水利工程師職稱論文孔口封閉灌漿法的應用

　　摘要：本文通過孔口封閉灌漿法在西洱河水庫除險加固工程帷幕灌漿中的應用，得出了“孔口封閉灌漿法”不僅適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，而且適用于除險加固工程，其適用范圍較廣。

　　關鍵詞：孔口封閉灌漿法,除險加固水庫工程,應用

　　1 工程概況

　　南坡阱水庫(位于云南省鶴慶縣)自1979年建成至今已運行30余年，由于工程施工質量的原因，使大壩在運行中出現浸潤線上升、壩面滲水潮濕、大壩產生滲漏變形、水庫淤積嚴重、大壩的實際抗洪能力偏低等病害，嚴重威脅著大壩和下游人民生命財產的安全，所以為了保證水庫的正常運行，必須進行加固處理。

　　2 孔口封閉灌漿法的適用條件

　　《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》(SL62-94、DL/T5148-2001)對于孔口封閉灌漿工藝是這樣論述的“孔口封閉灌漿方法適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，小于3MPa的帷幕灌漿工程可參照應用”。

　　在除險加固水庫工程設計過程中一般推薦自上而下分段卡塞(栓塞)式灌漿工藝，而不推薦孔口封閉灌漿工藝。然而，在灌漿施工過程中由于壩土和壩土下伏的全強風化基巖強度低，結構較為松散，其止漿效果差，灌漿時漿液繞塞而造成沉埋止漿栓塞，導致灌漿壓力難以達到設計要求和灌漿事故的發生，影響灌漿質量。

　　3 孔口封閉灌漿法的灌漿施工

　　3.1 鉆孔

　　灌漿鉆孔采用φ110mm及φ59mm合金鉆頭鉆進，檢查孔采用φ91mm及φ75mm金剛石及合金鉆進。孔位誤差均在0.1m之內。

　　3.2 鉆孔沖洗和壓水

　　1、灌漿孔(段)在灌漿前進行了鉆孔沖洗，孔內沉積物厚度都未超過20cm。壩土部分鉆孔沖洗難度較大，沖洗時會產生垮孔等現象，因此壩土部分一般不宜沖洗，但灌漿前進行了撈砂處理，保證孔內沉積物厚度不得超過20cm。

　　2、灌漿孔(段)在灌漿前進行鉆孔沖洗時，沖洗采用壓力水進行，直至砂清水凈為止，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若沖洗壓力超過1MPa時則采用1MPa。

　　3、灌漿試驗時選取先導孔觀測穩定地下水位，測得的地下水位用以確定壓水試驗和灌漿段的水柱壓力和漿柱壓力計算。

　　4、先導孔和檢查孔自上而下分段進行壓水試驗，其它各序次孔灌漿前進行簡易壓水試驗。

　　3.3 施工流程和施工程序

　　灌漿分三個次序施工，即Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序。在施工過程中為了縮短施工工期，灌漿次序施工時，進行交叉施工，但滿足了以下條件：先后兩個次序的灌漿在鉛直方向上始終保持前一次序孔深深后一次序孔深15m以上(即兩個次序保持3個灌漿段的高差)，以防止鄰孔串漿(如圖3)。

　　3.4 灌漿材料和灌漿壓力

　　灌漿水泥采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥。粘土采用當地粘土料場的粘土，其指標滿足灌漿規范[《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》(SL62-94)]要求。

　　灌漿壓力采用P=P0+MD公式計算[式中D—孔段埋深 (m);M—孔段每加深1m的遞增系數(MPa/m)]，其P0取0.02MPa，M取0.02MPa/m。

　　先導孔(Ⅰ序孔)鉆孔取芯→沖洗→(按要求測斜)→壓水試驗→灌漿→封孔

　　Ⅲ序孔鉆孔→沖洗→(按要求測斜)→壓水試驗→灌漿→封孔

　　Ⅱ序孔鉆孔→沖洗→(按要求測斜)→壓水試驗→灌漿→封孔

　　待凝14天以上

　　檢查孔鉆孔、取芯→沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔

　　4 灌漿過程時技術控制措施

　　4.1 壓力控制

　　灌漿時的控制壓力等于或稍大于設計壓力，同一孔的灌漿過程中，一般上部灌漿段壓力較低，隨著灌漿段的加深，灌漿壓力逐漸增大，并且在灌漿過程中，上部已灌段所受壓力與灌漿段的壓力一致(除漿柱壓力外)。

　　4.2 觀測工作

　　為了掌握灌漿質量，防止發生意外事故，在進行灌漿時，必須同時進行壩面與壩體的變形觀測，不允許壩面與壩體產生過大的裂縫(特別是橫向裂縫)，在觀測各項目的同時，還要隨時掌握不正常現象的發生，發現情況，及時分析處理，采取措施防止事故發生，確保工程安全。

　　4.3 防止鑄管事故的發生

　　孔口封閉灌漿工藝自身的特點容易發生鑄管，在灌漿過程中，保證一定的回漿量，保持灌漿管的隨時轉動和上下活動，防止粘土或水泥的沉凝抱死灌漿管，以致造成灌漿事故的發生，中斷灌漿過程，影響灌漿質量。

　　4.4 壩土與壩基的隔離

　　壩土部分為粘土水泥混合漿，壩基為純水泥漿。每一灌漿孔壩土部分結束后，必須進行隔離，整個灌漿孔結束后，先用純水泥漿進行封孔，封滿壩基后，再用粘土水泥混合漿封上部壩土部分，不得讓純水泥漿進行壩土影響壩體質量。

　　5 灌漿效果分析與灌漿質量檢查

　　5.1 單位注入量

　　單位注入量分序遞減是衡量灌漿效果的一個重要指標，根據灌漿資料整理的各分序的單位注入量遞減率規律如下：

　　壩土部分單位注入量分序遞減規律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為31.2%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為74.9%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為82.7%。

　　壩基部分單位注入量分序遞減規律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為44.5%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為65.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為81.0%。

　　5.2 透水率

　　透水率分序遞減也是衡量灌漿效果的一個重要指標，根據灌漿資料整理的各分序的透水率遞減率規律如下：

　　壩土部分透水率分序遞減規律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為66.6%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為23.3%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為90.0%，Ⅰ序孔至檢查孔遞減率為99.2%。

　　壩基部分單位注入量分序遞減規律十分明顯，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔遞減率為51.8%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔遞減率為31.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔遞減率為83.6%,Ⅰ序孔至檢查孔遞減率為92.5%。。

　　通過以上兩指標的遞減率分析，說明了壩土與壩基部分的灌漿效果十分明顯。

　　6 結論

　　(1)通過本次孔口封閉灌漿法在西洱河除險加固工程應用，灌漿效果十分顯著，達到了本次帷幕灌漿的預期目的。

　　(2)經過灌漿處理后，在壩體與壩基內形成了堅實的連續有效的防滲帷幕，提高了壩體與壩基的密實度，增強了壩體與壩基的抗滲性能。

　　(3)孔口封閉灌漿法通過本次工程應用，它不僅適用于最大灌漿壓力大于3MPa的帷幕灌漿工程，而其適用范圍較廣，且具有施工設施簡單、操作容易，縮短施工工期，經濟效益顯著的特點，但其技術性強。

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