大坝基础灌浆在洛阳嵩县平地水库除险加固工程的应用
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【摘要】本文根据平地水库除险加固工程中大坝基础灌浆的实践经验,就灌浆工艺在水库除险加固工程中的具体应用进行了详细的阐述，并在实施中取得了明显效果。
【关键词】大坝基础灌浆；除险加固；应用
0 前言
大坝基础灌浆技术是水工建筑物地基处理常用的和重要的工程措施，灌浆工程是隐蔽工程,灌浆技术发明尽管已有200多年历史,但至今理论上仍在继续进行探索,灌浆设计和施工的专业性、实践性和对经验的依赖性依然很强.大坝基础灌浆是一门实践性很强的实用技术科学,需要依靠工地试验和室内试验以及凭籍实践经验,包括吸取同类工程的灌浆经验来解决。
1 工程概况
平地水库位于黄河中游伊河一级支流泥河上，坝址地处河南省嵩县饭坡乡焦沟村小石门组，水库控制流域面积9.05K，坝址以上干流长度1.0KM，干流比降0.04。水库总库容194万m3,兴利库容59万m3，死库容62万m3.水库大坝为重粉质土心墙坝，最大坝高27.4m，坝顶长度为120.0m。是一座以灌溉，防洪为主兼顾养殖等综合效益的小（I）型水库。工程等别Ⅳ等，主要建筑物级别4级。由于大坝存在严重的安全问题现需对大坝进行除险加固处理。根据大坝防渗设计，大坝防渗采用部分坝基帷幕灌浆进行处理。利用灌浆孔对坝体进行加固处理。
2 施工设计要求
根据大坝防渗设计，大坝防渗采用部分坝基帷幕灌浆进行处理。利用灌浆孔对坝体进行加固处理。
坝基帷幕灌浆：桩号0+012.5---0+077.8，灌浆孔为两排，呈梅花型布置，第一排为坝轴线上游侧1.5m，第二排为坝轴线下游1.5m，孔距均为1.5m灌浆孔伸入弱透水层不小于5m，上部伸入坝体5m。具体孔深现场确定，灌浆自下而上分段进行，岩石层采用纯水泥浆，沙砾石层，土层均采用水泥浆。
3 生产性灌浆试验
根据设计要求，在灌浆施工前需进行灌浆生产性试验，以验证灌浆设计参数和确定施工参数，为灌浆的结构优化和顺利实施创造条件。
根据设计要求和现场实际情况，选择右岸坝肩9个孔作为生产性灌浆试验。
帷幕灌浆试验孔为垂直孔，分两序布置。试验段共布置试验孔9个，下游排5个上游排4个，其中1序孔5个，Ⅱ序孔4个。检查孔1个。帷幕灌浆试验前做简易压水试验。坝体加固段不做压水试验。检查孔在帷幕灌浆试验完毕后，通过灌浆资料的整理，分析由监理部与我项目部共同协商确定。
灌浆试验施工于2011-6-21开始至2011-6-30结束。灌浆成果分析：
3.1灌前透水率分析
3.1.1 灌前压水：根据帷幕灌浆成果一览表灌前压水试验得到的透水率情况初步分析岩层裂隙发育情况，从基岩层顶部向下8m为弱透水层，8m以下为相对不透水层（透水率不大于3LU）。基岩顶部向下2m岩层较破碎，2m以下岩层相对较完整。帷幕灌浆接触段灌浆段长不以超过2m为宜。
3.1.1 灌后检查孔压水：根据检查孔压水试验透水率看出，透水率均小于 2 LU,满足设计防渗标准小于3LU.
3.2 单位注入量分析
根据成果一览表看出：帷幕灌浆孔1序孔平均注入量23.05Kg/m，Ⅱ序孔平均注入量15.8Kg/m,明显小于1序。土坝坝体注浆试验不下降（浆液比重大于1.5T/m3，说明设计满足要求。
通过灌浆试验成果表明，帷幕灌浆设计的孔距1.5m，排距3m及孔深伸入基岩8m以内，灌浆压力1序接触段压力控制为0.5MPa，以下段次为0.6MPa，2序接触段压力控制为0.5~0.6MPa，以下段次为0.7~0.8MPa，灌浆材料、浆液水灰比等施工参数均能满足本工程基础防渗要求。
4 施工技术方案
4.1施工程序
4.1.1 坝体加固利用帷幕灌浆孔按分序加密先行施工，1序孔(钻孔至基岩---灌浆)―Ⅱ序。灌浆采用充填式灌浆法，灌浆材料采用纯水泥浆，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。浆液浓度控制在水灰比为0.7:1―0.5:1之间。钻孔中若遇漏水量较大，不回水的情况，为减少水对坝体造成更大劈裂及冲蚀作用，可采用钻灌一体的方法进行灌注，即把钻孔时用水改为水泥浆，利用钻杆采取边打边灌的方法进行灌注。
4.1.2 帷幕灌浆的每一孔段 按以下程序进行作业：钻孔（基岩段）-冲洗-压水试验-灌浆―下一循环。
4.2钻孔施工
4.2.1 钻孔使用ZJ-200型地质钻机，金刚石钻头钻孔。
4.2.2 钻孔孔径为￠91mm。
4.3钻孔冲洗
帷幕灌浆钻进结束后，用大流量高压水通过注浆管冲洗至孔口回清水为止，孔底残留物不超过10CM。（土坝坝体段不进行钻孔冲洗）
4.4 压水试验
帷幕灌浆各孔段在灌浆前进行一次简易压水。简易压水可结合裂隙冲洗进行，压力为灌浆压力的80，并不大于1MPa，压水时间30min,每5min测读一次流量。取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率q表示，单位为吕荣（LU）。
4.5灌浆压力
帷幕灌浆压力参照以往各地水库帷幕灌浆压力设定为0.5-0.8MPa。1序孔第一段0.5MPa二段0.6mMPa,Ⅱ序孔第一段0.7MPa二段0.8MPa。
4.6灌浆
4.6.1 灌浆使用BW200/6X型灌浆泵，配备高速制浆机。
4.6.2 土坝坝体灌浆采用充填法，帷幕灌浆段采用孔内循环，自下而上分段方法进行灌浆，各灌浆孔段段长宜为5-6m（终孔段按不大于8.0m控制）
4.7浆液水灰比
灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。帷幕灌浆浆液水灰比采用5:1，3:1,2:1,1:1,0.8:1，0.6:1,0.5:1七个比级。
4.8变浆标准
4.8.1 在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比
4.8.2 当某一级浆液的注入量达到300L以上或灌注时间达1h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时。改浓一级。
4.8.3 当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。
4.8.4 特殊情况处理，视现场情况定。
4.8.5 灌浆结束标准：帷幕灌浆在设计压力下，注入率不大于1L/min时，延续30min,可结束灌浆。
4.8.6 封孔:帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，采用置换法封孔。封孔浆液水灰比为0.5：1，至孔口，若浆液不再下降时，视为土坝坝体不吃浆。
灌浆工程结束14天后进行帷幕灌浆钻孔压水试验，土坝坝体段进行压浆试验。
5 质量保证措施
5.1 严格控制钻孔质量，钻孔直径为80~100mm,垂直偏差小于1%，在施工前必须预先调节钻杆角度，倾角偏差不大于20°；
5.2 注浆时，确保每节注浆量均匀，不能相差过大；
5.3注浆用水泥必须选用优质普通硅酸盐水泥，并通过检验各项指标符合现行国家标准，受潮结块水泥不得使用。
5.4 注浆用水为清洁水。
5.5 浆液配置后需充分搅拌，搅拌时间。