２０１２年第４期 ［文章编号］１００２—０６２４（２０１２）０４—００２５—０２ 东北水利水电 工程施工 帷幕灌浆技术在细鳞河水库除险加固工程的应用 沈继承 （辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳１１０００６） ［摘要］细鳞河水库大坝及廊道渗漏严重，渗漏情况复杂。对于大坝坝体及坝基渗漏确定采 用帷幕灌浆防渗技术，防渗效果显著，满足设计要求，达到预期目的。 ［关键词］帷幕灌浆；除险加固；应用；细鳞河水库 ［中图分类号］ＴＶ５４３＋．５ ［文献标识码］Ａ １工程概况 位置设在灌浆廊道内，灌浆孔共７排，廊道以下的部分设１ 细磷河水库位于黑龙江省鹤岗市北，细磷河下游干流 排灌浆孔，孔径为西７５ ＩＩ＇Ｌｒｎ，灌浆孔孔深钻至坝基基岩下６ 上，距鹤岗市３５ ｋｍ，控制流域面积５６４ ｋｍ２，大坝坝型为浆 ｍ，廊道上游侧及其顶部设６排灌浆孔，上游侧３排孔孔径 砌石重力坝，最大库容３ ３００万ｍ３，属中型水库，大坝全长 为６６０ ｒａｉｎ，廊道顶部３排孔孔径为西３８ ｍｍ。 ３４５ ｍ，最大坝高２ｏ ｍ，大坝基础为花岗岩，建基面高程 ３．２灌浆材料、制浆和灌浆设备 １３５ ｍ。 １）灌浆的主要材料是水泥和水，根据工程需要可掺入 随着运行年限的增加，渗漏逐渐增多、游离钙大量析 风积沙等掺合料和外加剂。灌浆所采用的水泥品质必须符 出，导致伸缩缝再次严重漏水。鉴于大坝漏水对大坝造成 合ＧＢ１７５—９２（硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》或所采用的 的严重损害，为避免漏水的加剧和危及大坝安全；延长大 其他水泥的标准。 坝的使用寿命，２００８年对大坝坝体进行防渗处理，使大坝 灌浆用的砂应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不 坝体、坝基形成一防渗帷幕。 宜大于２．５ ｍｉｔｔ，细度模数不宜大于２．０，ＳＯ，含量宜小于 １‰含泥量不宜大于３％，有机物含量不宜大于３％。 ２地质条件 ２）制浆材料必须称量，称量误差应小于５％；水泥等固 坝基处基岩为花岗岩，颜色为灰白一灰绿一灰黑色， 相材料宜采用重量称量法。纯水泥浆液的搅拌时间，使用 中一粗粒结构，块状构造。主要矿物成分有石英、长石、黑云 普通搅拌机时，不少于３ ｍｉｎ；使用高速搅拌机时，宜不少 母角闪岩等，岩石坚硬，上部节理发育。全风化带厚０－０．８ 于３０ Ｓ。 ｉｎ，结构被破坏呈砂穴状，与上部亚砂土没有明显界线，无 ３）灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作 交结性；强风化带厚ｏ．５～１．７ ＩＴＩ，呈碎块状，半胶结状态，整 压力应大于最大灌浆压力的１．５倍，并应有足够的排浆量 个坝轴区普遍发育，节理发育，裂隙面充满了次生矿物。弱 和稳定的工作性能；灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌 风化带上部层厚１．８５￣８．３ Ｉ＂１１，块状节理发育，裂隙充满水 浆泵。 锈，胶结状态，全区发育。 ３．３灌浆工艺 ３帷幕灌浆施工方法 １）一般规定。所有灌浆孔的孔距均为２ ｍ，分三序灌 注，其中Ｉ序孔作为充填灌浆孔和常规灌浆孔，当Ｉ序孔 ３．１灌浆孔位布设方案 压水不返水时，对其进行充填灌浆，灌浆材料为水泥砂浆， 灌浆钻孔的位置布设在坝体的上游。挡水坝段灌浆孔 配比为水泥：风积沙＝１：１。Ｉ序孔部分亦作为先导孔。 为单排，钻孔位置设在坝顶，孔距均为２ ｍ，孔径为 ７５ 单孔工艺流程：钻孔一钻孔测斜及冲洗一简易压水一灌 ｎｕｎ，灌浆孔孔深钻至坝基基岩下６ ｍ，两侧向岸坡各延伸 浆一下一灌浆段钻孔、压水、灌浆＿＋……直至终孔一封孔。 ４个灌浆孔，坝顶下设５ ｍ长的灌浆套管，套管以上部分采 ２）钻孔。以铅垂线为标准，钻孔角度在９０ｏ以下的，采 用静压灌浆，套管下部采用孔内循环灌浆。溢流坝段钻孔 用回转式钻机钻进。钻孔角度在９０￣以上的，采用冲击钻钻 ・２５・ 工程施工 东北水利水电 ２０１２年第４期 进。灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不得大于１０ ｃｍ，钻孔 孔壁应平直完整。灌浆钻孔每段都应进行孔斜测量，发现 偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施。 钻孔经测斜后，测得偏斜角０，则ｄ＝Ｌ ｓｉｎ８。 钻孔偏斜率的计算公式为： ６＝ 即８＝ｔａｎＯ （１） Ｌ 式中：ｄ一实钻钻孔的水平投影长度，亦即孔底偏距，也 可称偏差；己——实钻钻孔的立面投影长度；Ｌ１——实钻钻 孔的长度。 帷幕灌浆孔孔底充许偏差见表１。 表１ 帷幕灌浆孔孔底允许偏差 ｍ ３）钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验。钻孔完成以后，应 及时地将钻孔冲洗干净。各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆 前宜采用单点法进行简易压水，其成果以透水率表示。在 有泥质充填物和遇水性能易恶化的岩层中，灌浆前不进行 裂隙冲洗和简易压水。 ４）灌浆方法和灌浆方式。采用回转式钻机造孔的，灌 浆采用“孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法”，射浆管 距孔底不得大于５０ ｃｍ，每段灌浆结束后可不待凝，进行下 一段的钻孔和灌浆，提高了灌浆施工工效；采用冲击钻造 孔的按静压灌浆工艺处理。灌浆孔段长度为５ ｍ，最后一段 小于８ ｍ时，可一次灌注。灌浆孔各灌浆段，不论透水率大 小均应按技术要求进行灌浆。 ５）灌浆压力和浆液变换。灌浆压力初步确定为０．５ ＭＰａ， 具体灌浆压力结合现场试验确定。灌浆的过程中不允许降 压。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆浆液水灰 比采用３：１。２：１，１：１等３个比级。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 改变水灰比。 当某一比级浆液的注入量已达３００ Ｌ以上或灌注时间 已达１ ｈ，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显着（某 一级浓度的浆液在灌注了一定数量之后，其注入率仍大于 初始注入率的７０％，就属于“改变不显著”）时，应改浓一级。 当注入率大于３０ Ｌ／ｍｉｎ时，可根据具体情况越级变浓。 灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查 明原因，采取相应的措施处理。 ６）灌浆结束标准及封孔方法。在设计压力下，注入率 不大于１ Ｌ／ｍｉｎ时，延续灌注时间不少于９０ ｍｉｎ；灌注全 ・２６・ 过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于１２０ ｍｉｎ。 封孔采用“置换和压力灌浆封孔法”：全孔灌浆结束 后，将导管下人到钻孔底部，用灌浆泵向导管内泵入水灰 比为０．５：１的水泥浆，水泥浆自孔底逐渐上升，直至孔口返 出浓浆为止。而后将灌浆塞塞在孔口，使用水灰比为ｏ．５：１ 的水泥浆进行纯压式封孔灌浆１ ｈ，压力为灌浆最大压力。 封孔灌浆结束后，闭浆２４ ｈ。 当进行封孔灌浆时的注入量大于１ Ｌ／ｎ＇ｉｆｎ时，应按正 常灌浆过程进行灌浆，直至达到要求的结束条件。如封孔 前孔口仍有涌水或渗水，则应当适当延长封孔灌浆持续时 间，或采取闭浆措施。 ７）排污。灌浆工程的污水排放量是很大。在施工作业 面附近设集污池，污水经集水井沉淀后，及时采用污水泵 排至沉淀池内，经过二级沉淀达到排放标准后，排入河道。 ８）特殊情况处理。灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根 据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、 间歇灌浆等方法进行处理。 灌浆过程中发现串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可 以同时进行灌浆。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌 浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。 当钻孔灌浆过程中，发现孔口涌水时，无论钻进的孔 段长度是否已经达到了规定的长度，都应当停止钻进，先 对本孔段进行灌浆处理。如果承压水量不大，则灌浆前使 该孔段充分排水，之后按常规办法进行灌浆。如果承压水 量很大，这时应当测量承压水的压力和流量，有针对性地 采取下列措施综合处理：使用浓浆液灌注，必要时浆液中 加入速凝剂；使用纯压式灌浆；提高灌浆压力；进行屏浆、 闭浆、待凝；压力灌浆封孔。 灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施 处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝 剂；灌注稳定浆液或混合浆液。 ３．４灌浆质量检查分析 灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对竣 工资料和测试成果的分析，综合评定。该工程灌浆质量检 查判断标准为压水试验透水率不大于０．０５ Ｌ／（１ｌ１ｉｎ・ｍ・ ｍ）。灌浆检查孔的数量为灌浆孔总数的１０％。 灌浆检查孔布置部位：灌浆中心线上；岩石破碎、断层、 大孔隙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、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌 浆质量有影响的部位。 灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束１４ ｄ后进行。 检查孔孔径为 ５６ ｍｒｎ，深度应少于该部位灌浆孔深度２ ｍ；检查孔段长为５ ｍ。检查孔应自上而下分段卡塞进行正 式压水试验，试验采用单点法。检查孔压水试验压力值为 该处灌浆压力的８０％。基岩接触段及其下一段的合格率应 为１００％；再以下的各段的合格率应在９０％以上，不合格段 （下转第３８页） 水生态环境 东北水利水电 ２０１２年第４期 力，大连市治理水土流失面积３ ６１７ ｋｍ２，涵养水源 和工作效率。通过以上这些措施，全市城市地下水 ４ ８００万ｍ３。全市森林覆盖率由２７．８％提高到 的取水量逐年下降，２００５年城区地下水开采量仅 ４１．５％，其中，对大连市城市水源地碧流河水库和英 为５０１．５万ｍ３，以后年均下降７．０９％，城市地下水 那河水库的流域环境进行了重点治理。２００３年以 的水环境有了明显的改善。 来在两座水库的周边营造水源涵养林４４９．６７ ｈｍ２。 ４结语 ３地下水取水管理 水环境治理工作的实践表明，水环境保护正 大连市的陆岛海岸线长达１ ０９６ ｋｍ，地下水 从单纯的河湖水域扩展到水域及其周边区域，从 环境保护具有特殊意义。地下水开采控制与管理 单一地表水扩展到地表地下水综合保护的复杂问 是水环境保护的重点之一。 题。因此，水环境保护和治理涉及到产水、输水、用 １）严格执行地下水保护区规划和取水许可制 水、排水等多个方面，进行水环境保护和治理必须 度。坚决贯彻执行国家、省、市有关开采地下水的 统一规划，参与水环境保护的各个环节和职能部 相关规定，强化地下水开采审批制度。具体措施 门应通力合作，才能达到安全稳定永续发展的目 是，对于海水入侵区的取水申请，一律不予受理； 的。另外，目前缺少实用性水环境治理技术的一般 对于退水不达标或退水地点不符合要求的取水申 化提升，缺少水环境治理措施评价的量化关系，拟 请，通知其限期整改。 通过多数案例分析和经验总结，形成工作指南，引 ２）建立健全全市范围内的地下水水位、水质 导水环境保护与治理工作的深入。 动态监测网络，实行地下水取水的动态管理。市内 ［参考文献］ 四区及旅顺口区设有城市地下水水位、水质动态 观测网点上百个，基本上覆盖了城市规划区各个 ［１］许士国，高永敏，刘盈裴．现代河道规划设计与治理一建 设人与自然相和谐的水边环境［Ｍ］．北京：中国水利水电 水文地质单元和赋水层位，监测项目达到２９项。 出版社，２００６． ３）市财政列专款用于自备水井数码智能计量 ［２］卫明．城市水环境建设中若干问题的探讨［Ｍ］．中国水利 系统的安装和维护工作，全市安装数码交换预付 学会城市水利专业委员会年会暨全国城市水利学术研 费控制系统３００余套，提高了城市地下水资源的 讨会，２００２． 计量准确率；为了更好地保护地下水的水环境，对 ［３］陈淑敏，楼劲英．关于加强北京城市水环境科学化管理的 超采区有公共替代水源的水井一律封停，２００６年 探讨［Ｍ］．中国水利学会城市水利专业委员会年会暨全 以来就封闭关停水井４９眼。 国城市水利学术研讨会，２００２． ４）强化地下水资源数字化管理，开发了“大连 ［４］大连市水务局．充分发挥水务部门职能，全面开展节水型 市城市地下水资源管理地理信息系统”，在统一的 社会建设［Ｒ］．２００７年１０月全国节水型社会建设试点 ＧＩＳ平台上实现了水井管理、动态观测、取水许可 城市汇报材料，２００７． 等多项功能的统一管理，大大地提高了管理水平 【收稿日期】２０１２—０２—０７ （上接第２６页） 的透水率值不超过设计规定值的１００％，且不集中，灌浆质 用，确保了大坝的安全与稳定。 量认为合格。 ２）溢流坝廊道经过水泥灌浆施工处理后，原白色游离 检查孔压水试验结束后，进行灌浆和封孔。 钙析出现象、多处渗漏点漏水并连续成串的现象、廊道下 灌浆前的钻孔最大透水率值达到Ｏ．５４９ Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ・ｍ】 游面的漏水现象基本消失，整个廊道的滴水状况及个别部 （１５坝段的１４３号孔第一段），检查孔压水试验值最大值为 位出现的连续流水现象全部消除。通过水泥灌浆，提高了 ０．０３ Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ・ｍ）（小于０．０５ Ｌ／（ｍｉｎ・ＩＴＩ・ｍ）ｏ最后试验结 浆砌石坝体的完整性，并增强了整个坝体的强度。 果完全满足设计及规范要求的质量标准。 ３）通过帷幕灌浆施工处理，渗漏状况基本消除，制止 ４结语 了白色游离钙析出。消除了大坝的安全隐患，延长了大坝 的的使用寿命。达到了设计要求。 １）挡水坝经过帷幕灌浆施工处理后，挡水坝段背水坡 底部的渗流现象消失，水泥灌浆形成的防渗帷幕已发挥作 ［收稿日期】２０１２－０１—３０ ・３８・
