāi)康?</b></p><p>　　清林徑引水調(diào)蓄工程新建大壩2#壩設(shè)計(jì)為厚心墻壩，防滲采用位于新壩軸線上游2.5米的壩基砼防滲墻與砼防滲墻下帷幕灌漿相結(jié)合的辦法。 </p><p>　　根據(jù)地勘資料顯示2#壩基存在地下承壓水，走向與壩軸線相交，承壓水寬度約為90m，承

3、壓水頂板厚度最薄處僅8m，底板不詳，承壓水段所有鉆孔取芯率大約平均為12%，承壓區(qū)巖石非常破碎。 </p><p>　　2#壩防滲墻施工需打穿承壓水頂板，所以在本程砼防滲墻施工前需在承壓水上游截?cái)喑袎核?，才能進(jìn)行清表、填壩等后續(xù)工作。 </p><p>　　1.2試驗(yàn)孔的選擇 </p><p>　　本次試驗(yàn)選取1組2個孔為27號和28號孔，孔距2m，孔口高程56.0

4、m。 </p><p>　　1.3試驗(yàn)設(shè)備及灌漿材料 </p><p>　　1.3.1試驗(yàn)設(shè)備 </p><p>　?。?）本工程的帷幕灌漿主要是針對巖石裂隙的防滲，因此要求鉆孔的設(shè)備由足夠的動力和剛度。另外考慮到施工環(huán)境、巖石性質(zhì)、鉆孔深度、鉆孔方向、鉆孔直徑等因素，決定選用XY-1回轉(zhuǎn)型鉆機(jī)。 </p><p>　?。?）灌漿泵的選擇，灌

5、漿泵是水泥灌漿施工中的主要設(shè)備，要求灌漿泵有較大的工作壓力和排漿量，能方便地調(diào)節(jié)泵的排量，易損配件有較高的耐磨性和耐蝕性，決定選用BW-200灌漿泵。 </p><p>　?。?）本次試驗(yàn)將嘗試采用穩(wěn)定漿液，因此必須配備一臺高速攪拌機(jī)。 </p><p>　　表1主要施工設(shè)備表 </p><p>　　1.3.2灌漿材料 </p><p>　　

6、本次試驗(yàn)的灌漿材料分為兩種： </p><p>　?。?）壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶灌漿采用0.5:1的水泥漿液中添加5%的水玻璃。 </p><p>　?。?）基巖段的帷幕灌漿，采用0.75:1的穩(wěn)定漿液，穩(wěn)定漿液材料主要為普通硅酸鹽42.5水泥、膨潤土以及減水劑。 </p><p>　　表2穩(wěn)定漿液配比及性能表 </p><p><b>

7、;　　2試驗(yàn)簡介 </b></p><p>　　2.1灌漿試驗(yàn)方法 </p><p>　　2.1.1壩填土及強(qiáng)風(fēng)化帶灌漿方法 </p><p>　　試驗(yàn)采用套管孔口栓塞法和低壓充填滲灌法工藝。 </p><p>　?。?）套管孔口栓塞法 </p><p>　　施工范圍包括壩填土、殘坡積土、全風(fēng)化砂巖以及強(qiáng)風(fēng)

8、化砂巖。施工前將Φ146mm鋼制套管打入壩填土3m深，即帷幕灌漿頂?53.0m高程處，然后將栓塞卡在孔口位置，對該區(qū)進(jìn)行充填灌漿。 </p><p>　?。?）低壓充填滲灌法 </p><p>　　壩填土及強(qiáng)風(fēng)化帶的土質(zhì)相當(dāng)松散，在灌漿施工中經(jīng)常發(fā)生冒漿以及灌漿壓力上不去等情況，對工程的工期以及材料都造成極大的浪費(fèi)，為了能主動、有序地控制冒漿，決定采用低壓充填滲灌法結(jié)合間歇、限量、復(fù)灌以及

9、添加速凝劑等工藝來主動規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)。 </p><p>　　2.1.2基巖地層灌漿方法 </p><p>　　基巖地層灌漿采用雙套管法，即在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶灌漿完成后拔出原套管，用Φ146mm鉆頭鉆進(jìn)，鉆至壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶的底部，放入Φ146mm的鋼制套管，再用Φ127mm鉆頭在套管底部往下鉆進(jìn)150cm，然后在套管內(nèi)回填0.5:1:0.3的水泥砂漿（砂漿用砂為特細(xì)砂），利用地質(zhì)鉆機(jī)吊

10、錘，將底部有封堵的Φ127mm套管打至與Φ146mm套管管口齊平，擠壓孔內(nèi)砂漿，使砂漿將套管周圍的孔隙充填密實(shí)，待砂漿初凝后，用鉆頭掃通砂漿層，并鉆出下一灌段，將灌漿栓塞卡在內(nèi)套管底部。 </p><p>　　使用雙套管法的主要目的是因?yàn)閴位鶐r層破碎嚴(yán)重，使用常規(guī)的灌漿栓塞無法止水，而且灌漿壓力低，只有0.5MPa左右。因此借用雙套管下設(shè)至弱風(fēng)化巖層的頂面，然后將栓塞卡在套管底部進(jìn)行帷幕灌漿，可以防止栓塞漏水，并

11、且能加大灌漿壓力，灌漿最后兩段可以加大到2.0MPa。 </p><p>　　2.2灌漿段的劃分 </p><p>　　壩填土及強(qiáng)風(fēng)化帶帷幕灌漿段自上而下第1段段長2m，第2段及以下各段段長3m?；鶐r地層第1段段長3m，第2段以下各段段長劃分為8m。 </p><p>　　2.3灌漿壓力的確定 </p><p>　?。?）在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶

12、，采用低壓滲灌，灌漿壓力基本為漿液流動的自重壓力，灌漿泵與注漿孔的高差有8m左右，因此低壓充填的灌漿壓力基本在0.08MPa左右。 </p><p>　?。?）在基巖區(qū)試驗(yàn)時，第一段灌漿壓力為0.5MPa，第二段為0.8MPa，第三、四段為1.0MPa，第五段為1.3MPa，第六段為1.6MPa，第七段為2.0MPa。 </p><p>　　建議正式灌漿施工時，第一段灌漿壓力為0.5MPa

13、，以下各段每段增加0.3MPa，最大壓力不超過2MPa。 </p><p>　　3試驗(yàn)成果分析和評述 </p><p>　　3.1壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶帷幕灌漿的成果分析 </p><p>　　2承2A27號孔在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶厚20m，灌漿段長17m，分為5個灌段，灌漿12次，復(fù)灌7次，共用水泥14.75噸，使用水玻璃737.5kg，單位長度的水泥用量為867.5k

14、g/m。 </p><p>　　2承3A28號在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶厚17m，灌漿段長14m，分為4個灌段，灌漿6次，復(fù)灌2次，共用水泥8.12噸，使用水玻璃406kg，單位長度的水泥用量為580kg/m。 </p><p>　　兩個孔灌漿段長31m，共用水泥22.87噸，使用水玻璃1143.5kg，單位長度的水泥用量為738kg/m。 </p><p>　　在壩填土

15、區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶進(jìn)行帷幕灌漿可以有效堵塞透水通道；同時加固了老壩體，在基巖面上面形成了蓋板，能有效防止冒漿事件的發(fā)生。 </p><p>　　3.2基巖部分灌漿成果分析 </p><p>　　2承2A27號孔在基巖部分總灌漿段長63m，分為9個灌漿段，共灌漿9次，未發(fā)生復(fù)灌現(xiàn)象，共用水泥19.85噸，單位長度水泥用量為315kg/m，使用膨潤土158.8kg，使用減水劑99.25kg。 <

16、;/p><p>　　2承3A28號孔在基巖部分總灌漿段長66m，分為9個灌漿段，共灌漿10次，僅復(fù)灌1次，共用水泥23.17噸，單位長度水泥用量為351kg/m，使用膨潤土185.4kg，使用減水劑115.9kg。 </p><p>　　兩個孔灌漿段長129m，共用水泥44.63噸（含1.61噸封孔水泥），使用水玻璃1143.5kg，單位長度的水泥用量為346kg/m。 </p>

17、<p>　　3.3本階段的試驗(yàn)成果與第一階段的試驗(yàn)成果對比 </p><p>　　表3試驗(yàn)成果對比表 </p><p>　　項(xiàng)目名稱 最大灌漿壓力(MPa) 平均每米水泥用量（kg） 冒漿（壓力突然減?。┐螖?shù) 復(fù)灌次數(shù) 檢查孔 </p><p><b>　　呂榮值（Lu） </b></p><p>　　第一階

18、段 0.63 444.19 17 18 12.6～18.4 </p><p>　　第二階段 2.28 421.85 2 9 6～9 </p><p>　　注：1、第二階段試驗(yàn)的冒漿均發(fā)生在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶； </p><p>　　2、第二階段試驗(yàn)的復(fù)灌有8次發(fā)生在壩填土區(qū)及強(qiáng)風(fēng)化帶，1次發(fā)生在基巖內(nèi)。 </p><p>　　3、第一階段試驗(yàn)

19、的冒漿（壓力突然減?。?，發(fā)生在基巖段共12次，其中31孔基巖段灌漿冒漿8次，33號孔基巖段灌漿冒漿3次，32號孔基巖段灌漿冒漿1次。 </p><p>　　4、第一階段試驗(yàn)的復(fù)灌，在基巖段共17次，其中31孔基巖段灌漿復(fù)灌11次，33號孔基巖段灌漿復(fù)灌5次。32號孔基巖段灌漿復(fù)灌1次。 </p><p><b>　　4試驗(yàn)結(jié)論 </b></p><

20、p>　?。?）從第二階段兩個檢查孔的壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在最后一個灌漿段，孔深73～78m（?-17.0～?-22.0），75～78m（?-19.0～?-27.0）處，灌前透水率在6.01～8.46Lu之間，均大于原設(shè)計(jì)要求的3Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)，若按此防滲標(biāo)準(zhǔn)，則必須再繼續(xù)往下鉆孔進(jìn)行灌漿，直至基巖的防滲標(biāo)準(zhǔn)在灌漿前的壓水試驗(yàn)中達(dá)到3Lu為止。但在后續(xù)工作中的多次專題會議上，有參建單位提出將3Lu的防滲標(biāo)準(zhǔn)修改為10Lu，這樣可以阻止灌

21、漿孔無休止的往下進(jìn)行帷幕施工，因此決定將3Lu的防滲標(biāo)準(zhǔn)修改為10Lu，這樣第二階段試驗(yàn)終孔深度達(dá)到了新要求的標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　?。?）第一階段檢查孔壓水試驗(yàn)的透水率在12.07～18.42之間，不僅遠(yuǎn)大于原設(shè)計(jì)要求的3Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)，也大于修改后的10Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　?。?）第二階段檢查孔壓水試驗(yàn)的透水率在6.02～9.08Lu之間，27、28號孔灌漿段灌后的

22、壓水試驗(yàn)呂榮值在3.14～5.18Lu之間，仍大于原設(shè)計(jì)的3Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)，但小于修改后的10Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　?。?）根據(jù)以上資料分析，每個灌漿段完成后的壓水試驗(yàn)和檢查孔的壓水試驗(yàn)均小于設(shè)計(jì)修改后的10Lu防滲標(biāo)準(zhǔn)，且試驗(yàn)有效解決了前期試驗(yàn)中存在的冒漿、灌漿壓力低、吸漿量大、復(fù)灌次數(shù)多等問題，該實(shí)驗(yàn)的成功為本工程的承壓水區(qū)帷幕灌漿提供了技術(shù)上可行的施工方案。 </p><p&