控制性水泥灌浆在土石围堰防渗中的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 广西水利水电・ＧＸ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳ０Ｉ瓜ＣＩ　＆ＨＹＩ）Ｒ０１）Ｏｗ职ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２００８（３）　施工技术・　控制性水泥灌浆在土石围堰防渗中的应用　于明鑫，颜秉仁，蔡洪亮　（辽宁省水利水电工程局，辽宁，沈阳１１０１７９）　［摘要］结合龙滩水利枢纽工程下游河道整治１＃横向土石围堰防渗、南盘江天生桥中山包水电站土石围堰防渗、　乌江洪家度水电站上下游土石围堰防渗等成功经验，介绍了控制性水泥灌浆的施工工艺和方法，论述了这项新技　术在土石围堰防渗处理中的可靠性及优越性。　［关键词］土石围堰；防渗；控制性水泥灌浆；施工工艺　［中图分类号］ＴＶ５４３　［文献标识码］Ｂ　［文章编号】１００３—１５１０（２００８）０３—００６３一ｏ３　１概述　在水电工程大坝基坑施工过程中，经常采用土　石围堰，围堰的防渗通常采用黏土心墙、混凝土截渗　墙、高压喷射灌浆、防渗帷幕等方式进行处理，施工　造价均较高，且施工干扰也较大，而采用控制性水泥　灌浆方式进行土石围堰防渗闭气，不但可以达到防　渗目的，还可以降低造价，节约投资。　１．１与常规水泥灌浆的差异（防渗机理）　浆液达一定的凝胶时间。　（３）灌浆压力选择原则。常规水泥灌浆的最　大灌浆压力值必须选择在被灌地层的允许压力值之　内，灌浆过程中往往会出现进浆量越来越大而进浆　压力却越来越小，会产生串冒浆和地层抬动等技术　问题。控制性水泥灌浆帷幕的最大灌浆压力值要求　在防渗幕体范围内因灌浆压力产生的附加压应力值　必须超过地层的允许压应力值，故控制性水泥灌浆　一在土石围堰体内布设防渗帷幕，选用控制性水　泥灌浆防渗帷幕或常规水泥灌浆防渗帷幕，其帷幕　结构、灌浆机理，施灌方法及施工有关技术参数的控　制和选择都是有很大差距的，主要的区别为：　（１）帷幕结构和灌浆机理：常规水泥帷幕灌浆　技术是从水泥浆液的渗透和扩散机理出发，要求灌　浆孔呈梅花型布孔，帷幕一般需选３排孔，帷幕厚度　由灌浆孔的孔排距参数决定，而控制性水泥灌浆技　术，从灌浆附加压应力场角度出发，因附加压应力的　方面灌浆压力值选择远超过地层的允许压应力值　使其能满足挤压密实地层要求。另一方面，灌浆压　力还需满足计划浆液量的灌人，能保证幕厚要求。　灌浆过程中进浆量会越来越小，而进浆压力却越来　越大，并能防止地层抬动和产生串冒浆问题。　（４）　灌浆结束标准要求：常规水泥灌浆帷幕的　结束标准为达到设计要求最大灌浆压力后进浆量必　须小于某一值（如０．４０　Ｌ／ｍｉｎ）再稳定一段时间（如　３０　ｍｉｎ），即结束标准必须满足最大灌浆压力值、进　浆量小于某值、稳定时间等３个条件的标准。而控　制性水泥灌浆只需满足达到最大压力值后，累计灌　人的浆液总量达计划要求浆液量后就可结束，没有　进浆率和稳定时间的要求。　（５）按水泥灌浆规范。常规水泥灌浆要求有　作用而使地层产生挤压密实变形和挤压滑动，控制　灌浆压力对地层产生的附加压应力值达到足够值后　而对地层进行回填置换和挤密、挤实。故帷幕结构　般只选用一排灌浆孑Ｌ，因防水帷幕厚度不决定于　孑Ｌ排距，而只决定于灌人的浆液量，控制灌人的计划　一浆液量越多，则防水帷幕就越厚，反之就越薄。　（２）灌浆方法。常规水泥灌浆一般为单液灌　浆系统，用单泵灌注，而控制性水泥灌浆帷幕必须用　双液灌浆装置灌注，化学控制液以控制灌人的水泥　［收稿日期】２００８　０４—１５　定的压重和混凝土盖板，灌浆最好在静水（即没有　地下水流）条件下进行。而控制性水泥灌浆帷幕只　一要有１．０　ｍ左右的孑Ｌ口管不需混凝土盖板，进行控　制性水泥灌浆时要求最好有一定的水流条件，特别　［作者简介】于明鑫（１９７１一），男，辽宁大连，辽宁省水利水电工程局高级工程师，学士，从事水电工程施工与管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

于明鑫，颜秉仁，蔡洪亮：控制性水泥灌浆在土石围堰防渗中的应用　是ＩＩ序孔施工和局部加强处理，要求最好在基坑抽　水形成有地下水流速条件下进行施工。　１．２防渗技术的优点　控制性水泥灌浆新技术用于土石围堰的防渗处　理，其优越性已在龙滩工程下游河道整治１＃横向土　石围堰、南盘江天生桥中山包水电站土石围堰、乌江　洪家度水电站上下游土石围堰的防渗帷幕工程中充　钻孔冲洗，尽可能的把细砂从孔内冲洗出孔外，控制　段长一般不超过１．０　１ＴＩ。　１．４灌浆试验　为确保土石围堰控制性水泥灌浆工程的防渗效　果和经济性，施工前期综合施工区域的地质特点，选　择有代表性的位置进行灌浆试验。试验的目的在于　灌浆参数的确定，主要是孔距、灌浆压力和设计控制　分显现出来，概括起来，主要有以下几点：　（１）施工便捷。控制性水泥灌浆采用常规的　钻孔与灌浆设备，且多为小型设备，施工很便利。　（２）　防渗工效高。主要表现在施工工期短，见　效快，防渗效果好。控制性水泥灌浆开工很短的一　段时间后（一般３～５　ｄ），基坑便可开始抽水，基本上　不影响基坑开挖进度。例如乌江洪家度水电站工程　中，上游围堰的防渗处理与基坑的抽排水几乎同时　进行，围堰闭气后（２０　ｄ后），坝基水平段趾板区域　已基本上开挖完成，基坑的经常性排水仅布置１台　３７　ｋＷ水泵间歇抽排，效果非常明显。　（３）经济。实践证明，采用控制性水泥灌浆防　渗帷幕技术，较常规的高喷防渗墙方案，节约工程投　资近１／４～１／３。　１．３防渗帷幕施工程序　控制性水泥灌浆防渗帷幕施工主要工序有以下　４个，即回填、挤压密实一局部加强一防渗处理一质　量检查。　（１）　回填、挤压密实。采用双液灌浆系统将水　泥浓浆和化学控制液按计划灌人浆液量压人土石体　内，用较短的时间和较大的压力实现对土石体的回　填、挤压和密实。　（２）局部加强。第一阶段施工完毕后，根据围　堰渗漏水情况，有针对性地进行局部加强和防渗堵　漏。加强和防渗灌浆以低压灌浆为主，灌注１：１纯　水泥浆，不加或少加化学控制液。　（３）施工技术要求。①所有灌浆孔的钻孔与灌　浆均自上而下分序分段进行；②同一排孔内，分两序　进行施工，先钻灌Ｉ序孔，然后再钻灌Ⅱ序孔，Ⅱ序　孔必须待相邻的Ｉ序孔超前５．０　１ＴＩ的条件下才能施　工和跟进；③每一灌浆孔，均自上而下分段钻灌。钻　灌分段无定量要求，主要视钻孔情况而定。　（４）特殊情况处理。①钻孔一旦出现孔内不　返水，或有严重塌孔问题，则立即停止钻孔进行灌　浆；②钻孔返水出现塌孔问题，或有小范围塌孔现　象，但灌浆段长已超过１．０　１ＴＩ的，则一般控制在２．５　～３．０　ｍ之内；③碰到细砂层，则要求尽可能的加大　６４　浆量。　２施工工艺和施工方法　土石围堰控制性水泥灌浆防渗工程主要施工工　艺流程为：定帷幕轴线放孔位一固定钻机一＇ｂ７６　ｍｍ　钻孔并镶１．５　１ＴＩ深的孔口管一下一段次钻孔一按计　划浆液量控制进行双液灌浆一终孔段灌浆一全孔段　重复灌浆一封孔结束。　（１）钻孔采用地质钻机，配用似４～＇ｂ５６　ｍｍ　合金钻头进行。　（２）控制性水泥灌浆采用孔口阻塞、双液灌浆　系统，大泵灌水泥浆液，小泵灌化学控制液，两种浆　液视不同情况或在孔内、或在地层内混合，水泥浆液　配比全部选为０．６：１～１：１。水泥采用５２５＃普通硅　酸盐水泥，加灌化学控制液数量和时机视孔内升压　情况和进浆量变化情况而定。　（３）灌浆压力以控制水泥灌浆泵的机身压力　表读数为准，一般工序孔控制在１．０～１．５　ＭＰａ范　围。Ⅱ序孔控制在１．５～２．０　ＭＰａ范围，Ⅱ序孔的　终孔段或全孔段重复灌浆控制压力在２．０～２．５　ＭＰａ。加灌化学控制液的目的主要是提高灌浆压力　值。要求工序孔灌浆尽可能减少小于０．５　ＭＰａ压　力状态下的灌浆。Ⅱ序孔要尽可能的减少小于１．０　ＭＰａ压力状态下的灌浆。当某些孔段出现升高压　力有困难时，必须采取有效措施并加大化学控制液　的掺加力度。　（４）灌人浆液量以控制灌人计划浆液量为主，　例如当孔距为１．２５　１ＴＩ时，工序孔的平均灌人浆液量　为６５０～８００　Ｌ／ｍ，１Ｉ序孔的平均灌人量为８００～　１　０００　Ｌ／ｍ。　（５）灌浆过程中认真做好各种原始记录，详细　记录出现的各种现象和状态。　（６）灌浆结束标准：达到要求计划浆液量和要　求灌浆压力后即可结束灌浆。　（７）控制性水泥灌浆的质量检查以压水试验　为主，结合取芯检查进行。　维普资讯 http://www.cqvip.com 广西水利水电ＧＸ　ＷＡＴＥＲ￣ＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２００８（３）　３　结论　通过龙滩工程下游河道整治１＃横向土石围堰　防渗、南盘江天生桥中山包水电站土石围堰防渗、乌　江洪家度水电站上下游土石围堰防渗等工程实践证　明，采用控制性水泥灌浆进行土石围堰防渗、闭气，　不但可以达到防渗目的，而且施工便捷、防渗工效　高，还可以降低造价，节约投资，值得类似工程借鉴。　（Ｏｒ任编辑：刘征湛）　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｍｅｎｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　ｓｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ．ｒｏｃｋ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　ＹＵ　Ｍｉｎｇ—ｘｉｎ，ＹＡＮ　Ｂｉｎｇ—ｒｅｎ，ＣＡＩ　Ｈｏｎｇ—ｌｉａｎｇ　（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ａｎｄ　Ｈｙｄｍｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，１１０１７９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｉｎ　ｓｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｎｏ．１　ｔｒｎｓｖｅｒａｓｅ　ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｋ　ｏｆｃｅｒ—　ｄａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｒｉｖｅｒ　ｃｏｕｒｓｅ　ｈａｒｎｅｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｉｅｃｔ　ｏｆ　Ｌｏｎｇｔａｎ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｏｍｐｌｃｅｘ，ｔｈｅ　ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｋ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ　ｏｆ　Ｚｈｏｎｇｓｈａｎｂａｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　ｐｌｎｔ　ａｏｎ　Ｎａｎｐａｎｊｉｎｇ　ｒｉａｖｅｒ，ｔｈｅ　ｕｐｓｔｒｅａｍ　ａｎｄ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｋ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍｓ　ｏｆ　Ｈｏｎｇｊｉａｄｕ　ＨＰＰ　ｏｎ　Ｗｕｊｉｎｇ　ａｒｉｖｅｒ．ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｎｄ　ａｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｏｎｔｃｒｏｌ　ｃｅ—　ｍｅｎｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｒ　ｓｆｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｋ　ｏｆｃｅｒｄ锄．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｋ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ；ｓｅｅｐａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｍｅｎｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　（上接第６２页）　４　质量检验　￣｝（ＪＧＪ９４—９４）的有关规定，采用重块堆荷法，对预　应力混凝土管桩进行静载试验，试验结果表明，单桩　通过以上检测方法，对已完成的预应力管桩进　足设计和规范要求。　（１）桩基静载试验。按照《建筑桩基技术规　行质量检测表明，施工质量良好，各项检测成果均满　的竖向承载力满足设计要求。　（２）桩基动测试验。按照《建筑基桩检测技术　规范｝（ＪＧＪ１０６—２００３）的有关规定，采用低应变反射　波法，对预应力管桩进行动力测试，测试结果表明，　桩身结构完整，未发现有质量缺陷桩，被检测桩均为　合格桩。　５　结语　长洲船闸工程外江１＃重力坝基础加固采用预应　力混凝土管桩，加快了施工进度，为船闸能够顺利完　工打下了良好的基础，预应力混凝土管桩在本工程中　的成功应用，也为以后类似工程提供了很好的借鉴。　（责任编辑：刘征湛）　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｉｌｅ　ａｔ　ｓｈｉｐｌｏｃｋ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　ＹＵ　Ｔａｏ．ＺＨＵ　Ｃｈｅｎｇ．ｘｉｏｎｇ　（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕｄａｏ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｊｉｎｇｎａａｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ｎｄ　Ｈｙｄｍｐｏｗｅｒａ　ｏｎｓｔｒｕｃｔｉＣｏｎ　Ｃｏｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｗｕ　５４３１００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃ￣Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｎｏ．１　ｇｒａｖｉｔｙ　ｄａｍ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｒｅｉｎｆｃＩｒｃｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｈｉｐｌｃｋ　ｏｆｏ　Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｏｍｐｌｅｘ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｃｏｐｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｕｓｕａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｉｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｏｍｐｌｅｘ；ｓｈｉｐｌｃｋ；ｐｒｏｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｔｕｂｕｌｒ　ｐｉａｌｅ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ；　ｑｕａｌｉｔｙ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　６５