本堵漏工程的施工主要分为2 个工序:造孔和注浆。这是堵漏成功的2 个关键环节。造孔是为寻找渗漏水的流经途径并提供注浆通道,注浆则是将水流的流经途径封闭。本工程高喷施工在母坝上作业,水泥浆注浆泵、灰浆搅拌站、水泥堆放场和空压机站布置在子坝坝顶面上,桩号为120m。在桩号120m 处,母坝坝角处设供水站。
2. 2 钻孔布置
以集中漏水点为中心,沿坝轴线向漏水点两侧各4. 0m 左右布孔,孔间距0. 5m —1. 6m。孔间距的大小及孔数多少根据造孔时漏水点水流量、水颜色变化大小而定,即水流量、水颜色变化大则孔间距大,布孔少;反之则加密布孔。
2. 3 钻孔施工
母坝坝体主要由块石层、碎石层及充填其内的风化砂组成,若采用常规的泥浆回转钻进,消耗大,效率低,成孔困难。本工程采用<108 风动潜孔锤同步跟管钻具造孔,套管及钻杆长度均为2. 0m。采用风动潜孔锤同步跟管钻具有效解决了块石层、碎石层钻进效率低、成孔困难这一难题,在施工过程中平均钻进效率达4. 0m/ h。在钻进期间密切观察记录漏水点水流量大小、颜色变化时的孔深,以确定堵漏时注浆管脚的深度。孔深达6. 0m 时终孔,采用高喷台车向上起拔套管1. 0 —4. 0m ,即套管管脚与漏水点贯通的深度以下0. 5m 左右。将套管作为注浆
管。钻进参数如表2 所示。
3 可控灌浆
母坝坡面上的集中漏水点的流量约在60 —120L/ min ,直接采用水泥浆液进行堵漏,则水泥浆液被水流直接稀释,无法将水止住。在水泥浆液内加入适量速凝剂水玻璃可以解决水泥浆液被水稀释这一问题,但要控制好水泥水玻璃浆液的初凝时间,初凝时间过长,水泥水玻璃浆液易被水稀释;初凝时间过短,则可将水泥浆液自身的流动通道堵塞,使堵漏失败,注浆孔报废。所以控制速凝剂的加入量、调整水泥水玻璃浆液的初凝时间是堵漏成功的关键。水玻璃成分指标见表3。
3. 1 浆液的配方与配制
(1) 配制水泥浆:选用325 号普通硅酸盐水泥和粉煤灰制浆,配比为水泥:粉煤灰= 5 :2 ,控制浆液密度为1. 30 —1. 70g/ cm3 ,速凝剂加量为水泥的3 % —5 %。
(2) 制浆站严格按照设计水灰比配制纯水泥粉煤灰浆液,浆液各项指标必须符合技术要求。
(3) 水泥采用普通硅酸盐水泥,标号不低于325号,要求细度≤10。粉煤灰采用吉林热电厂生产的粉煤灰。粉煤灰的指标见表4。
(4) 制浆搅拌时间:不少于30s。从制浆到用完的时间不大于4h。
(5) 因水玻璃浓度较大,高压水泵抽吸困难时,可加适量水稀释。
3. 2 灌浆工艺
在施工了1 —4 个与漏水点贯通的钻孔后,便可实施灌浆。灌浆主要用水泥浆、粉煤灰加速凝剂,水泥为325 号普通硅酸盐水泥,速凝剂为水玻璃。注浆量30 —80L/ min ,压力0. 3 —1. 0MPa ,采用BW -200 型灌浆泵灌注水泥浆液。水玻璃掺量为水泥重量的3 % —5 %。水玻璃采用QL - 280 型高压水泵灌注。
(1) 钻孔灌浆次序:灌浆施工次序的原则是逐渐
缩小孔距,即钻孔由稀到逐渐加密,分序加密,一方面可以提高浆液结石的密实性;另一方面,通过后灌浆序孔单位吸浆量的分析,可以推断先灌浆序孔的灌浆质量为是否需要增加或减少灌浆孔的数量提供可靠的依据。本工程采用双排注浆孔排列,即在坝体上的漏水点附近施工1 —4 个注浆孔。施工时先进行渗漏点水流下游的2 个孔的注浆施工,再进行上游2 个孔的施工,以提高堵漏防渗的效果。
(2) 灌浆方法:按照灌浆时浆液灌注和流动的特点,浆液灌注方法有纯压式和循环式两种。纯压式灌浆是把浆液一次压入钻孔中,再扩大到岩层缝隙里。在灌注过程中,浆液只能从灌浆泵向钻孔流动。本次工程采用纯压式灌浆。
(3) 单孔灌浆:采用全孔一次灌浆。全孔一次灌浆是指将钻浆孔一次钻到孔深,然后按全孔孔深进行灌浆。此种施工方法简单,多用于孔深不超过10m 的孔。
(4) 灌浆方式:注浆采用双液双管注浆,通过内管注入速凝剂、内外管环状间隙注入水泥浆,使速凝剂和水泥浆在孔底混合反应。在注入过程式中,起初泵量宜小,注浆5 —10min 后,逐渐加大泵量,观察漏水点水流量及颜色的变化,待漏水点水流减小或流出水泥浓浆后,利用高压水泵再向孔内注入少许水玻璃,随着漏水点水泥浆浓度的增大或水流减小,可慢慢增加水玻璃的掺量,直至漏水点水流完全止住或漏水点流出的是浓浆, 再继续灌浆3 —5min即可。
(5) 回填封孔:灌浆结束后,应随即将灌浆孔清理干净,用回填材料充填密实封孔。此次灌浆封孔采用浓水泥浆封孔,即在全孔灌浆完毕后,采用高喷台车起拔套管,将注浆管下入到孔底,用灌浆泵压入水灰比的浓水泥浆,直至孔口冒出浓水泥浆为止。径是关键。
(2) 堵漏是对漏水点的局部灌浆,故个别漏水点虽当时将水止住,但经过一段时间或灰坝内水位比堵漏施工时的水位有所提高时,在漏水点周围又会出现新的漏水点。为避免此情况发生,应尽量在灰坝高水位运行时进行堵漏施工并在漏水点周围钻孔注浆。
(3) 采用水泥粉煤灰浆液,具有良好的技术性能和施工性能,灌浆可控性强,较适合于堆石体灌注,有较好的灌浆效果,可降低浆液的成本,减小了环境污染,具有良好的经济和社会效益。