某水库灌浆防渗加固施工方案简介

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【摘要】 灌浆法在水库防渗加固处理方面得到了广泛的应用，因工程特点不同，采用的灌浆工艺和方法各异，本文结合工程实例，对在水库防渗加固中采用袖阀管工艺的灌浆施工方法及施工组织做了简介。

【关键词】 水库 防渗加固 袖阀管 灌浆 施工方案

1、工程概况

水库系自来水公司水源水库，正常蓄水高程8.93m。为提高堤坝防渗性能，拟对部分堤坝进行灌浆防渗加固。本次拟进行灌浆加固的堤坝长度为723m。工程共布置灌浆孔1449个，钻孔总深度15697.50m。

2、坝体条件

堤坝顶高程10.50m，顶宽5m，表面为碎石泥结路面。坝基为粉砂土，建基面高程3.0m。坝体材料主要为粉质壤土。堤坝护坡材料依次分别为厚度0.35m的浆砌块石、厚度0.30m的碎石垫层和厚度0.30m的粗砂垫层，临江一侧的堤坝护坡按1∶3放坡。库内堤坝前部设防渗粘土斜墙，粘土斜墙底面位于粉砂土上，高程为2.4m。

3、设计概要

3.1、孔位布置

拟进行压密灌浆的堤坝长度为723m，沿堤坝轴线方向布置三排孔，排距1.80m，矩形布孔。每排分三序，第一序孔孔距为6.0m，第二序孔孔距为3.0m，第三序孔孔距为1.50m。布置于坝轴线的灌浆孔为主孔，两侧坝肩的灌浆孔为副孔。

3.2、孔深与孔数

灌浆孔均为垂直孔，主孔自堤顶（堤顶高程为10.50m）钻至-1.0m高程，钻孔深度为11.50m，主孔共483个，主孔总深度为5554.50m；副孔自堤顶钻至0.0m高程，钻孔深度为10.50m，副孔共966个，副孔总深度为10143m。工程共布置灌浆孔1449个，钻孔总深度15697.50m 。

3.3、浆液、灌浆原则、灌浆压力

浆液采用粘土水泥浆，粘土与水泥的比例初定30%～40%，具体根据现场试验确定。

施工时，先主孔，后副孔，排内分序进行。各孔灌浆按“少灌多复”原则注浆，每一孔段至少灌3次。根据灌浆压力变化，控制复灌次数和复灌时间。

灌浆压力为0.1～0.3MPa。

3.4、防渗标准

要求被加固体的渗透系数小于1×10-5cm/s。

灌浆参数根据现场试验调整。

4、施工布置

4.1、施工布置规划

施工布置规划按下述原则进行：

1）所有施工设施均布置在监理人提供的场地范围内；

2）充分考虑本工程的设计和施工特点，采用集中制浆，集中制浆站尽量布置于靠近施工现场，从而不会对其它作业队产生交叉影响；

3）有利于生产，便于管理，尽量避免施工干扰，为此，组织各工程分队分段分别进行灌浆施工。

4）因地制宜、分散与集中相结合，力求紧凑，节约占地。

4.2、施工交通布置

场外：本工程对外交通运输较便利，工地现场与外界有公路相通，可满足设备及材料的运输要求。

场内：机械设备到场后，根据防渗灌浆任务要求，分别卸载，其余材料与零件可利用人 力搬迁转移。

4.3、现场施工布置

4.3.1、钻灌平台

钻灌工作面已是平整的路面，无需再另外搭设钻灌平台。

4.3.2、灌浆站

本工程初步安排布置四个灌浆站，灌浆站内布置灌浆泵、低速搅拌机和值班房。每个灌浆站面积约为8m2。

4.3.3、制浆站

制浆站初步选择设在拟灌浆坝段的中部（施工时根据实际情况再确定制浆站位置），其中布置高速搅拌机、储浆筒、输浆管路、送浆泵、灰台，总面积约为30m2。集中制浆站制备的浆液通过输浆管路分别输送到上述的四个灌浆站。

4.3.4、材料堆场

水泥采用罐装散装水泥，水泥罐安置于制浆站近旁。粘土堆场也设在制浆站近旁。

4.3.5、灌浆集中记录控制台

灌浆集中记录控制台设在灌浆段中部合适位置，面积约6m2。主要功能是监控各灌浆站灌浆过程、指挥各灌浆站调整灌浆压力和流量、灌浆原始记录等。

4.3.6、施工用水

用清水泵抽取库水为钻孔、灌浆用水。

4.3.7、施工用电

施工用电总容量需150KW～200KW，施工时搭接至每个工作面。

5、施工工艺

5.1、工艺流程

根据本工程的实际情况，施工拟采用袖阀管灌浆工法。袖阀管灌浆工法主要特点有：钻孔与灌浆可同步作业、同一部位可进行多次灌浆、避免浆液沿管壁窜冒等。施工工艺流程：钻孔放样、钻机就位、钻孔、清孔、下袖阀管、填料待凝、下止浆塞、开环、灌浆，如下图所示。

袖阀管灌浆工法示意图

（a）钻孔清孔；（b）下袖阀管；（c）填料待凝；（d）下塞；（e）压水灌浆

1―钻孔；2―袖阀管；3―填料；4―止浆塞

5.1.1钻孔放样

采用全站仪，按照业主提供的基准点放大样。根据大样并按照设计的孔位布置，用钢尺量定孔位，孔位中心插入定位钢筋，定位偏差应符合规范要求。钻孔放样经现场监理复核认可后，进入下一工序。

5.1.2钻机就位

为保证钻孔垂直度符合要求，钻机安装时用水平尺调整，保证钻机周正水平，孔位、立轴、天车在同一直线。

5.1.3钻孔和清孔

钻孔设备选用100型或150型工程地质钻机，拟采用硬质合金钻进，泥浆护壁成孔。若业主要求钻进时不能用冲洗液，则采用螺旋提土器钻进。孔径初定为φ110mm。孔深和孔斜须符合设计和规范要求。

采用泥浆护壁钻进时，清孔用泥浆泵循环排渣，直至返出孔口的泥浆无渣土时可停止清孔。若采用螺旋提土器钻进，因该钻进方法为干法钻进，故无须清孔。

5.1.4下袖阀管和填料

袖阀管采用PVC管经加工制成。在PVC管上每隔30cm～50cm钻一环射浆孔，每组射浆孔外用弹性好的双层橡胶箍箍住。根据孔深配好袖阀管并逐节下入孔内，管的连接采用接头胶结。为利于灌浆施工以及防杂物落入管内，袖阀管的管口须高出堤顶20cm，并在管口设管帽保护。

为防止灌浆时浆液从孔壁冒出和定点灌浆，须在袖阀管与孔壁间填料。填料为低强度的粘土水泥浆，填料配方为水泥∶粘土=1∶2～1∶3；干料∶水=1∶1～1∶5。水泥选用P.O32.5，粘土塑性指数Ip=15～30，具体参数通过现场灌浆试验确定。若采用泥浆护壁钻进或孔内地下水位较高时，填料可在下管之前进行；干法成孔且孔内无地下水，填料可在下管后进行。

5.1.5待凝、下止浆塞和开环

填料完成后须待凝5～7天。待填料具有一定强度时，在袖阀管内下入止浆塞，用高压稀浆压开胶箍，压裂填料壳，形成浆液进入地层的通道。此压浆过程即为开环。判断开环质量的标准是：

1）填料壳未破坏前，泵压逐渐升高而流量始终为零；

2）填料壳一旦被压裂破坏，泵压骤降或吸浆量骤增。即使开环压力较大也不会给受灌地层带来危害。

3）开环后，流量与压力的关系接近未填料时地层的吸浆情况。

5.1.6灌浆

5.1.6.1灌浆材料

灌浆材料为水泥、粘土和水。招标文件要求水泥选用P.O 32.5，灌浆水泥应妥善保存，严格防潮并缩短存放时间。不得使用受潮结块的水泥。粘土塑性指数Ip应达到设计和规范要求，一般粘土塑性指数Ip不宜小于14，粘粒（粒径小于0.005mm）含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。灌浆用水应符合拌制混凝土用水的要求。

5.1.6.2配制浆液

水泥和粘土分别经高速搅拌机搅拌成水泥浆和泥浆后，再放入高速搅拌机混合成粘土水泥浆液，把配制好的粘土水泥浆液抽入低速储浆桶备用。因设计未提供水灰比，招标文件中仅列出粘土与水泥的比例初定为30%～40%，具体参数根据现场灌浆试验确定。

5.1.6.3灌浆压力

灌浆压力为0.1～0.3MPa。

5.1.6.4灌浆段长

每孔分两段灌浆。主排帷幕孔灌浆段长分为0.50m～6.50m、6.50m～11.50m，副排帷幕孔灌浆段长分为0.50m～5.50m、5.50m～10.50m。

5.1.6.5灌浆方法

开环后开始灌浆。灌浆采用循环式自下而上的方法，设计要求的施工顺序为先主排孔后副排孔（一般多为先副孔后主孔），排内分三序施工，即先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序。各孔灌浆按“少灌多复”的原则进行，每一孔段至少灌3次，根据灌浆压力变化，控制复灌次数和复灌时间。

5.1.6.6灌浆结束标准

每孔段复灌3次不再吃浆时，即可结束该孔段灌浆。

5.1.6.7封孔

当每孔灌完后，向孔内注满容重大于1.5t/m3的稠浆，如果浆面下降，可继续灌注稠浆，直至浆面升至坝顶不再下降为止。

5.1.6.8 特殊情况处理

1）冒浆处理

坝顶和坝坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土料回填夯实。因采用袖阀管灌浆工艺，钻孔周围冒浆基本不会出现，若出现此种情形，采用压砂处理，而后再继续灌浆。水下坝坡或其它不便处理的冒浆，采用稠浆间隙灌注，必要时可灌注速凝浆液。

2）串浆处理

因采用袖阀管灌浆工艺，孔于孔之间的串浆基本不会发生。若与观测装置串浆，应封堵观测孔，施工结束后，重新埋设。

5.2、灌浆记录

灌浆原始记录采用FEC-GJ3000多路灌浆监测系统进行自动记录，确保原始记录真实准确。

5.3、灌浆质量检查

灌浆结束后，当受检部位满足候凝时间要求时，按监理人或设计要求进行灌浆质量检查。检查方法为：在指定位置钻孔，取出原状样品，进行渗透和抗剪强度试验。设计要求被加固体的渗透系数小于1×10-5cm/s。

6、竣工资料

提交的竣工资料包括：施工记录、灌浆成果资料、检验测试资料、竣工报告。

6.1、施工记录

1）钻孔记录；

2）灌浆记录。

6.2、灌浆成果资料

1）灌浆孔成果一览表；

2）灌浆分序统计表；

3）灌浆综合统计表；

4）灌浆工程完成情况表；

5）灌浆孔平面布置图和灌浆综合剖面图。

6.3、检验测试资料

1）检查孔钻孔柱状图；

2）灌浆材料检验报告；

3）照片、及实物；

4）施工前后或施工过程中其它的检验、试验和测试资料。

6.4、竣工报告

7、资源配置

7.1、主要材料与水、电用量

水泥和土料按进度进场，一般储存量为日正常用量的3倍。水可以就近按需取用。用电负荷为150KW～200KW。

7.2、施工主要机械设备配置

钻孔设备选用100型或150型工程地质钻机，钻进循环泥浆供浆选用BW160型泥浆泵。灌浆设备主要选用SGB灌浆泵、输浆泵、FEC-GJ3000多路灌浆监测系统、自制高速搅拌机、自制低速搅拌机、打浆机。详见拟投入本工程主要的施工机械计划表。

拟投入本工程主要的施工机械计划表

序号 名称 型号 单位 数量 进场时间 备注

1 灌浆泵 SGB 台 4 进场时

2 高速搅拌机 GJ-200 台 4 进场时 自制

3 低速搅拌机 DJ-400 台 6 进场时 自制

4 钻机 100/150 台 5 进场时

5 泥浆泵 BW-160 台 5 进场时

6 多路自动记录仪 FEC-GJ3000 套 1 进场时 8信道

7 输浆泵 台 2 进场时

8 打浆机 DJ-200 台 2 进场时 自制

7.3、人力资源配置

详见施工人员计划表。

施工人员计划表

序号 工 种 数量（人） 说明

1 管理人员 2 项目经理和现场管理

2 技术人员 3 现场技术值班和统计

3 专职安全员 1 安全生产日常管理

4 专家顾问 3 技术咨询

5 灌浆工 24 灌浆操作

6 制浆工 12 制浆

7 钻工 12

8 修理工 1 机修与加工

9 司 机 1 现场汽车运输

10 后 勤 6 负责材料供应、伙食与生活管理等

11 合计 65

8、施工质量控制措施

灌浆施工属于隐蔽性工程施工，在灌浆的整个施工过程中，必须严格按照施工组织设计及监理人要求施工。施工前按照规程规范和有关技术文件制定详细的质量控制措施；施工中，严格执行“三级检查、验收”制度，所有施工人员都具有多年的实践经验，安排质检人员对施工过程中的钻孔、冲洗、下管、制浆、灌浆的过程进行全程跟踪检查，以确保施工作业的规范性和灌浆质量的可靠性；通过加强过程控制，不断完善施工措施，使其满足技术要求和有关文件规定，确保灌浆质量，具体措施如下：

1）依据技术要求和规程规范，提出质量控制的要点，由技术人员组织相关人员学习，并以书面形式下发各施工机组并要求其严格执行；

2）狠抓自检及初检工序，配备质检员跟踪检查质量控制点的执行情况（如造孔时孔位、孔斜、孔深及灌浆时的阻塞位置等），并作好详细的记录，发现问题，及时指出并立即整改，将影响质量的不利因素消灭在初始状态；

3）各种仪器、仪表及水泥等根据设计要求按期率定或检测，合理选择使用各种量程的压力表、比重计等仪器，确保测量精度；

4）从钻孔、洗孔、下管至终孔验收后的灌浆等过程均按照技术要求和有关文件规定进行监督和验收；

5）及时做好各种现场记录，并同时做好现场交接班工作。

参考文献：

[1] 杭州珊瑚沙水库灌浆防渗加固工程招标文件.

[2] 林宗元主编.《岩土工程治理手册》. 辽宁科学技术出版社.1993年第一版.

[3]《土坝坝体灌浆技术规范》SD 266―88.