某工程绕坝渗漏帷幕灌浆质量控制措施研究

耿 忠

(绥中县水利技术推广站，辽宁 葫芦岛 125200)

某工程绕坝渗漏帷幕灌浆质量控制措施研究

耿 忠

(绥中县水利技术推广站，辽宁 葫芦岛 125200)

通过龙屯水库除险加固工程帷幕灌浆施工案例，针对具体的岩石地质条件，采取适合的工艺流程及灌浆压力、灌浆方法，并提出具体的帷幕灌浆质量控制措施方法及加强施工管理控制措施。主要包括加强日常的质量控制与工程项目易出现质量问题重点部位和工序，关键部位、特殊施工工序的质量控制。只要选择合适的灌浆材料及合理的技术参数，严格控制施工工序，灌浆质量就会有保证。

除险加固；帷幕灌浆；质量控制；工艺流程

1 工程概况

龙屯水库是一座以防洪灌溉为主，兼有养鱼等综合效益的大Ⅱ型水利枢纽工程。水库竣工后未进行验收，直接交付龙屯水库管理处运用。2004年省水利厅以及相关水利部门组成专家组对龙屯水库进行了安全鉴定，结果为Ⅲ类水库，存在的主要问题是：坝顶高程及溢洪道泄洪能力不能满足防洪设计的要求；大坝护坡多处塌陷；左坝肩存在绕坝渗漏，渗漏量有逐渐增加的趋势；溢洪道混凝土表面破损严重，闸门、启闭设备陈旧老化；输水洞进口漏水、进口闸门锈蚀，洞身破损严重等。水库存在的诸多隐患直接威胁下游的沈山铁路、京沈高速公路、京沈高速铁路等重要公共基础设施及5个乡镇、近20万人口和15万亩耕地的安全。

2 左岸坝肩岩石地质条件

根据现场地质调查及物探工作成果，在水库主坝及左坝肩部位没有较大的断裂构造存在，但受到区域地质构造作用的影响，在左坝肩部位，基岩岩体破碎，构造节理裂隙密集发育。各组节理裂隙的贯通性强，多呈张开状，岩体呈碎块状，其完整程度属破碎，岩体结构类型为碎裂状结构，局部呈散体状。发生绕坝渗漏的范围为防渗斜墙西侧灰绿岩侵入带至S3钻孔部位。

3 左岸坝肩帷幕灌浆施工

根据设计要求，对左坝肩存在的渗漏采取帷幕灌浆处理，防渗长度238.7m，灌浆方式为双排，孔距、排距2m，帷幕底至中风化下限以下5m。

3.1 单孔灌浆施工工艺流程

定孔位→钻机就位(水电线路准备完成)→分段成孔(钻孔达到灌浆段要求深度)→冲洗钻孔(洗孔质量达到规范要求)→注浆管道、孔口封闭器安装→压水试验(压力、渗流稳定) →配置浆液(配制相应浆液水灰比)→压力注浆(终灌结束标准)→灌注机械、管道冲洗。

3.2 灌浆压力和灌浆方法

灌浆孔均按分三序加密的原则进行施工，采用孔口封闭、自上而下分段钻灌，一般不待凝，浆液孔内循环的灌浆工艺[1]。灌浆压力按设计要求确定，灌浆压力应尽快达到设计值，接触段和注入率大的地段应分段升压。帷幕灌浆：各段长度为5m，最后一段<6m时可一次灌注。灌浆中，射浆管管口距孔底≤50cm。压力以孔口回浆管压力为准，压力读数读峰值。压力表指标摆动范围应小于灌浆压力的20%。通过调整回浆管阀门来控制灌浆压力，使之灌浆压力与设计压力一致。

浆液与浆液变换时应注意3个方面：①普通水泥浆液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6个等级；②应按灌浆试验确定的或监理人批准的水灰比施工，灌浆浆液应由稀到浓逐级变换。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升高时，不得改变水灰比；③当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，而灌注压力或注入率均无显著改变时，应更换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率>30L/min时，根据施工具体情况，可超级变浓 。

孔口封闭灌浆法应满足下述条件后结束：在设计压力下，注入率≤1L/min时，延续灌注时间≥60min灌浆即可结束。当长期达不到结束标准时，报请监理人共同研究处理措施或将处理方案报给监理人审核。灌浆结束后清理、清洗灌浆器具。

帷幕灌浆在设计压力下，当吸浆量<1L/min，持续至结束灌浆标准后1h，可结束灌浆工作。全孔结束，并经检验合格后，采用全孔灌浆封孔法，即封孔时采用0.5∶1浓浆置换孔内稀浆，然后按该段灌浆压力全孔纯压灌注1h。

3.3 特殊情况处理

特殊情况处理共包括以下6个方面：

1)灌浆过程中，灌浆压力或注入量突然改变较大时，立即报告监理人，共同查明原因，采取相应措施处理。按监理人指示每隔15～30min测记一次浆液浓度,当发生回浆失水变浓时，换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，可停止灌注或按监理人指示执行。对冒浆、漏浆问题，视具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法处理;发生串浆，采用一泵灌一孔，同时灌注。

2)施工中必须采用一切措施防止灌浆中断，若中断，尽快恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆[2]。若无法冲洗，则扫孔后复灌。扫孔恢复灌浆后，使用开灌比级的水泥浆灌注，若注入率与中断前的相近，采用中断前的比级水泥浆灌注，反之则逐级加浓继续灌注。

3)对孔口有涌水的孔段，灌浆前测记涌水压力和涌水量，根据涌水量情况，监理人的指示可选用下述方法处理：①缩短段长，对涌水段单独灌浆；②相应提高灌浆压力；③灌浆结束后采取屏浆措施，屏浆时间≥1h；④闭浆，闭浆结束后待凝48h；⑤必要时，可在浆液中掺加适量速凝剂、膏状浆液。

4)灌浆工作应进行，如因故中断尽早恢复灌浆，恢复灌浆时，使用开始水灰比的浆液灌注，如注入率与中断前相近可改用中断前水灰比的浆液灌注。如恢复灌浆后，注入率较中断前减少很大，或在短时间内停止吸浆，报告监理人，按监理人指示进行处理。

5)对注入量大，灌浆难以结束的孔段的，采用降压、浓浆限流、限量、间歇灌浆或浆液中掺加速凝剂等方法处理，实施前报告监理人，经监理人批准后方可实施。

6)如遇注入率大、灌浆难以正常结束的孔段时，暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的地下洞井、岸坡、结构分缝、冷却水管等进行彻底检查，如有串通，采取措施后再恢复灌浆，灌浆时可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆法灌注，必要时亦可掺加适量速凝剂灌注，该段经处理后待凝24h，再重新扫孔、补灌。其灌浆资料及早报送监理，以便根据灌浆情况及该部位的地质条件，分析、研究是否需进行补充钻灌处理。

4 质量控制措施

4.1 组织管理控制

1)提高质量意识：帷幕灌浆是隐蔽工程，施工质量控制的好坏与领导和作业人员的思想行为意识有很大的关系，必须领导重视、提高施工人员的思想认识和质量意识，树立“施工质量第一，成本控制服从工程质量”的观念，才能按照设计技术要求控制施工。

2)施工监督管理：项目部指定专门的施工技术人员现场值班，进行技术指导和施工过程监督，防止施工过程中的不规范行为，杜绝弄虚作假行为。

3)责任制管理：施工人员实行作业面负责管理，作业人员实行岗位负责制，并签订质量安全生产责任书，做到有奖有罚，重奖重罚。

4.2 工序过程控制

本工程帷幕灌浆设计2排，分3序施工，施工时必须坚持：先下游排，后上游排；先施工Ⅰ序钻孔灌浆完成后才能施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔；先试验灌浆，后工程灌浆的施工原则。施工时按分序加密孔内循环法，分序、分段施工。后序孔施工必须在先序孔施工超前30m之后进行。

4.3 钻孔施工质量控制

4.3.1 孔位控制

采用一次测量放样，不同孔序不同标示，施工钻机就位安装水平、立轴垂直复核的方法。钻孔孔位偏差≤5cm。

4.3.2 钻孔灌浆段长控制

一般按设计灌浆段长5m分段进行施工控制。当灌浆施工过程中，发现渗漏量大，超过灌浆设备生产能力时，采用调整缩短灌浆段长的方法进行分段钻孔灌浆施工。

4.3.3 钻孔孔斜控制

钻孔孔隙率要求控制在1%左右，最大不超过1.5%的施工控制方法。采取镶铸地锚紧固钻机底盘的措施，使钻机在正常运转过程中始终处于平稳状态；采用合理的钻进方法和工艺技术参数，包括准确定向、采用加长钻具、控制机械钻速、不使用弯曲的钻杆等；特别是在破碎地层，钻机不盲目开高转速，应适当降低钻压。钻具级配要合理，以减少钻具与孔壁的环状间隙，从而减少钻具的径向振动，减少孔斜；正确控制压力，适量给水，不使用过大的泵量钻进，以免钻具产生脉动，将钻进的震动减少到最低程度；孔斜测量一般每段进行1次孔斜测量，及时了解钻孔轨迹；一旦发现钻孔超偏，尽快采取措施予以处理。

4.3.4 钻孔深度控制

本工程设计灌浆帷幕底至中风化下限以下5m，为保证帷幕灌浆的施工质量，钻孔灌浆深度满足以下要求：①设计施工图纸要求深度；②在设计地勘孔的基础上，每个单元工程施工1个地质先导孔，通过取芯确认进入中风化基岩的深度高程，最终确定钻孔灌浆深度。

4.4 钻孔冲洗及裂隙冲洗控制

钻孔冲洗采用单孔冲洗。根据地质情况结合现场灌浆试验成果和监理人的指示，采用压水冲洗、压力脉动冲洗或风水联合冲洗，通过有效冲洗，从而保证灌浆质量。冲洗水压采用80%的灌浆压力，冲洗风压采用50%灌浆压力，最大采用0.5MPa。裂隙冲洗冲至回水澄清后10min结束，且总的时间要求，本孔≥30min，串通孔≥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≤20cm。当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束<24h时，不得进行裂隙冲洗。灌浆孔(段)裂隙冲洗后，该孔(段)立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h者，在灌浆前重新进行裂隙冲洗。

4.5 压水试验控制

压水试验的目的是根据压力与流量的关系确定岩体渗透性，从而了解灌浆的灌入量，为施工原材料准备提供依据。压水试验在裂隙中冲洗后再进行。帷幕灌浆的检查孔，采用“五点法”、“单点法”压水试验；帷幕灌浆的各灌浆孔段进行“简易压水”，即时间为20min，每5min测读1次压入流量。“五点法”、“单点法”压水试验采用自上而下分段钻孔、分段压水、分段灌浆(检查孔除外)的方法进行，分段长度同灌浆段长度;同时必须符合DL/T5148—2001附录A及SL251—2000有关要求。帷幕灌浆的先导孔每个单元布置1个。帷幕灌浆的检查孔按总孔数的10%控制，但每个单元必须有1个检查孔。

4.6 灌浆试验控制

灌浆前，先结合工程施工作灌浆试验，包括浆液试验和现场灌浆试验，通过对不同水灰比、材料、施工程序和方法进行灌浆试验，检查灌浆效果，确定灌浆参数，指导灌浆施工，灌浆试验的参数按技术规范及监理工程师的批示执行。在灌浆前28d提出试验大纲，报送监理审批，试验成果经监理批准后方可实施灌浆施工。

4.7 原材料质量控制

灌浆使用≥P.O42.5普通硅酸盐水泥，灌浆的水泥细度要求通过80μm方孔筛，其筛余量≤5%。 水泥使用前由质检人员分批次随机抽样和监理工程师指定抽样，送交有相应检测资质试验室进行检测，其性能须满足设计要求，对检验不合格的原材料严禁使用。取样频次按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148—2001执行。

4.8 灌浆浆液质量控制

帷幕水泥灌浆采用高速搅拌机制浆，搅拌时间应>30s；设计水泥浆液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6个等级；浆液的配制必须按照设计孔序的开灌水灰比进行配制，浆液比重用比重计进行检测。

4.9 灌浆施工质量控制

质量控制包括以下几方面：

1)第一段采用Φ89mm灌浆栓塞灌浆，灌浆完毕，将孔内浆液置换成0.5∶1的水泥浆，安装Φ76mm孔口管，待凝等强。

2)第一段孔口卡塞灌浆前检查胶球等是否完好，射浆管管口距孔底≤50cm。

3)孔口封闭灌浆前检查封闭器是否密封，伸缩管是否活动。

4)检查浆液水灰比是否符合灌浆试验确定的或监理人批准的开灌水灰比。

5)灌浆压力控制：①帷幕灌浆压力尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段分段升压。升压时控制注入率，密切关注抬动值；②灌浆前对被灌浆的质体作充分的压力控制分析，地层容许灌浆压力一般与地层的物理力学指标有关，与灌浆孔段位置、埋深、灌浆材料、工艺等因素也有一定相关性；③灌浆过程中，根据灌段岩体的情况确定灌浆压力的升压方式，一次升压法或分级升压法；④帷幕灌浆压力按回浆管压力进行控制。

6)浆液变换控制。灌浆浆液水灰比按现场灌浆试验后确定，或监理人批准的水灰比施灌。浆液比级由稀至浓，逐级变换。具体原则如下：①浆液灌注时间必须符合设计及规范要求，在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比；②当某一比级浆液的注入量达300L以上或灌注时间达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著(<85%)时，改浓一级；③当注入率>30L/min时，可根据情况越级变浓；④每次变浆时必须检测合格后才能计算下次灌浆时间。

7)灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，灌浆结束时亦测定浆液比重。

8)设计压力下，注入率≤1L/min时，延续灌注时间≥60min灌浆，可结束灌浆，进入下一段的施工。

4.10 封孔质量控制

1)每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔

2)将导管下入到钻孔底部，用灌浆泵向导管内泵入水灰比为0.5∶1的水泥浆，水泥浆自孔底逐渐上升，再将导管徐徐上提，并保证导管底口始终保持在浆面以下，使孔内余浆或积水全部顶出，直至孔口返出浓浆为止。然后将灌浆塞塞在孔口，使用水灰比0.5∶1的水泥浆进行纯压式封孔灌浆1h。

3)如果在封孔灌浆时注入量>1L/min时，按照正常灌浆过程进行灌浆，直至达到结束条件。

4.11 帷幕灌浆质量检查控制

应注意以下8个方面：

1)帷幕灌浆质量检查以检查孔五点法压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析，进行综合评定。

2)按监理人指示布置检查孔，其钻孔位置选在：①帷幕中心线上；②岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；③末序孔注入量大的孔段附近；④钻孔偏斜过大的部位；⑤灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。

3)帷幕灌浆检查孔的数量为灌浆孔总数的10%，1个单元工程内至少布置1个检查孔。

4)帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14d后进行。在灌浆结束后7d或监理人指示的时间内，将有关资料提交监理人，以便拟定检查孔位置。

5)帷幕灌浆检查孔按本技术条款的规定提取岩芯。

6)帷幕灌浆的封孔质量应逐孔进行检查。

7)工程质量的评定标准为：合格率≥90%。不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不集中，灌浆质量可认为合格。否则，应按监理人的指示或批准的措施进行处理。

8)帷幕灌浆检查孔在压水试验结束后按自下而上分段法进行灌浆和封孔。

5 结 论

龙屯水库除险加固工程帷幕灌浆施工过程中，严格按设计和施工规范要求控制施工质量，灌浆质量得到了很好的控制，累计完成帷幕灌浆孔240个，钻孔进尺6496.7m，检查孔25个，钻孔进尺626.6m，检查孔压水实验Lu在1.3～4.45Lu ，小于防渗标准5Lu，检查孔压水实验结果均满足设计要求。

土石坝绕坝渗漏可采用帷幕灌浆进行防渗处理，只要选择合适的灌浆材料及合理的技术参数，严格施工工序控制，灌浆质量就会有保证。随着帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中逐步推广应用，施工经验的总结和积累，灌浆技术更趋成熟完善。

[1]李明.坝基帷幕灌浆施工质量控制与管理措施[J].北京农业,2012(21):214-215.

[2]仇道健.小浪底4号灌浆洞帷幕灌浆施工质量控制措施[J].探矿工程,2001(S1):132-134.

1007-7596(2014)03-0085-04

2013-12-16

耿忠(1970-)，男，辽宁绥中人，工程师，从事水利工程建设管理工作。

TV543.5

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