高水位运行下土石坝的充填灌浆施工实践(2)

3、灌浆主要技术要求

（1）选择合适的浆材，是保证灌浆技术实施的重要条件。通过试验，选择当地重粉质粘土做灌浆材料，其物理性能指标为：塑性指数17.7和25.1，砂粒含量46%和42%；粉粒含量18%和19.5%，粘粒含量36%和38.5%。坝体填土层部分采用重质粉粘土灌注，坝基接触带及两岸坝头采用粘土水泥（32.5号普通硅酸盐水泥）混合浆灌注，水泥掺量15%。坝基及岸坡的挤压破碎带采用纯水泥浆灌注。泥浆密度1.3-1.5g/cm3；水土比为1:0.8-1:1.3。为加快泥浆的流动性和析水固结，在拌浆时掺附加剂（Na2SiO3）约1%。

（2）设计灌浆孔口压力

灌浆压力是保证灌浆质量的重要指标，一般采用经验公式计算，并结合现场灌浆试验后修正确定。对坝体充填灌浆则根据不同孔深相应控制不同的灌浆孔口压力，一般为0.2-0.35MPa；对坝基断层挤压破碎带帷幕灌浆的回浆压力采用0.35-0.55Mpa。现场试验结果与设计值相接近。

（3）坝体充填灌浆方法

采用孔底注浆全孔灌注纯压式，每孔复灌次数不能少于7次，每次复灌间隔时间5d以上，实际施工中每孔复灌次数8-13次，每次灌浆量的控制依次为1.0、0.7、0.5m3/m，第4次以后为0.4m3/m。

（4）两坝端帷幕灌浆

采用孔口封闭、孔底注浆、全孔灌注纯压式实施，每孔复灌次数不能小于5次，每次复灌间隔5d以上。

（5）对坝基断层破碎带灌注水泥浆

采用循环式方法施灌，并由下而上分段灌注实施。无论初灌或复灌一律采用先稀后浓的方法灌注，灌粘土浆和混合浆时，稀浆粘度25-30s，待灌15min或孔口压力明显降低时，再改灌40-60s的浓浆，灌纯水泥浆时，水灰比为8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1等7个比级，每个比级量600L。

（6）造孔要求

钻孔时要保持垂直，孔偏斜率不能大于1度，孔位偏差不能大于10cm，每个灌孔的注浆管必须落至离孔底（或相应段次孔底）0.5m处。

（7）终灌标准及封孔

坝基帷幕灌浆终灌标准：达到设计孔口回浆压力30min内单位吸浆率小于1L/min。

坝体及两岸坡段灌浆终灌标准：（a）开灌20-30min坝面连续两次纵向裂逢冒浆；（b）孔口压力连续两次达设计压力，并能稳定在20min以上；（c）逐孔复灌次数达7次以上，灌孔基本不吃浆。只要满足上述3点要求，即可结束某孔终灌。

封孔：采用最稠的粘土水泥混合浆以机械封孔，待孔内浆液下沉后，次日再灌1次，3d后再用粘土封填夯实。

（8）设立坝体沉陷位移观测

分别在坝顶下游，坝肩上游及背水坡高程2246.00m处各设1排观测点（共3排），点间距离为30m。灌浆期间每5-10d观测1次，每次坝体位移量不得大于20mm；每次灌浆控制坝顶纵向裂缝宽度不能超过30mm，坝顶纵向裂缝长度控制在50m内，达到上述控制值时即暂停灌浆，可作一次灌浆，如发现横向裂缝时立即停灌，待查清原因并处理后再灌。

灌浆期间沉陷位移观测共18次，最大位移量6mm（在坝项靠下游坝肩测线第3-4桩号）；最大沉陷量累计48mm（在坝顶靠下游坝肩测线第4桩号）。停灌后据2011年5月28日观测，其水平位移已有回复趋势。

三、施工和效果检查

该库土坝灌浆工程自2010年11月25日开工至次年3月20日完工，历时250天。总计完成造孔67个，累计造孔进尺2192.6m，耗用水泥486t和粘土450m3。形成防渗帷幕总面积10746m2。

工程施工顺序为：先进行河床段两条断层破碎带的坝基纯水泥帷幕灌浆；再进行两坝头基础断层破碎带纯水泥帷幕灌浆；然后进行河床段坝体充填灌注粘土浆；最后进行左、右坝段（包括溢洪道底板）和两坝头的混合浆液充填帷幕灌浆。

造孔采用4台中XJ-150型地质钻机钻进。制浆机采用GD5000型泥浆搅拌机，灌浆机采用BW-250/50型三缸泥浆泵同时作业钻灌。

大坝灌浆施工后，库水位达正常蓄水位以上，经检查，外坝坡散浸已全部消失，说明通过全坝的灌浆防渗处理，达到了预期的效果。

为检查灌浆质量，施工结束后对大坝的防渗效果进行了探槽、渗漏及渗流量现场检测。

探槽检测：灌浆结束15d后，在河床段上开挖了3个长2.0m、深3.5-6.0m的探井，发现所灌浆液均已沿坝轴线形成了连续的粘土防渗帷幕，主浆脉厚3-10cm，多条副浆脉形成树枝状，厚1.2-2.5cm，浆脉宽度随探槽深度增加而增厚，在浆脉两侧的范围内，坝体内部有浆液渗入，并形成充填密实的防渗板墙。

渗漏检测：在左、右坝段及溢洪道底板下共设5个试验孔，压水试验表明：灌浆后的单位吸水量都降至0.02Lmin·m·m，仅为灌浆前的1/4-1/10。从坝体15个测压管测量所得数据可知，灌浆前、后，在同级库水位2242.64m，坝体浸润线明显下降。

渗流量测量：通过对坝脚三角量水堰，测得灌浆前、后大致相同的水位下的渗流量数据表明,灌浆后渗流量为0；

四、实践体会

排砂河水库土坝充填灌浆是在水库水位持续较高（即坝前水深在16-18m）的情况下进行的，对大坝安全存在较大的风险，为了坝体安全和确保灌浆质量，施工中相应采取了较严密的监测控制措施，同时，由于钻孔较易偏斜，要使其准确地形成连续防渗帷幕，施工难度很大。施工实践主要体会是：

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