谈水库大坝基础灌浆施工监理质量控制

2023-05-13修述涛王涵冰刘家兴

山东水利 2023年11期

修述涛，王涵冰，刘家兴

（山东省水利工程建设监理有限公司，山东济南 250013）

某水库工程包括土石坝、重力坝、泄洪闸、放水洞、发电站、供水工程、库盆开挖及管理设施及信息化工程等。大坝采用混合坝型，坝顶总长2 120 m，整体呈南北走向，重力坝段布置于主河槽，全长231 m，壤土均质土石坝段布置于重力坝两侧，右岸坝段长579 m，左岸坝段长1 310 m。

该水库重力坝段坝基渗漏主要为可溶岩溶蚀风化裂隙性渗漏，土石坝段坝基渗漏主要为第四系地层渗漏及基岩溶蚀风化裂隙性坝基渗漏，以及F10 断层渗漏。采取灌浆防渗进行处理，以q≤5Lu 为相对隔水层，防渗帷幕深入相对隔水岩层不小于5 m；对于F10 断层及溶洞，结合实际情况，先采取封堵措施，再采取有效灌浆措施进行处理。

1 帷幕灌浆和固结灌浆的异同

帷幕灌浆是采用灌浆方法充填地基内的裂隙来产生阻水幕，以降低作用在建筑物底部的渗透压力或减小渗流量，从而起到防渗作用。其施工可选用单排、两排或多排孔帷幕施工。

固结灌浆是采用灌水泥浆或化学浆液的方法，对于地基中存在的地质缺陷，进行强化修复以确保其稳固性，增强基岩的完整性，从而提高地基的强度和刚度。其主要分为二序或三序施工。

帷幕灌浆和固结灌浆在钻孔质量控制、压水试验、灌浆施工及质量检测等方面存在差异。钻孔质量控制方面，与固结灌浆相比，帷幕灌浆一般在先灌排或主帷幕孔中布置先导孔，各钻孔均要进行孔底偏差质量检测。压水试验时，帷幕灌浆的质量检查孔和先导孔必须进行单点法压水试验，其余灌浆孔灌浆前宜进行简易压水试验；而固结灌浆每序孔中必须选取5%以上的灌浆孔进行简易压水试验。灌浆施工时，帷幕灌浆浆液水灰比一般采用六级（普通水泥浆液）或者四级（细水泥浆液），而固结灌浆浆液水灰比一般采用四级。灌浆成果质量检验时，两者检测方法、检测比例均存在差异。

2 施工前的质量控制

2.1 建立健全质量管理体系

1）监理机构要建立健全质量控制体系，成立质量管理领导小组，制定监理工作制度，编制操作性强的监理实施细则，明确监理人员配备及分工，并进行岗前专业知识培训，明确监理工作内容、程序及工程实施质量控制参数，掌握管控要点及难点。

2）审查施工单位建立的质量保证体系，重点检查质量管理机构是否健全、制定的质量管理制度是否完善、配备的专职质量管理人员是否满足施工需要。同时，严格审查其编制的专项施工方案、作业指导书及作业设备操作规程，督促其对现场管理人员、技术人员、班组施工人员等进行岗前培训及技术交底，明确岗位职责、工作流程及作业指标等内容，强化其质量安全意识。

2.2 生产性工艺试验

工艺试验是对坝基处理施工技术参数的适用性、可靠性进行验证的关键环节，施工前，施工单位要与勘察设计单位进行细致的交流，全面了解工程地质、水文等情况，结合工程地质、水文等设计文件及相关规范，编制工艺试验方案，并选择地质条件与施工作业区类似的地点进行现场试验，通过分析试验成果，确定灌浆材料、浆液配比、灌浆压力、提升速度等灌浆参数。

工艺试验前，施工单位应将编制的工艺试验方案和拟定的施工参数报给监理机构审查，并经总监理工程师同意后，方可组织实施。

工艺试验结束后，施工单位应提交生产性工艺试验报告，并确定拟用于工程施工的各项施工参数，经报监理机构批复后方可用于工程施工。

2.3 灌浆设备和机具选择

施工单位进场的钻机、灌浆泵、搅拌机等施工设备，要与工艺试验方案中的设备相吻合，进场后首先要完成《施工设备进场报验单》的填写，并将设备报监理工程师查看，监理工程师审核设备的完好状况、生产能力以及有关的合格证等证明材料，合格后方可进场使用。

2.4 灌浆材料和浆液拌制

原材料进场后，施工单位要按照规范要求分批次取样，送委托的实验室进行检测，取样时需报监理机构，监理工程师进行见证取样、跟踪检测；试验检测结果合格，施工单位据实填写《原材料/中间产品进场报验单》，经报监理工程师审核合格后方可使用。其中，水泥细度通过80 μm 方孔筛筛余量不大于5%。

浆液拌制时，施工单位严格按照监理机构批复同意的工艺试验报告中的浆液配比进行配制，各种材料的计量误差须控制在5%以内，测量水泥和其他固体材料时，使用重量称重法进行称重；制备水泥浆液，使用常规搅拌设备进行拌和时，搅拌时间要超过3 min，如果选择高速制浆机进行拌制，则需控制拌制时间不低于30 s；监理工程师要对浆液拌制质量进行现场抽查，采用比重秤或比重计检测浆液密度，一般灌浆施工前检测1 次，灌浆施工中每隔2 h 检测1 次。

3 施工过程的质量控制

3.1 钻孔

钻孔作业前，施工单位要严格按照设计要求进行布孔，并按孔序进行系统编号，绘制平面布置图，布孔完成后，报监理工程师进行复核。钻孔作业时，采用测斜仪、测绳、钢尺等仪器检测孔深、孔位偏差、终孔孔径和孔底偏差是否符合设计及规范要求，其中，孔深实际值不小于设计孔深值，钻孔孔位与设计孔位的偏差不得大于10 cm，终孔孔径不小于56 mm；帷幕灌浆孔底偏差因孔深不同而不同，要满足技术规范要求，同时，要重点控制孔深20 m 以内的灌浆孔的孔底偏差。

大坝基础地质情况一般较为复杂，地勘可能存在工作深度不足等问题，为确保坝基处理质量，钻孔作业时，先导孔采取的岩芯要留存影像资料，并绘制钻孔柱状图，组织建设、设计（地勘）、施工、监理等单位进行现场复核，如与设计地勘有出入，应由设计（地勘）单位及时提出处理方案。

3.2 冲洗

钻孔完成后，使用大流水冲洗钻孔，清除孔底钻渣和孔壁附着物，确保孔内沉积厚度不大于20 cm。在注浆之前，采用高压水对裂隙进行喷射清洗，喷射压力为注浆压力的80%，并且不超过1 MPa，直到回水变得清澈为止。

3.3 压水试验

压水试验是验证钻孔底部基岩透水率是否满足大坝基础防渗要求的重要手段，按照技术规范规定，在压力测试过程中，采用逐段注水的方法，首先对帷幕灌浆先导孔和质量检查孔进行单点压水试验，再根据堤坝的高度，采用多种不同压力的方式进行水压测试。务必留意，在进行水压测试时，不得引起岩体劈裂或建筑物结构抬动。

固结灌浆灌浆孔各序孔需要选择不少于5%的灌浆孔，进行简易压水试验。简易压水试验时，需要确保压力保持在灌浆压力的80%范围内，但不能高于1 MPa，整个试验的时间为20 min，期间需每5 min 进行一次流量测量，并根据最末一次测量结果计算流量，计算透水率，确认该灌浆孔透水率满足设计要求后，方可进行灌浆。

3.4 灌浆

灌浆可以采取多种方法，例如自上而下分段灌浆、从下往上分段灌浆，还有综合灌浆以及孔口封闭灌浆。灌浆方式包括循环式和纯压式；循环注浆时，需要确保灌浆管口与灌浆段底部的距离不大于50 cm。灌浆施工前，上部结构混凝土的厚度、强度必须符合设计和规范要求。灌浆过程中，需要按照逐级增加压力来进行灌浆，并确保灌浆压力与注入率相匹配。同时，还要进行连续监测，以防止岩体或建筑物发生抬升和变形而导致损坏。灌浆压力的记录和控制均以孔口压力表的指示或压力传感器的测值为准。

3.5 封孔

完成全孔灌浆后，可以使用0.5 水灰比的新鲜普通混凝土浆液来替代孔内的稀浆或积水，为了封闭孔洞，将采用一种全孔纯压式灌浆方法，这种方法会根据每个洞口的最高注入压力进行堵塞，同时确保封孔注浆时间不低于30 min。

4 灌浆成果检验

4.1 帷幕灌浆

帷幕灌浆质量使用孔压水试验以及钻取岩芯来检测，压水试验必须在该部位灌浆施工完成14 d 后进行，通过单点法分段进行水压试验；同时，自上而下分段钻进，采取岩芯，绘制钻孔柱状图。检查时，单排孔帷幕的检查孔要抽取占总孔数的10%，多排孔帷幕的检查孔要抽取主排孔所有数量的10%；对于每个坝段或单元工程来说，至少应当设立一个检查孔。

4.2 固结灌浆

评估固结灌浆质量的途径有两种，一是通过岩体弹性波波速进行检测，二是通过钻孔水压试验进行检测。测定岩体声波传播速度时，必须在灌浆完成14 d 后进行检测，只有当岩体声波传播速度达到设计要求时，才能确认其质量合格。进行钻孔压水试验时，需要等待灌浆完成72 h后进行，为确保准确性，抽取的检查孔的数量不能少于总数的5%。单元工程检查孔合格率不低于85%，不合格孔段透水率值不超过设计值的1.5 倍，则水压试验合格。