三座店水利枢纽左坝肩及副坝帷幕灌浆工程施工
[摘要]本文介绍了三座店水利枢纽左坝肩及副坝帷幕灌浆工程施工情况。
通过帷幕灌浆，左岸量水堰渗水量由最大120m3/h降低为0m3/h，消除了渗水明流，达到了预期的目的，取得了良好的防渗效果。
毕业论文网 [关键词]三座店帷幕灌浆施工 1．工程简介 1.1概况 内蒙古赤峰市三座店水利枢纽工程位于西辽河上游老哈河二级支流阴河下游，在赤峰市松山区初头朗镇三座店村上游0.5km处，是一座以城市防洪和供水为主，兼顾生态、农业、灌溉用水和发电等综合利用的大型水利枢纽工程，枢纽主要由主坝（沥青混凝土心墙堆石坝），左、右岸泄洪排砂隧洞，左岸副坝及溢洪道和供水兼发电系统组成。
由于在水库远未达到正常蓄水的情况下，左坝肩坝后量水堰量测渗流最大达到130m３/h，渗流较大，因此对左坝肩及副坝进行了帷幕灌浆处理。
1.2工程地质条件 1.2.1坝基 （1）第四系：上层：砂砾石层，松散，透水性大，此层厚度5~6m。
中层：含泥砂砾卵石层，渗透性较上层小，层厚约6~7m。
下层：泥夹沙砾卵石层，含泥量较高，相对渗透性更小，层厚6.5~16m。
（2）基岩：上层以第三系中新统玄武岩为主。
玄武岩分为致密状、柱状节理发育和多气孔状两种，流层现象明显。
该层其上部渗透性较大，q值10~100Lu为主，下部q值较小，多为1~10Lu。
下层岩性为粉砂岩、砾岩和混合花岗片麻岩，岩质较好。
该层粉砂岩、砾岩渗透性相对较大，q值多为10~100Lu，该层的片麻岩渗透性较小，为1~10Lu。
1.2.2左坝肩 左坝肩（桩号0~0+031.7）位于左岸舌形山脊前缘，为连续性陡壁，岩体裸露，相对高差45~50m，地面上覆约5m厚风成黄土层。
玄武岩分为致密坚硬无气孔或少气孔和岩石强度低的多气孔和气孔密集状，上述岩层多次交替互层，层面裂隙不发育，但坝肩陡壁上可见大小不等的岩洞，发育在猪肝色玄武岩的顶部，下部为砂岩、砾岩及片麻岩。
根据钻孔压水资料，左坝肩上部玄武岩渗透性较强，透水率在12.6~20.7Lu之间，深度在基岩顶面下约21m处，向下透水率较小，为0.35~1.10Lu。
1.2.3副坝 副坝为左岸坝肩外延部位，山脊高程为727.5~730m。
迎水坡及背水坡都较陡，顶部有厚达5m风成黄土，冲沟发育，坡脚为堆石物。
基岩岩性同左坝肩。
副坝区也同主坝区一样未见有构造断裂，但岩体完整较差，节理裂隙发育。
根据钻孔压水资料副坝范围内上部一般为中等~弱透水，向下为弱、微透水，但局部也有不同。
2．充填灌浆施工 由于本次帷幕灌浆是在大坝已成之时，加之原灌浆盖板宽度较窄，为保证帷幕在接触面附近提高灌浆压力，在帷幕灌浆前必须形成一定的压重，以确保灌浆质量，避免再次出现不正常渗漏，进行了充填压重灌浆。
2.1钻孔 （1）钻孔方法 开工之初，我部选用XY—2型地质钻机加泥浆护壁进行钻孔，由于工期较为紧张，这种钻孔方法功效较低，因此，果断对施工方法进行了调整，采用北京探矿机械厂生产的DQG—2型气动冲击钻机，跟管钻进进行钻孔，功效大大提高。
（2）钻孔直径及深度 充填灌浆孔孔位与设计孔位的偏差不大于10cm，钻孔孔径为91mm，钻孔深度：无压孔的深度控制在钻透过渡料，有压孔深度控制在沥青混凝土心墙下游侧的过渡料高程682.5m以上。
2.2灌浆 （1）无压充填灌浆 在左岸坝头主坝桩号0+018.00、0+014.00、0+010.00、0+006.00和0+002.00，在下游过渡料内，距堆石体0.5m处进行钻孔，钻透过渡料，利用这5孔形成叠瓦形充填体。
填充料为水泥砂浆。
充填采用水泥砂浆对堆石体进行充填，水泥砂浆的配比为水泥浆（水和水泥重量比为1:1）、水泥和充填细砂重量比为1:3~1:5。
灌浆过程中均匀充填，充填过程中注意观察，根据实际充填情况，适当调整水泥浆和细砂的比例及充填速度。
（2）有压充填灌浆 无压充填完成后，在沥青混凝土心墙下游侧的过渡料高程682.5m以上均匀分布5孔，布设一排压力充填灌浆孔，进行灌浆形成压重，对预计的堆石体充填堆坡面以下的砂砾石过渡料进行压力充填，充填压力为0.3 MPa，材料为水泥浆。
3.帷幕灌浆施工 3.1施工工艺流程和孔位布置 单孔施工程序：钻机就位→钻覆盖层（入岩0.5m）→镶管（待凝）→第一段钻孔、洗孔、压水→第一段灌浆（待凝）→第二段钻孔→第二段洗孔、压水→第二段灌浆→循环至终孔段→验收、封孔。
主坝0+040.0至副坝0+321.0之间为单排孔布置，孔距1.5m，共计68孔；副坝0—262.9至副坝0+321.0之间为单排孔布置，孔距2.0m，共计290孔。
3.2钻孔 （1）钻孔机具和钻孔孔径 采用XY—2地质钻机回转钻孔，钻孔孔径60 mm至76mm，钻孔分三序进行，帷幕灌浆先导孔和检查孔采用XY—2型地质钻机钻孔，孔径为Φmm76。
（2）孔位、孔深 钻孔孔位误差均不大于±10cm，钻孔分段误差均不大于0.2m，终孔深度满足设计要求，孔内沉淀厚度不大于0.2m。
为了提高灌浆效果，在钻孔结束后采用大泵量水冲洗孔底沉淀及孔壁岩粉，直至回水澄清为止。
之后，用压力水进行裂隙冲洗，冲洗压力为该段灌浆压力的80%，压力超过1.0MPa 时，采用1.0MPa。
（2）压水试验：帷幕灌浆先导孔和灌后检查孔自上而下分段进行压水试验，试验采用单点法，其它灌浆孔采用简易压水。
3.4灌浆 （1）帷幕灌浆采用“孔口封闭、自上而下、分段灌浆法”，分为三序孔进行施工。
（2）灌浆分段：灌浆孔的基岩段第一段长2m、第二段为3m，以下各段段长5.0m，终孔段不大于8m。
（3）灌浆压力 ①灌浆压力通过灌浆试验确定，初步设定灌浆压力第一段自流或0.5Mpa，第二段2Mpa，根据灌浆试验第二段灌浆压力调整为1Mpa，第三段及以下各段为3Mpa。
②灌浆应尽快达到设计压力，对于注入率较大或易于抬动的部位采用分级升压方式逐级升压至设计压力。
③灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。
帷幕灌浆浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1等六个比级。
开灌水灰比可采用5：1。
（4）帷幕灌浆浆液变换： ①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。
②当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，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。
③当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
（5）灌浆结束标准 ①帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于0.4L／min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。
②每段灌浆结束后，可不待凝。
（7）其它规定 根据前期生产性试验，孔距为1.5m的部分，第一段待凝72h后，可进行第二段的钻孔和灌浆工作；孔距为2.0m的部分，第一段待凝48h后，可进行第二段的钻孔和灌浆工作，第二段待凝12h后，可进行下段钻孔和灌浆工作。
４．特殊情况处理 在本次工程中，地层地质条件较差，造成了部分孔段吸浆量大，低压、浓浆、限流、限量效果较差，灌浆难于结束的情况。
通过工程试验，选用了1:1的水泥砂浆进行灌注，取得了良好的效果。
由于副坝基岩上部为坝体土层，无混凝土盖重，因此，在第一段和第二段的灌浆过程中，采用了少灌多复得原则，不但保证了施工质量，而且节约了水泥浆材。
５．灌浆效果分析 5.1单位注入量分析 帷幕灌浆各次序灌浆情况见表5—1。
由表5—1可以看出，I序孔的单位注入量为428.46kg/m，Ⅱ序孔的单位注入量为220.67kg/m，Ⅱ序孔比I序孔减少48.5%，Ⅲ序孔单位注入量为109.65kg/m，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少51.62%。
递减效果显著，符合灌浆的一般规律。
表5—1帷幕灌浆各次序孔灌浆情况表 5.2帷幕灌浆透水率分析 帷幕灌浆各次序孔透水率频率统计见表5—2。
由表5—2可以看出，随着灌浆次序的增加，大透水率的区间频率逐渐减少，小透水率的区间频率逐渐增加，充分说明随着灌浆孔的加密，地层透水性逐步得到改善，符合灌浆的一般规律，施工效果良好。
表5—2帷幕灌浆透水率区间段数和频率统计表 5.3灌后检查孔情况 共计完成帷幕灌浆检查孔35个孔，钻孔进尺1508.46m，压水检查299段，最小透水率为0.53Lu，最大透水率为4.86Lu，均满足设计小于5Lu的要求。
5.４坝后渗水变化情况 坝后量水堰在整个施工期进行观测，虽然施工完成后库水位上升了6m，但是坝后量水堰由最大120m3/h降低为0m3/h，坝后渗水明流完全干涸，充分说明灌浆效果良好。
６．结论 （1）本工程各种灌浆参数设计合理，通过生产性试验设计参数得到了进一步优化。
（2）在无混凝土盖重的条件下,通过对上部覆盖层充填灌浆形成盖重，能够取得良好的效果。
（3）对于透水率大，吸浆量大的孔段，通过灌入砂浆，节约了浆材，降低了工程造价。
（4）通过灌浆资料和灌后透水率分析，单位注入量和透水率随着灌浆次序的增加均有显著的降低，符合灌浆的一般规律，灌后检查孔的透水率均达到设计要求，说明灌浆效果良好，施工质量优良。
（5）三座店水利枢纽左坝肩及副坝通过帷幕灌浆，渗水量由最大120m3/h降低为0m3/h，左岸量水堰无渗水明流，达到了预期的目的，取得了良好的防渗效果。
（6）本工程各方重视，工程质量得到有效的控制。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。