水利工程师职称论文孔口封闭灌浆法的应用

　　摘要：本文通过孔口封闭灌浆法在西洱河水库除险加固工程帷幕灌浆中的应用，得出了“孔口封闭灌浆法”不仅适用于最大灌浆压力大于3MPa的帷幕灌浆工程，而且适用于除险加固工程，其适用范围较广。

　　关键词：孔口封闭灌浆法,除险加固水库工程,应用

　　1 工程概况

　　南坡阱水库(位于云南省鹤庆县)自1979年建成至今已运行30余年，由于工程施工质量的原因，使大坝在运行中出现浸润线上升、坝面渗水潮湿、大坝产生渗漏变形、水库淤积严重、大坝的实际抗洪能力偏低等病害，严重威胁着大坝和下游人民生命财产的安全，所以为了保证水库的正常运行，必须进行加固处理。

　　2 孔口封闭灌浆法的适用条件

　　《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94、DL/T5148-2001)对于孔口封闭灌浆工艺是这样论述的“孔口封闭灌浆方法适用于最大灌浆压力大于3MPa的帷幕灌浆工程，小于3MPa的帷幕灌浆工程可参照应用”。

　　在除险加固水库工程设计过程中一般推荐自上而下分段卡塞(栓塞)式灌浆工艺，而不推荐孔口封闭灌浆工艺。然而，在灌浆施工过程中由于坝土和坝土下伏的全强风化基岩强度低，结构较为松散，其止浆效果差，灌浆时浆液绕塞而造成沉埋止浆栓塞，导致灌浆压力难以达到设计要求和灌浆事故的发生，影响灌浆质量。

　　3 孔口封闭灌浆法的灌浆施工

　　3.1 钻孔

　　灌浆钻孔采用φ110mm及φ59mm合金钻头钻进，检查孔采用φ91mm及φ75mm金刚石及合金钻进。孔位误差均在0.1m之内。

　　3.2 钻孔冲洗和压水

　　1、灌浆孔(段)在灌浆前进行了钻孔冲洗，孔内沉积物厚度都未超过20cm。坝土部分钻孔冲洗难度较大，冲洗时会产生垮孔等现象，因此坝土部分一般不宜冲洗，但灌浆前进行了捞砂处理，保证孔内沉积物厚度不得超过20cm。

　　2、灌浆孔(段)在灌浆前进行钻孔冲洗时，冲洗采用压力水进行，直至砂清水净为止，冲洗压力为灌浆压力的80%，若冲洗压力超过1MPa时则采用1MPa。

　　3、灌浆试验时选取先导孔观测稳定地下水位，测得的地下水位用以确定压水试验和灌浆段的水柱压力和浆柱压力计算。

　　4、先导孔和检查孔自上而下分段进行压水试验，其它各序次孔灌浆前进行简易压水试验。

　　3.3 施工流程和施工程序

　　灌浆分三个次序施工，即Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序。在施工过程中为了缩短施工工期，灌浆次序施工时，进行交叉施工，但满足了以下条件：先后两个次序的灌浆在铅直方向上始终保持前一次序孔深深后一次序孔深15m以上(即两个次序保持3个灌浆段的高差)，以防止邻孔串浆(如图3)。

　　3.4 灌浆材料和灌浆压力

　　灌浆水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥。粘土采用当地粘土料场的粘土，其指标满足灌浆规范[《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)]要求。

　　灌浆压力采用P=P0+MD公式计算[式中D—孔段埋深 (m);M—孔段每加深1m的递增系数(MPa/m)]，其P0取0.02MPa，M取0.02MPa/m。

　　先导孔(Ⅰ序孔)钻孔取芯→冲洗→(按要求测斜)→压水试验→灌浆→封孔

　　Ⅲ序孔钻孔→冲洗→(按要求测斜)→压水试验→灌浆→封孔

　　Ⅱ序孔钻孔→冲洗→(按要求测斜)→压水试验→灌浆→封孔

　　待凝14天以上

　　检查孔钻孔、取芯→冲洗→压水试验→灌浆→封孔

　　4 灌浆过程时技术控制措施

　　4.1 压力控制

　　灌浆时的控制压力等于或稍大于设计压力，同一孔的灌浆过程中，一般上部灌浆段压力较低，随着灌浆段的加深，灌浆压力逐渐增大，并且在灌浆过程中，上部已灌段所受压力与灌浆段的压力一致(除浆柱压力外)。

　　4.2 观测工作

　　为了掌握灌浆质量，防止发生意外事故，在进行灌浆时，必须同时进行坝面与坝体的变形观测，不允许坝面与坝体产生过大的裂缝(特别是横向裂缝)，在观测各项目的同时，还要随时掌握不正常现象的发生，发现情况，及时分析处理，采取措施防止事故发生，确保工程安全。

　　4.3 防止铸管事故的发生

　　孔口封闭灌浆工艺自身的特点容易发生铸管，在灌浆过程中，保证一定的回浆量，保持灌浆管的随时转动和上下活动，防止粘土或水泥的沉凝抱死灌浆管，以致造成灌浆事故的发生，中断灌浆过程，影响灌浆质量。

　　4.4 坝土与坝基的隔离

　　坝土部分为粘土水泥混合浆，坝基为纯水泥浆。每一灌浆孔坝土部分结束后，必须进行隔离，整个灌浆孔结束后，先用纯水泥浆进行封孔，封满坝基后，再用粘土水泥混合浆封上部坝土部分，不得让纯水泥浆进行坝土影响坝体质量。

　　5 灌浆效果分析与灌浆质量检查

　　5.1 单位注入量

　　单位注入量分序递减是衡量灌浆效果的一个重要指标，根据灌浆资料整理的各分序的单位注入量递减率规律如下：

　　坝土部分单位注入量分序递减规律十分明显，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔递减率为31.2%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔递减率为74.9%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔递减率为82.7%。

　　坝基部分单位注入量分序递减规律十分明显，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔递减率为44.5%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔递减率为65.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔递减率为81.0%。

　　5.2 透水率

　　透水率分序递减也是衡量灌浆效果的一个重要指标，根据灌浆资料整理的各分序的透水率递减率规律如下：

　　坝土部分透水率分序递减规律十分明显，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔递减率为66.6%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔递减率为23.3%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔递减率为90.0%，Ⅰ序孔至检查孔递减率为99.2%。

　　坝基部分单位注入量分序递减规律十分明显，Ⅰ序孔至Ⅱ序孔递减率为51.8%，Ⅱ序孔至Ⅲ序孔递减率为31.8%，Ⅰ序孔至Ⅲ序孔递减率为83.6%,Ⅰ序孔至检查孔递减率为92.5%。。

　　通过以上两指标的递减率分析，说明了坝土与坝基部分的灌浆效果十分明显。

　　6 结论

　　(1)通过本次孔口封闭灌浆法在西洱河除险加固工程应用，灌浆效果十分显著，达到了本次帷幕灌浆的预期目的。

　　(2)经过灌浆处理后，在坝体与坝基内形成了坚实的连续有效的防渗帷幕，提高了坝体与坝基的密实度，增强了坝体与坝基的抗渗性能。

　　(3)孔口封闭灌浆法通过本次工程应用，它不仅适用于最大灌浆压力大于3MPa的帷幕灌浆工程，而其适用范围较广，且具有施工设施简单、操作容易，缩短施工工期，经济效益显著的特点，但其技术性强。

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