小型水利工程辉长岩地质条件灌浆技术研究

 小型水利工程辉长岩地质条件灌浆技术研究

赵晓强

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：帷幕灌浆是小型水利工程中最常用的坝基防渗处理方法，不同的岩性，灌浆方法会有一定的区别。本文就卓潘河水库工程帷幕灌浆过程进行研究分析。

关键词：辉长岩；帷幕灌浆；防渗墙

帷幕灌浆是组成土石坝防渗体系中非常重要的一项，此项工序耗费时间较长，工程投资较大。通常情况下，在生产孔灌浆前均应进行灌浆试验，选择合适的灌浆试验参数也对整个灌浆工程的工期有较大的影响。

1  卓潘河水库工程地质条件基本情况

卓潘河水库工程大坝基岩主要为新生代碱性杂岩体中的喜山期灰黑色碱性辉长岩（χυ6），局部有少量灰白色碱性正长岩（κξ6）脉，两岸地表有零星出露，均呈全～强风化，强度低，矿物蚀变严重，无较大断层、裂隙等构造分布。基岩顶板高程 2085.0m～2093.0m，埋深0.0m～ 5.7m，岩体强风化带厚度 20.0m 左右。左右岸及河床基岩基本一致。

2帷幕灌浆试验过程

本工程共进行了三次帷幕灌浆试验：

（一）第一次帷幕灌浆试验：

1、灌浆孔布置及灌浆工艺

试验为单排孔，孔距为2.0m。布孔为：7个帷幕灌浆试验孔；2个抬动观测孔；3个帷幕灌浆检查孔，开孔口径为91mm,终孔口径为76mm。

灌浆段的段长以基岩面为起点,各孔序的段长第一段长2m，第二段长3m，以下各段每段长5m。对加深孔段的段长一般为5.0m,最后的终孔段的段长小于7.0m。灌浆试验孔按先施工Ⅰ序孔、再施工Ⅱ序孔、最后施工Ⅲ序孔的顺序逐序施工。灌浆采用自上而下、孔口封闭、孔内分段循环灌浆法。各段灌浆压力见下表：

试验孔各孔段灌浆压力表

2、灌浆试验情况

本次帷幕灌浆试验共完成试验工程量235.70m，水泥总用量52311.84㎏, 注入水泥量50199.52㎏,平均单位注灰量217.08㎏/m。检查孔完成99.30m，压水试24段。

3、灌浆效果检查情况

在帷幕灌浆试验结束14天后,进行质量检查,本次试验检查孔共布置3个,采用自上而下、分段压水试验的方法,压水试验方法为单点法。压水试验所用压力为该高程灌浆段压力值的80%。

3个检查孔共做压水试验24段，试验结果表明，灌后压水检查的透水率q＜10Lu的为11段，占46%，q＞10Lu的为13段，占54%。试验完全没有满足设计要求，表明岩体可灌浆性的复杂性，防渗底界未满足要求。从压水试验的透水率来看,平均值分别为9.79Lu、17.38Lu、19.96Lu,合格率仅为46%。

（二）第二次帷幕灌浆试验

1、灌浆孔布置及灌浆工艺

本次试验为单排孔，孔距1.50m，终孔孔径为91mm。布孔为：5个帷幕灌浆试验孔；2个抬动观测孔。

灌浆段长划分及灌浆压力同第一次帷幕灌浆试验，只是改变帷幕灌浆孔距及灌浆方法。灌浆孔距由2m调整为1.5m，灌浆方法由“循环式”改为“纯压式”。帷幕灌浆试验检查孔不同于第一次灌浆试验，全部采用金刚石钻头钻进成孔,开孔口径为110mm,终孔口径为91mm。

2、灌浆试验情况

本次帷幕灌浆试验共完成试验工程量201.40m，水泥总用量40308.17㎏, 注入水泥量38435.29㎏,平均单位注灰量194.12㎏/m。检查孔完成83.6m，压水试验18段。

3、灌浆效果检查情况

检查孔（2个）共作压水试验18段，结果表明，灌后压水检查的透水率q＜10Lu的为6段，占33%，q＞10Lu的为12段，占67%。试验完全没有满足设计要求，表明岩体渗透性与可灌性的复杂，岩层深处还存在大的渗透通道。由于岩层渗透通道不均匀，影响到浆液扩散半径，导致检查孔透水率没有达到要求。从压水试验的透水率来看,平均值分别为18.05Lu、21.31Lu,合格率仅为33%。

（三）第三次帷幕灌浆试验

1、灌浆孔布置及灌浆工艺

灌浆工艺与第一次灌浆试验相同，为加快试验进度，在第一次试压区增加两个帷幕灌浆孔，使其孔距变为1m。

2、灌浆实施情况

本次帷幕灌浆试验共完成试验工程量72.2m，水泥总用量7095.78㎏, 注入水泥量6318.24㎏,平均单位注灰量89.3㎏/m。检查孔完成83.6m，压水试验18段。

3、灌浆效果检查情况

试验各次序孔的平均单位注入量随着灌浆孔序的增加呈递减趋势。第一次试验Ⅲ序孔平均单位注入量188.25kg/m，加密孔平均单位注入量为89.3kg/m，加密孔较三序孔递减52.56%，呈递减趋势。

通过加密补灌后的2个检查孔共做压水试验17段，试压结果表明，灌后压水检查的透水率q＜10Lu的为14段，占82%，q＞10Lu的为3段，占18%。试验结果仍不满足设计要求。

3 帷幕灌浆试验分析

从三次帷幕灌浆试验结果分析，强、全风化辉长岩地质可灌性较差，试验过程中采取了调整孔距、调整检查孔孔径、调整灌浆方式的方法进行试验，试验结果均没有满足设计要求（

q≤10Lu），但最后一次试验不合格段基本集中在前三段（10m）。从试验结果看，缩小孔距对灌浆效果还是有明显的提升，但由于灌浆盖板（60cm厚钢筋混凝土）与全风化辉长岩不能很好的结合，前两段的灌浆压力较低，导致灌浆孔的前三段出现不合格现象。

针对此情况，最终通过分析，采用了如下法案进行帷幕灌浆：①对整个灌浆盖板与基岩接触面进行接缝灌浆；②孔距调整为1.0m；③在正常蓄水位以下帷幕轴线上、下游各增加一排帷幕补强灌浆孔，孔深为10m，孔距为1m，与主帷幕孔成梅花形布置；④检查孔在主帷幕上布置，如有不合格检查孔，将该检查孔作为生产孔进行补灌，并向该检查孔两边增加检查孔，直至该单元检查孔合格为止，检查孔合格后再在本单元随机增加检查孔，检查孔合格视为该单元合格。

本工程用确定的施工方案进行帷幕灌浆，最终经过14个加密孔处理后，40个检查孔共压水257段，透水率范围为1.04Lu～9.84Lu，平均透水率为5.64Lu，帷幕灌浆结果满足了设计要求。

4结论

帷幕灌浆试验需要的时间一般较长，在遇到类似特殊基岩时应该以不同参数分区同时进行试验，以避免因灌浆试验影响工程进度。

全、强风化辉长岩的灌浆“纯压式”和“循环式”灌浆效果区别不大，最终还是只能依靠调整孔距或增加排数来改变灌浆效果，但基岩与灌浆盖板接触面需要进行处理。在确保灌浆质量的前提下，也应该考虑投资成本，针对不同地质条件选择合理的灌浆方案。

类似地质情况还可以采用防渗墙配合帷幕灌浆的方式进行处理：帷幕灌浆概算单价（含钻孔、灌浆）约650元/m左右，40cm厚的混凝土防渗墙（含开挖、混凝土浇筑）概算单价约450元/m²左右。本工程坝轴线长度为150m，如前3m采用防渗墙，概算造价约为20.9万元；如前3m采用帷幕灌浆，概算造价约为30.4万元。这种防渗墙和帷幕灌浆结合的方法既可以有效的避免辉长岩地质条件下前几段灌浆段不易合格的问题，相比之下投资也较低。

参考文献

[1]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范：SLT 62-2020.