克孜尔水库除险加固工程右坝肩固结灌浆成果分析

    摘要：从坝肩裹头上对下部进行固结灌浆，通过固结灌浆，提高坝体高程以下倾倒体岩石的完整性和防渗性能，同时对防渗墙进行加固，封堵渗漏通道。
　　关键词：固结灌浆；物探声波检测
　　
　　1工程概况
　　克孜尔水库位于阿克苏地区拜城县境内，坝址西距拜城县约60km,东距库车县约70km，是目前塔里木河水系渭干河流域上的一座以灌溉、防洪为主，兼有水力发电、水产养殖和旅游等综合效益性的大型控制性水利枢纽工程。水库设计总库容为6.40亿立方米，设计灌溉面积为211.33万公顷，工程等别为一等大（Ⅰ）型，场区地震基本烈度为8度，按8.50设防；主要由主坝、副坝、溢洪道、泄洪排沙涵洞、发电引水涵洞等水工建筑物组成，
　　右坝肩基岩为灰色的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩以及灰白色砂岩互层，该岩体遇水易软化，崩解，为软岩。由于地质构造应力的作用，使右坝肩岩层不断发生弯曲、扭折、塌滑，产生蠕变和座滑变形，即右岸山坡基岩普遍存在岩石倾倒体。
　　2设计方案及技术要求
　　为提高右坝肩坝体高程以下倾倒体岩石的完整性和防渗性能，同时对防渗墙（轴线桩号W150m）进行加固，封堵渗漏通道，从右坝肩裹头上对下部进行固结灌浆，因第一道排水廊道桩号为灌浆范围为W130m，所以灌浆范围为桩号W130m向上游至W165m区间，灌浆深度控制在墙底以下5m，灌浆底高程为1 112m,顶高程1 154.60m，最大高差为42.60m,在防渗墙断面沿防渗墙进行灌浆，底部间距控制在2～3m。
　　截渗墙上游布设8排固结灌浆孔，下游布置7排固结灌浆孔，每排34个孔，孔斜460～1 500，孔深21.40～59.20m，灌浆采用42.50Mpa高抗硫酸盐水泥，水泥浆液应采用低水灰比稳定性浆液，析水率＜5%，水灰比采用2：1、0.80：1、0.60：1、0.50：1四个比级，开灌水灰比2：1。检查孔数量不小于总孔数的5%，固结灌浆孔每排分二序进行施工，采用纯压式自下而上分段灌浆。
　　灌浆合格标准为：固结灌浆以物探灌浆前后原位跨孔测试为主进行检查，灌后波速提高值应满足：灌后波速大于或等于1 800m/s，相对较差岩体灌后波速提高10%～20%。另外根据需要作少量简易压水试验进行灌后检查。灌浆合格标准为透水率q≤5Lu。
　　3固结灌浆施工工艺
　　克孜尔水库右坝肩固结灌浆按照设计要求和规范，先Ⅰ序后Ⅱ序逐渐加密的顺序进行施工；按照设计要求灌浆前先进行灌浆试验，确定灌浆方法、压力等参数，将试验成果报监理部审批后，开始灌浆施工。水泥灌浆施工工艺流程见图1：
　　固结灌浆钻孔采用XY-ⅡPC型回转钻机造孔，孔径90mm。并用罗盘按设计要求进行角度调正，方位角以全站仪测定，为保证斜孔钻进孔直度，钻具均采用粗径钻具用以导向，以保证孔底部偏斜率符合设计要求。考虑到倾倒体岩石内应尽量避免水进入，故钻进循环介质均为风力循环。
　　钻孔完成后，根据设计要求，为避免大量水进入倾倒体，钻孔冲洗和裂隙冲洗应采用压缩空气，从孔底向孔外对灌浆段进行钻孔冲洗至无灰尘后再进行灌浆。严禁采用水冲洗。
　　固结灌浆根据地层岩石情况采用自下而上分段卡塞纯压式灌浆。
　　灌浆段长布置形式:孔口接触段段长2m，第二段长3m，以下各段均为5m,灌浆完成后通孔进行0.50:1浓浆置换封孔。灌浆压力按设计要求，并根据生产性灌浆试验由设计进行调整。
　　4固结灌浆成果分析
　　根据截渗墙倾倒体特性，为更加全面准确分析说明岩石力学性能的改善程度，灌浆结束后14d，由监理部门、设计部门根据灌浆资料布设检查孔。孔位具体布设位置由监理根据灌浆情况现场布置，检查孔共布设25个。固结灌浆使用物探声波检测方法配合压水试验作为灌浆质量检查的主要手段，并对部分检查孔按监理要求进行钻孔取芯。
　　克孜尔水库右坝肩固结灌浆工程统计分析如下：固结灌浆分直孔固结灌浆和斜孔固结灌浆两种，计469个孔。其中直孔99个，Ⅰ～Ⅴ类斜孔345个，灌浆进尺15 744.97m，水泥注入量702 534.14kg,平均单位水泥注入量42.45kg/m。检查孔25个，灌浆进尺805.07m。其中I序孔237个，灌浆进尺8 507.99m，水泥注入量434 282.57kg，平均单位水泥注入量51.04kg/m；Ⅱ序孔207个，灌浆进尺7 236.98m，水泥注入量268 251.57kg，平均单位水泥注入量37.07kg/m，较I序孔递减27.40%。由以上数据显示随着Ⅱ序孔的加密，水泥注入量呈递减的趋势。从上、下游排充填固结灌浆平均单位水泥注入量来看，由于钻孔的逐序加密, Ⅱ序孔水泥单位注入小于I序孔，上游排水泥单位注入小于下游排，且水泥单位注量均在40kg/m以上，说明右坝肩截渗墙倾倒体具有较好的可灌性。

　　从表1中可以看出，I、Ⅱ序孔小于50kg/m单位注入量分别占53%和66.20%，大于50kg/m单位注入量分别占47%和33.80%，同时随着I序孔灌浆后，Ⅱ序孔单位注入量50～100kg/m孔段较I序孔减少5.50%，单位注入量大于100kg/m孔段较I序孔减少7.80%。说明I序孔灌浆后,进行Ⅱ序孔施工孔内大的裂缝已基本被堵塞。
　　由于右坝肩基础岩性为泥岩、砂岩，遇水后易软化、泥化，不易过多进行压水试验，因此右坝肩倾倒体水泥充填固结灌浆效果检查，主要以灌浆前、后物探测试对比进行检查，灌浆前按设计要求布置一定数量的物探孔，先行造孔，进行物探跨孔测试，以便于和检查孔灌浆成果进行物探测试、检查、对比。固结灌浆共对45个钻孔进行物探测试，灌浆前在截渗墙上、下游布设23个固结灌浆孔进行物探声波检测，灌浆后按设计、规范要求，监理部根据灌浆资料在截渗墙上、下游共对22个检查孔进行物探声波检测，测试总进尺为1 736.60m。

　　5结论
　　采用了全孔的平均波速，进行灌浆前后的对比。在针对相同位置灌浆前后34个钻孔进行综合比对，灌前波速平均值在1 963～2 425 m/s之间，灌后波速平均值在2 300～2 760 m/s之间，波速提高平均值在12.90%～23.50%，满足本次右坝肩除险加固工程声波指标检查灌浆质量的要求。
　　经对22个钻孔全孔分段进行压水试验，从数据上得出透水率最大值4.83Lu，最小值1.10Lu，满足设计≤5Lu的标准。
　　从固结灌浆检查孔取芯情况来看，对上、下游排平均分布的取芯钻孔中取出的水泥结石较多，水泥结石主要分布在1 153 ～1 133m之间，比较密集，成树枝状，宽2～50mm不等，检查孔岩芯多为柱状。综合上述结论说明灌浆效果较好。