貴州省望謨縣新屯水庫工程趾板帷幕灌漿施工技術分析

發布時間：2020-03-31　來源：江西源河工程貴州項目部作者：戴文昌

2020年3月30日，我公司參建的貴州省望謨縣新屯水庫工程帷幕灌漿施工在業主、監理、總承包、設計、施工等單位的共同協作努力下已步入尾聲。

帷幕灌漿技術興起于二十世紀，經過長期的發展已經逐漸的形成一整套完善的施工流程，廣泛應用于水利工程的防滲施工。由于面板堆石壩自身的特點和要求，壩工設計的重要組成部分——壩基防滲帷幕灌漿工程，就更為突出和重要。

通常，面板壩帷幕灌漿與其他重力壩、拱壩壩基帷幕灌漿相比較，有以下不同特點：①面板壩帷幕灌漿是在壓重較薄的趾板上進行，較高的灌漿壓力極易造成抬動和拉裂趾板；②某一高程以下的河床部位蓄水后，一直處于水位以下，帷幕灌漿一但出現滲漏破壞就很難有補灌條件；③由于帷幕灌漿在趾板上進行，工期一般比較緊，且受季節限制，一般要求河床部位或某一高程以下的趾板帷幕灌漿必須在一個枯水期內完成。因此，如何做好面板壩趾板帷幕灌漿，是一個十分值得關注的問題。

一、壩基地質條件與帷幕灌漿設計布置

新屯水庫大壩壩基巖石主要為三疊系中統邊陽組第一段（T2b1）薄層泥質粉砂巖、粉砂質泥巖夾泥質灰巖。壩址區主要發育新屯斷層F1，位于壩址右岸坡一帶，該斷層沿河床方向發育，為壓性逆斷層，產狀為N50°~70°W/SW<70~75°。斷層破碎帶寬30~55m，破碎帶主要為斷層角礫巖，成分由壓碎巖、硅化巖石、方解石晶塊及構造透鏡體組成，膠結較好。上述斷層破碎帶等極易構成壩基主要滲漏通道，且在灌漿時極易產生不利的抬動變形。

針對上述地質條件和壩工設計要求，趾板基礎灌漿布孔我部采用“均布固結+帷幕”方式，同時在帷幕順軸線方向每隔10m布置一組抬動千分表，用以控制趾板灌漿壓力，能夠有效提高趾板淺層灌漿壓力，并能確保抬動變形安全，從而增強趾板淺層部防滲帷幕體的抗滲能力。結合趾板布置及地質條件，趾板基礎灌漿布孔形式為：標準趾板寬5.5m。均布3排固結孔，孔距2m，排距2m，深入基巖8m，梅花形間距布置；▽735以下單排帷幕孔，孔距2m，其中▽680以下為雙排帷幕孔，孔距3m，排距1.2m，鉆孔深入相對不透水層。

二、趾板帷幕灌漿工程的實施

趾板帷幕灌漿在同一個單元內按照固結孔→固結檢查→帷幕孔→帷幕檢查的順序進行施工，其中，雙排帷幕孔按照先下游排、后上游排的順序施工。固結采用潛孔鉆、帷幕采用地質鉆機造孔，帷幕孔采用自上而下分段灌漿法，帷幕灌漿壓力最大1.0Mpa。

①鉆孔采用金剛石鉆頭進行，孔口段孔徑為Φ91mm，以下孔段為Φ76mm。

②灌漿段長前三段長度分別為2m、3m、5m，后續段次采用5m的段長，終孔段不大于7m。

③帷幕孔目標壓力分別為0.2、0.5、0.8、1.0Mpa，在施工過程中視抬動變形值情況及注入率大小逐漸升壓，最后在允許抬動值（0.2mm）范圍內達到目標壓力。

④灌漿材料為強度等級42.5級普硅水泥，漿液為純水泥漿，主要采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五級漿液，開灌水灰比為3:1，漿液配比及結束標準等工藝均參照設計技術要求及規范執行。

三、河床部位趾板帷幕灌漿效果分析

表1 河床部位趾板帷幕灌漿成果統計表

排序	孔序	孔數	灌漿進尺（m）	注入水泥量（kg）	單位注入量（kg/m）	總段數	單位注灰量（kg/m）區間段數頻率							透水率（Lu）區間段數頻率

							＜10		10~100		100~1000		＞1000	＜1		1~10		10~100		＞100
下游排	I	5	316.45	38400.59	121.35	68	27	0.40	17	0.25	24	0.35		13	0.19	29	0.42	26	0.38

	II	5	300.47	20570.39	68.46	65	28	0.43	21	0.32	16	0.25		7	0.11	48	0.74	10	0.15

	III	10	601.51	10807.48	17.97	130	85	0.65	45	0.35				17	0.13	113	0.87

小計		20	1218.434	69778.46	57.27	263	140	0.53	83	0.31	40	0.15		37	0.14	190	0.72	36	0.14

上游排	I	5	300.6	8121.06	27.02	65	35	0.54	27	0.42	3	0.05		6	0.09	54	0.83	5	0.08

	II	5	300.43	3514.95	11.70	65	57	0.88	8	0.12				11	0.17	54	0.83

	III	10	603.34	7777.93	12.89	130	103	0.79	27	0.21				18	0.14	112	0.86

小計		20	1204.37	19413.93	16.12	260	195	0.75	62	0.24	3	0.01		35	0.13	220	0.85	5	0.02

合計		40	2422.81	89192.40	36.81	523.69	335	0.64	145	0.28	43	0.08		72	0.14	410	0.78	41	0.08

從表一分析可知：

①河床部位下游排帷幕孔中灌前壓水試驗的透水率（相當于原始地層）小于1Lu的占19％，而1~10Lu的占42％，10~100Lu的占38％，這表明河床趾板部位基巖較破碎、完整性較差，局部還存在斷層，層間軟弱帶地質缺陷，透水性較強，這符合河床壩基的地質條件。

②各孔段壓水試驗的透水率隨著灌漿孔序和排序的增加遞減較明顯，表明灌漿效果較好。其中遞減較明顯的是：10~100Lu的孔段，先施工的下游排I序孔占38％，II序孔占15％，III序孔為0，合計占14％；后施工的上游排I序孔占8％，II序孔為0，III序孔為0，合計占2％.遞減不明顯的是小于1Lu的孔段，下游排I、II、III序孔分別為19％、11％、13％，合計為14％；上游排I、II、III序孔分別為9％、17％、14％，合計為13％，這表明水泥灌漿在該類地層的細微裂隙中的灌漿效果是有限的。

③孔段單位注入量隨著灌漿孔排序的增加遞減較明顯，其中最明顯的是首先施工的下游排I、II、III序孔的平均注入量分別為121.35kg、68.46kg、17.97kg，隨孔序加密下降明顯；而后施工的上游排的平均注入量變化不甚明顯，如I、II、III序孔的平均注入量分別為27.02kg、11.70kg、12.89kg，有改變但不甚明顯，這表明水泥灌漿在細微裂隙中的擴散半徑和灌漿效果是有限的。

四、總結

新屯水庫大壩河床部位趾板帷幕灌漿的施工實踐及各項施工成果資料表明：

①新屯水庫面板壩趾板帷幕灌漿設計布置合理，施工控制嚴格，灌漿質量滿足要求，效果令人滿意。

②實踐證明，抬動千分表的采用，對控制和提高淺層灌漿壓力，防止趾板抬動破壞，起到了關鍵和重要作用。

③由于壩基地質條件復雜，在兩岸斜坡壩段由于趾板邊界條件及壩基地質條件的有所變化，對于灌漿壓力的操作，尤其是抬動變形監測亦更加細微和謹慎，以防止壓力抬動和破壞趾板。

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