水闸工程地基防渗处理及质量评定

摘要：水闸工程地基时常会出现渗漏的质量通病，若没有进行有效的处理，则可能影响到水闸工程的质量安全和正常运作。为此，本文结合工程实例，阐述了灌浆设计、灌浆试验和灌浆施工过程，重点就水闸工程地基防渗处理施工进行探讨，并对施工质量进行评定，为类似工程研究提供借鉴依据。

关键词：水闸工程；地基防渗；灌浆试验；施工质量

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

随着城市基础设施建设步伐的不断加快，水利工程建设得到了进一步的发展。水闸作为水利工程中的重要组成部分，是一种控制水位和调节流量的低水头水工建筑物，担负着防洪、灌溉、发电和养殖等重任，对促进城市经济发展具有重大的意义。在水闸运作过程中，由于受到地质条件、水闸使用年限和人员操作等因素的影响，水闸工程地基时常会出现渗漏的现象，如不进行合理的控制和防范，则可能影响到水闸工程的正常运作，严重情况下可能导致人人们财产的损失。因此，水闸管理人员应根据水闸工程地基的特点，有针对性地选择地基防渗处理方案，并做好施工质量的评定工作，以确保水闸的质量安全。

1 概述

某水电站是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、供水、水产养殖的综合利用水利工程。其左岸溢洪道闸室和进水闸地基以全风化泥质、砂质千枚岩为主，局部为变质砂岩、长石砂岩，地质条件差，经过40年运行，闸基渗漏明显，闸基扬压力很大。因此，必须对左岸溢洪道和进水闸基础尽快进行有效的防渗处理。

2 灌浆设计

2011年2月，业主提供了水闸工程地基防渗处理设计文件，防渗处理采用帷幕灌浆方法，左岸溢洪道防渗处理长度约为100.0m，进水闸防渗处理长度约为131.0m。根据场地条件，帷幕排灌浆分单排区和双排区：单排孔距1.00m；双排孔距2.00m；排距1.00m，三次序布孔，直孔，孔径不小于75mm，孔深按q≤5.0Lu设计防渗标准再延长5m为止。

3 灌浆试验

由于水库是该地区唯一供水水源，帷幕灌浆须在保证最低供水水位条件下进行，闸基上下游仍然存在较大的水位差，对保证帷幕灌浆质量不利。为了论证帷幕灌浆在技术上的可行性、经济上的合理性、效果上的可靠性，确定合理的灌浆施工工艺和参数，依据设计要求和施工规范。

灌浆试验采用“自上而下分段钻孔灌浆法”，布置试验孔20个，其中Ⅰ序孔8个，Ⅱ序孔4个，Ⅲ序孔8个；检查孔2个。通过检查孔的压水试验检查灌浆后地基透水堤是否满足设计标准q≤5.0Lu要求。

灌浆试验表明，采用“自上而下分段钻孔灌浆法”灌浆工艺可行。灌浆材料则根据可灌性确定，对q≥3Lu的孔段采用P·O42.5级及P·C32.5级水泥混合水泥浆液；对q＜3L的孔段采用CMAS42.5级超细水泥。选定灌浆参数：在左岸溢洪道堰体、进水闸闸室采用单排布孔，孔距1m；其余为双排梅花型布孔，排距1m，孔距2m；孔径≥75mm，垂直孔；混凝土灌浆段长2～3m，基岩接触段长2m，其他基岩段长一般为5m；灌浆水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1三个比级，开灌水灰比为1:1，变浆按规范执行；灌浆压力比较大，灌浆压力从混凝土面开始，每10m递增0.2～0.3MPa，最大灌浆压力为1.5MPa；原设计是每10m递增0.1MPa，最大灌浆压力为1.0MPa；在灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min结束灌浆。每段灌浆结束后，按照试验报告中水泥终凝时间5.5h进行灌浆待凝。

灌浆试验表明，采用高压浓浆进行防渗施工技术可靠、经济可行、质量有保证。

4 灌浆施工

完成主要工程量：抬动变形观测孔4个计162.75m；试验孔20个计749.42m；施工孔229个计9015.79m；检查孔25个计921.45m。

4.1 灌浆工艺流程(如图1)

图1 单孔帷幕灌浆工艺流程图

4.2 灌浆方法

(1)测量放样。按设计图纸要求进行施工测量放样，孔位误差≤10cm。

(2)钻孔、套管护壁。开孔孔径为φ110mm，并采用准108mm套管护壁。钻进至混凝土段，钻孔孔径为准91mm，直至基岩面。改用φ75mm金刚石钻头进行基岩段钻孔。基岩接触段段长为1.5m，以下各段段长一般为5m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不宜大于10m。

(3)洗孔。每段灌浆前必须进行孔壁冲洗与裂隙冲洗。钻孔结束后，先用大流量水对孔壁进行冲洗，再用压力水对裂隙进行压力冲洗，直至回水澄清，并延续10min方可结束，总的冲洗时间不宜少于30min。灌浆孔的冲洗压力不得大于本段灌浆压力的80％，并不超过1MPa；风压一般为本段压力的10％～20％。

(4)压水试验。帷幕灌浆孔在岩石裂隙冲洗结束后进行压水试验。压水试验采用单点法，压水试验压力依设计灌浆压力大小而定：当灌浆压力＜1MPa，压水试验压力为灌浆压力的80％；当灌浆压力≥1MPa，压水试验压力为1MPa。

(5)灌浆。灌浆材料为海螺P·O42.5级普通硅酸盐水泥、P·C32.5R级复合硅酸盐水泥及CMAS超细水泥。灌浆施工按三次序逐渐加密的原则进行，灌浆方法采用常规灌浆法，段长一般为5m，特殊情况可适当加长或缩短，最长不大于10m。当混凝土或基岩孔段q＞3.0Lu，采用普通水泥：复合水泥干料为1:1的混合液进行灌浆；当基岩孔段q＜3.0Lu，采用CMAS超细水泥灌浆。灌浆压力如表1、表2所示。为防止灌浆对建筑物安全造成危害，应进行地表抬动变形观测。

表1 溢洪道堰体、进水闸闸室地基帷幕灌浆压力 MPa

表2 溢洪道和进水闸室左右两侧边墙及延伸段帷幕灌浆压力MPa

(6)水灰比。浆液变换遵循由稀到浓的原则，逐级改变。浆液的水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1共3个比级。

(7)灌浆结束标准及封孔。在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。封孔时采用“全孔灌浆封孔法”。即最后一段用0.5:1的浓浆灌浆封孔，封孔压力同灌浆压力，孔口部分干缩后，用砂浆或水泥浆人工封填。

(8)其余按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148－2001)执行。

5 施工质量分析与评定

5.1 原材料质量分析与评定

灌浆材料为海螺P·O42.5级普通硅酸盐水泥、P·C32.5R级复合硅酸盐水泥及CMAS超细水泥，水泥均有质量保证书，水泥进库后均取样进行了检测，各项指标全部符合规范及设计要求，详见表3。

表3 水泥抽检质量统计评定表

5.2 过程质量分析与评定

5.2.1 钻孔质量分析与评定

钻孔孔位、孔径及孔深偏差均符合规范及设计要求。在钻孔过程中采用测斜仪对钻孔垂直度进行控制，实测钻孔偏斜角为0°～0.5°，偏斜率为0%～0.9％，偏斜距为0～53cm，钻孔垂直度符合规范及设计要求。

5.2.2 灌浆质量分析

灌浆资料表明，从岩石透水率q值看，施工孔qmax=131.3Lu，qmin=0.15Lu，=7.70Lu；从单位注灰量C值看，施工孔Cmax=1462.7kg/m，Cmin=8.3kg/m，=100.8kg/m。说明地基相对透水层具有较好的可灌性。

5.2.3 监测资料分析与评定

根据设计要求，在溢洪道区域布置了三个地表抬动变形观测孔，利用千分表进行地表抬动变形监测。进水闸区域布置一个地表抬动变形观测孔，结合该区域水位观测墩观测地表抬动变形。观测资料表明，在灌浆过程中地表抬动如表4所示，建构筑物始终处于稳定状态。幕后水位观测如表5所示，幕后水位下降1.17m。

表4 抬动变形观测统计表m

表5 幕后测压管平均管水位对比表m

5.2.4 最终质量分析与评定

帷幕灌浆结束14d后，最终质量检查采用检查孔钻孔取芯和压水试验进行检查。本工程一共布置了25个检查孔。检查孔取芯发现大量水泥结石，最大结石厚度为δ=10～20mm，检查孔压水试验177段次，透水率qmax=4.64Lu，透水率qmin=0.09Lu，=1.72Lu，符合q≤5.0Lu设计防渗标准，合格率100%；检查孔注灰量Cmax=49.67kg/m，Cmin=1.33kg/m，=19.56kg/m，说明灌浆质量合格。

6 结语

水闸工程地基防渗现象处理质量的好坏直接影响到水闸工程的正常运作。因此，施工人员应根据水闸地基的地质条件，制定出合理的防渗处理方案，同时还应提高管理人员的操作水平，加强施工质量评定工作的力度，以确保水闸工程的质量安全。本工程检测结果表明，工程防渗处理质量合格率100%，优良率100%，工程质量达优良等级。

参考文献

[1] 李伟良.如何进行水闸工程地基的防渗工作[J].内蒙古水利.2011年第06期

[2] 王建.水闸地基防渗处理的探讨[J].城市建设理论研究.2011年第30期