者岳水库沥青混凝土心墙土石坝灌浆技术应用

梁绍伟1，陈育新,2，刘文杰,2，周大双2

1中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610

2广东珠基工程技术有限公司，广东 广州 510610

摘  要：沥青心墙土石坝基础处理是大坝防渗的关键环节，固结灌浆结合帷幕灌浆是防渗处理的常规有效措施。灌浆工艺试验的所确定的施工工艺参数，对整个大坝的灌浆施工进度及质量有着决定作用。本文通过论述者岳水库的地质情况，结合固结灌浆、帷幕灌浆的工艺、措施，以及灌浆压水试验成果，分析灌浆措施在防渗处理中所取得的效果。

关键词：沥青心墙土石坝；固结灌浆；帷幕灌浆；施工工艺

中图分类号：TV543+.15      文献标识码：B       文章编号：

1 工程概况

者岳水库位于贵州省册亨县弼佑乡者岳村境内，位于秧坝河一级支流弼佑河者岳沟上，是一座综合利用水利工程，坝址以上控制集雨面积10.7km2，多年平均流量0.179m3/s。工程的主要任务是向下游沿河两岸的村镇及周边农村供水和农业灌溉。

水库工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，设计洪水位为893.80m，校核洪水位为894.62m，水库总库容338.7万m3，正常蓄水位892m，兴利库容247.4万m3，最大坝高43.30m。

2 工程地质条件

地貌：坝址区河段位于上纳界村上游约750m处，河流前段自西向东流、中间转折复从北向南流，河床高程857m～866m，河谷切割较深。山坡上杉树茂盛，水土保持良好。河道转折处左岸有一条较大的冲沟分布，见细小水流；下游左岸有一条浅冲沟发育、右岸有两条浅冲沟发育，基本无水。

地层岩性：坝址区揭露地层主要有三叠系中统边阳组（T2b）和第四系松散堆积物（Q）。三叠系中统边阳组（T2b）：岩性主要由细砂岩夹泥质粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩与泥质粉砂岩互层三种，地层总厚大于200m。第四系松散堆积层（Q）：按成因类型，本区第四系松散堆积层分为残坡积层（Q4edl）、崩坡积层（Q4col）及河流冲积层（Q4al）。

主要地质情况：水库区不存在水库渗漏、浸没和较大规模水库岸坡稳定问题，固体径流物资来源匮乏，水库淤积问题不突出，以及发生水库诱发地震的可能性低，成库条件良好，蓄水后可能引起的环境地质问题基本不存在。水源工程上、下坝线工程地质条件相当，坝型比较沥青心墙混合坝的地质条件要优于面板堆石坝，大坝的工程地质问题主要是渗漏、其次是开挖边坡、以及右岸BT2崩坡积体的稳定问题，但都不是突出的地质缺陷，经过常规或简单的工程处理即可建坝。

3灌浆生产工艺

3.1灌浆方法

（1）基础灌浆必须按先固结后帷幕的顺序进行。均按分序加密的原则施工。根据先导孔施工实际及现场地质条件，为了更好的保证帷幕灌浆质量，帷幕灌浆采用孔口封闭灌浆方法。

（2）灌浆方式采用循环式灌浆。灌浆应首先实施先导孔，帷幕灌浆中Ⅰ序孔每隔 16m 作为先导孔，用以确定帷幕界限是否满足要求。

第一段在岩石中的长度为 2m，第二段长 3m，以下灌浆段长度可采用 5m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不得大于 10m。固结灌浆深度为 6m，采用循环式灌浆法。

3.2灌浆压力

（1）固结灌浆，第一段灌浆压力为0.3MPa，第二段灌浆压力为0.5MPa。

（2）帷幕灌浆灌浆压力第一段采用0.8MPa，第二段每段递增压力根据灌浆试验结果确定，孔底最大灌浆压力为2.5MPa.

3.3灌浆浆液变化

（1）浆液浓度一般由稀到浓逐级变换，其配比和变换方法应通过室内浆材试验和现场工艺试验确定。帷幕灌浆浆液水灰比采用 3、2、1、0.8、0.5 等五个比级（重量比），起灌水灰比3：1。固结灌浆浆液水灰比采用 3、2、1、0.5 等四个比级（重量比），起灌水灰比为 3：1。

（2）灌浆浆液变换：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液的注入量已达 300L 以上或灌注时间已达 30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级的水灰比；当注入率大于 30L/min 时，可根据具体情况越级变浓。

（3）灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，立即查明原因，采取相应的施处理。灌浆过程中定时测记浆液密度。灌浆结束时测定浆液比重并作出记录。

3.4灌浆结束标准

当同时满足下述规定时，方可结束灌浆作业：灌浆在设计压力下，当注入率不大于 1L/min 时，延续灌注时间不少于30min，灌浆即可结束。

灌浆全过程中，在最大设计压力下的总灌时间不少于 120min。

3.1.5质量检查

（1）帷幕灌浆的灌浆质量检查应遵守 SL 62-2014 第 5.10 节规定。

（2）会同监理进行帷幕灌浆的质量检查，其检查内容和方法如下：帷幕灌浆质量检查应以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等评定其质量。

（3）检查孔布置根据其灌浆资料由参建各方现场定确定，其位置选择原则如下：帷幕中心线上；岩石破碎、断层、溶洞、节理裂隙密集带等地质条件复杂的部位；注入量大的孔段附近；钻孔偏斜过大的部位；灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。

（4）帷幕灌浆检查孔数量可为灌浆孔总数的10%左右，一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。固结灌浆检查孔数量不少于灌浆孔总数的 5%。

（5）帷幕灌浆、固结灌浆检查孔压水试验分别在该部位灌浆结束 14d、7d 后进行，在灌浆结束后 7 天内或监理指示的时间内将有关资料提交监理，以便确定检查孔位置。

（6）帷幕灌浆压水试验合格标准：第一段(接触段)及其下一段的合格率应为 100%；其余各段的合格率应为 90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值（质量检查压水试验值：≤3Lu）的 100%，且不集中，则灌浆质量可认为合格。否则，应按监理的指示或批准的措施进行处理。

（7）固结灌浆质量的压水试验检查，其孔段合格率应在 85%以上；不合格孔段的透水率值不超过设计规定值（质量检查压水试验值：≤3Lu）的 150%，且不集中，灌浆质量可认为合格。若达不到上述合格标准的，应采取措施进行处理。

4 灌浆成果分析

4.1固结灌浆成果分析

固结灌浆透水率频率及单耗频率区间统计各次序孔单位注灰量统计、透水率频率及单耗频率见图1：

固结灌浆Ⅰ序孔122个，灌浆孔水泥注入量46230.8kg，平均单位注灰量45.3kg/m，Ⅱ序孔124个，水泥注入量7054.1kg，平均单位注灰量5.9kg/m，检查孔12个，水泥注入量723.2kg，平均单位注灰量7.4kg/m。单位注入量Ⅱ序孔较Ⅰ序孔递减了86.7%，符合一般灌浆规律，II序孔较I序孔呈明显递减趋势；I序孔灌前压水一段，透水率为26.3Lu,检查孔2个，平均透水率1.0Lu。

4.2帷幕灌浆成果分析

各次序孔单位注灰量统计、透水率频率及单耗频率见图2。

试验段帷幕灌浆Ⅰ序灌浆孔57个，水泥注入量39931.2kg，平均单位注灰量29.1kg/m，Ⅱ序孔59个，水泥注入量16575.9kg，平均单位注灰量11.8kg/m，III序孔117个，水泥注入量7985.4kg，平均单位注灰量1.6kg/m，总体单位注入量Ⅱ序孔较Ⅰ序孔递减了59.5%，III序孔较II序孔递减了86.4%符合一般灌浆规律，Ⅲ序孔较Ⅱ序孔,II序孔较I序孔呈现明显递减趋势，I序孔灌前压水301段，平均透水率为1.2Lu, II序孔灌前压水289段，平均透水率为1.1Lu ,III序孔灌前压水574段，平均透水率为0.5Lu,检查孔24个，压水125段，平均透水率0.2Lu。呈现明显递减趋势，符合灌浆一般规律。

图1固结灌浆成果分析汇总

图2大坝帷幕灌浆成果分析汇总

5 结论

根据上述分析可知：

（1）采用设计的灌浆方法在技术上是可行的、施工效果达到了规范规定的合格标准。

（2）试验验证了大坝基础固结、帷幕灌浆后地基的完整性和抗渗透破坏能力满足设计要求。

（3）试验验证了设计灌浆布置，如灌浆孔排数、排距、孔距，孔深等是合理的，满足规范要求。

（4）验证了设计的施工方法、施工程序、灌浆压力、灌浆材料、浆液配比与浆材性能等的可行性。

（5）验证了适合本工程特点与要求的灌浆质量标准和检查方法是合理的。

（6）检验了帷幕底线的合理性。

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（责任编辑：***）

收稿日期：2022-11-9

作者简介：梁绍伟，男，主要从事水利工程项目管理、安全监测、基础处理等工作，E-mail:[e-mail]。