杜贞其 岳 振

(1.辽宁省柴河水库管理局，辽宁 铁岭 112000；2.中国水电建设集团十五工程局有限公司第四工程公司，陕西 西安 710048)

小溶江水库大坝帷幕灌浆参数试验研究

杜贞其1岳 振2

(1.辽宁省柴河水库管理局，辽宁 铁岭 112000；2.中国水电建设集团十五工程局有限公司第四工程公司，陕西 西安 710048)

为了选择合理的灌浆方法和灌浆参数，了解小溶江水库大坝基础岩石的可灌性，对大坝坝基进行了帷幕灌浆试验。本文介绍了试验的布置及施工工艺、施工质量的检测方法，并对灌浆前后的数据进行了分析。试验成果表明：试验区基岩可灌性良好，灌浆后的基岩透水率符合设计要求，该工程选择的灌浆方法和相关施工参数合理。

小溶江；帷幕灌浆；参数；试验

1 概 述

小溶江水库位于漓江上游一级支流小溶江上，坝址位于灵川县三街镇南竹岭村附近的小溶江峡谷出口河段。小溶江水库工程由拦河坝、厂房、消力池等建筑物组成，水库正常蓄水位267.00m，防洪高水位268.00m，拦河坝采用碾压混凝土重力坝，按100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核。坝顶高程271.50m，最大坝高89.5m，顶宽7m，坝顶总长255m，由左、右岸非溢流坝段和溢流坝段组成[1]，水库总库容1.63亿m3，电站装机容量16.60MW。小溶江水库是一座Ⅱ等大(2)型水库。

试验区为泥盆系、奥陶系青灰—灰绿色厚—巨厚层夹薄层状砂岩、粉砂岩、深灰色泥质粉砂岩，弱—微风化岩体为厚层夹薄层状结构，岩石力学强度较高，薄层岩体层间挤压发育，属于隔水岩层，未见可溶岩出露[2]。

为改善坝基受力状态，减小渗流量，需对坝基岩体进行帷幕灌浆，以提高大坝的稳定性和工程的运行效益。通过灌浆试验反映岩体的可灌性，论证灌浆设计方案在技术上和经济上的合理性和有效性，并根据试验数据，校核并调整相关灌浆参数，最终确定施工工序、孔距、灌浆压力等技术参数，作为编制灌浆技术方案的依据。

2 试验设计

选择6坝段帷幕灌浆第K1-10单元(坝0+123.5000～坝0+140.000)作为灌浆试验区，帷幕底线底部高程为164.00m，此部位承受的水压力最大，帷幕体周围岩层相对较均匀，沿垂直方向有三种不同渗透系数的岩体，此部位相对具有代表性。

试验区内的灌浆孔为单排孔，共8个孔。其中，Ⅰ序孔2个，间距为8m；Ⅱ序孔2个，间距为4m；Ⅲ序孔4个，间距为2m；抬动观测孔1个，检查孔2个。孔位布置如图1所示。

图1 灌浆试验孔布置

3 施工工艺

3.1 灌浆材料

试验采用的灌浆水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量大于5%，拌浆水的温度不得高于40℃。水泥浆液中掺入的砂、黏性土、粉煤灰和水玻璃等掺和料均符合相关规范的标准；灌浆用的水泥符合规定的质量标准，受潮结块、出厂期超过3个月的水泥不得使用。

灌浆浆液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七级，开灌水灰比为5∶1，浆液应由稀到浓使用，从开始制备至使用结束的时间宜小于4h。

灌浆浆液变换标准如下：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓[3]。

3.2 钻孔及钻机设备

试验采用XY-2PC型地质钻机配金刚石钻头钻孔，开孔孔径为110mm，钻进至入岩2m处，并埋设孔径为98mm的孔口管，其余灌浆段孔径为75mm。先导孔和检查孔要求提取岩芯，对其进行标号和描述，并装箱保存。

灌浆孔按灌浆施工程序，分序分段进行钻孔并灌浆。所有灌浆孔均全孔测斜，采用KXP-1S型数字测斜仪进行测量。

3.3 裂隙冲洗

试验钻孔冲洗采用导管通入大流量水流，从孔底向孔外冲洗的方法进行。裂隙冲洗压力采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa时，采用1MPa。裂隙冲洗冲至回水澄清后10min结束，且总的冲洗时间为单孔不少于30min、串通孔不少于2h。对回水达不到澄清要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。

3.4 压水试验

灌浆各孔段在裂隙冲洗结束后做压水试验，目的是了解地层的透水性。先导孔采用单点法压水试验，一般帷幕灌浆孔段采用简易压水试验。压水压力采用灌浆压力的80%，且当计算获得的压水压力超过1MPa时，采用1MPa。

对于单点法压水试验[4]，流量稳定标准如下：在稳定的压力下，每5min测一次压水流量，连续4次读数的最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min，则本段压水试验结束，取最终值作为压水流量。

一般帷幕灌浆孔段采用简易压水，不论流量稳定与否，均为5min测记一次压入流量，连续20min即可结束，取最终值作为计算流量。

3.5 灌浆方法

试验采用孔口封闭法，孔内循环，自上而下分段灌浆。第一段为2m，第二段为3m，其余段为5m，最后一段为调整段，段长为3～9m。按以往工程经验，初拟的灌浆压力见表1。

表1 不同深度的灌浆压力

3.6 抬动监测

由于本试验混凝土覆盖层较厚，而且在施工过程中严格按照设计压力进行相关操作，施工全过程中所有抬动观测值均为零。

3.7 灌浆结束标准及封孔

当灌浆注入量不大于1L/min，并持续灌注60min后，即可结束本段灌浆。当终孔灌浆结束后，应当进行全孔置换压力封孔灌浆，采用0.5∶1浓度的浆液，采用最高的灌浆压力，灌浆60min后可结束灌浆封孔，最后采用干硬性水泥砂浆将孔口进行人工封孔。

3.8 灌浆效果检查

该工程设计防渗标准为基岩透水率q≤5Lu。灌浆14天后采用检查孔压水试验法对试验区进行灌浆质量检查，共设2个检查孔，采用自上而下分段钻孔，分段卡塞法进行了压水试验检查，压水检查结束后，采用自下而上分段灌浆，并进行置换压力封孔和人工封孔[3]。

4 灌浆试验成果分析

4.1 灌浆孔的透水性和单位注入量分析

从表2可以看出，Ⅰ序孔压水13段，最大透水率为38.13Lu，最小透水率为1.80Lu，平均透水率为13.79Lu；Ⅱ序孔压水12段，最大透水率为15.94Lu，最小透水率为2.00Lu，平均透水率为7.97Lu；Ⅲ序孔压水25段，最大透水率为16.05Lu，最小透水率为1.40Lu，平均透水率为5.11Lu。透水率呈明显的递减趋势，其中透水率大于5Lu的孔段，工序孔占85%，Ⅱ序孔占74%，而Ⅲ序孔仅占20%，说明灌浆前后压水透水率呈递减规律，灌浆效果良好，达到了灌浆分序加密的效果。

表2 灌浆次序孔透水率分析

由表3、表4可知，Ⅰ序孔水泥消耗量为8887.31kg，单位注入量为167.37kg/m；Ⅱ序孔水泥消耗量为5878.8kg，单位注入量为111.34kg/m；Ⅲ序孔水泥消耗量为5110.96kg，单位注入量为48.82kg/m。单位注入量呈明显的递减趋势，Ⅱ序孔的注入量为Ⅰ序孔的66.52%，而Ⅲ序孔的注入量仅为Ⅰ序孔的29.17%。说明该地层可灌性良好，采用分序加密法灌浆效果明显，该方法可行。

表3 单位耗灰量频率分析

表4 灌浆成果分析

4.2 检查孔压水试验检查

试验区检查孔压水试验采用单点法，共进行压水试验14段，均符合灌浆防渗标准要求。其中最大透水率为1.95Lu，最小透水率为0.65Lu，平均透水率为1.35Lu。而且钻孔岩芯提取率较高，两孔均在97%以上，其中发现3处水泥结石脉充填胶结，胶合较好，厚度在0.50～1.00mm之间。

表5 先导孔和检查孔压水成果

表5为检查孔和先导孔压水试验情况，反映了灌浆前后岩体透水性能，灌浆前(先导孔)岩石最大透水率为38.13Lu，最小透水率为1.80Lu，平均透水率为14.43Lu，透水量相对较大，而灌浆后(检查孔)平均透水率仅为1.35Lu，透水率降低了90.64%，说明灌浆后岩体的防渗性能有了明显的提高。

综合分析表5和图2可知，此次灌浆区域内的各次序孔平均透水率及单位注入量关系均为Ⅰ序孔>Ⅱ序孔>Ⅲ序孔>检查孔，呈明显递减趋势，符合灌浆规律。由于先导孔与Ⅰ序孔孔距相对较大，灌浆扩散范围小于孔距，因此图5中出现了先导孔的单位注入量小于Ⅰ序孔的情况，但从图中曲线的整体趋势可以看出，随着孔距的减小，透水率和单位注入量呈递减趋势，说明经过I序孔的灌浆，后序孔的灌前透水率及单位注入量逐渐减小。以上结论均表明该部位岩体具有较好的可灌性，排内分序逐渐加密的施工方式是可行的。

图2 不同孔距与透水率和单位注入量关系1-平均单位注入量与孔序关系线；2-透水率与孔序关系线

5 结 语

为保证帷幕的抗渗性，宜在灌浆时采用较小的水灰比浆液进行大压力灌注，以减少灌后浆液的泌水量，提高水泥结石强度。采用本试验中的孔口封闭法灌浆工艺，能够达到工程设计要求的防渗标准，灌浆施工工艺及参数在技术上是可行的，成本上是合理的，可保证施工质量。

[1] 广西水利电力勘测设计研究院.广西桂林市防洪及漓江补水工程小溶江水利枢纽研究报告[R].南宁：广西水利电力勘测设计研究院，2008.

[2] DL/T 5148—2001 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京：中国电力出版社，2001.

[3] 熊义泳，孙忠明，姚丈武.清江水布垭电站现场帷幕灌浆试验与分析[J]. 岩石力学与工程学报，2004(9)：1558-1563.

[4] 孙钊.大坝基岩灌浆[M].北京：中国水利水电出版社，2004：58-70.

Experimental Study on Curtain Grouting Parameters of Xiaorongjiang Reservoir Dam

DU Zhenqi1, YUE Zhen2

(1.ChaiheReservoiradministrativeoffice,Tieling112000,China;2.FourthEngineeringCompanyofFifteenEngineeringBureauCo.,Ltd.ofChinaHydropowerConstructionGroupCorporation,Xi’an710048,China)

The curtain grouting test of the dam foundation has been carried out in order to select the reasonable grouting method and grouting parameter and to understand the grout ability of base rock of Xiaorongjiang reservoir dam. This paper introduces the layout of the test, the construction technology and test methods of the construction quality, as well as the analysis of the data before and after grouting. The test result shows that: the bedrock has good grout ability performance in the test area, the permeability of the bedrock after grouting meets the design requirements, and the selected grouting method and the relevant construction parameters of that project are reasonable.

Xiaorongjiang; curtain grouting; parameter; test

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.01.016

TV223.4+3

A

1673-8241(2017)01- 0056- 04