浅析帷幕灌浆在中型水库坝基防渗加固处理中的应用

米跃霞



浅析帷幕灌浆在中型水库坝基防渗加固处理中的应用

米跃霞

一、工程概况

北邢家水库位于山东省烟台市龙口市下丁家镇北邢家村以西，泳汶河的中上游，上游控制流域面积64km2，总库容1310万m3，是一座集防洪、调水、灌溉、工业供水、养殖等为一体的中型年调节水库。

水库自1960年6月建成以来，综合效益显著，但由于当时条件限制，致使工程标准低质量差，水库存在严重安全隐患，局部坝基存在渗漏现象，并且坝基岩石上部地质条件差，在高水位的情况下可能出现坝基集中渗漏带，影响大坝稳定。

坝基防渗加固工程是北邢家水库除险加固工程其中的一项重要内容，大坝基岩防渗采用帷幕灌浆。

二、灌浆施工

1.灌浆孔的设计布置情况

北邢家水库防渗墙底部帷幕灌浆全长216m，共分三段，分别位于大坝桩号0+000～0+076、0+260～0+335及0+335～0+400坝段，灌浆轴线位于原坝顶中心线处，分四序，孔距1m，共计218个孔，灌浆后要求达到压水试验透水率q≤5Lu。

2.施工简介

（1）施工组织及主要施工设备

为保证质量和工期，共组织投入2个钻灌机组，6台钻机。

（2）施工顺序

施工顺序为：测量→布孔→设备安装→钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。

（3）施工方法

施工测量：在施工前按监理部门提供的测量基准点、基准线及其基准资料和数据，与监理工程师共同校测基准点（线）的测量精度，并复核其资料和数据的准确性，根据提供的测量资料，对帷幕灌浆孔轴线进行实测。

灌浆孔布置：按设计要求在原坝顶中心线上布置灌浆孔，分四序，孔距1m，灌浆帷幕底伸入基岩相对步透水层（5～10Lu）5.0m，顶伸入坝体1.0m。桩号0+000～0+076及0+260～0+335两坝段灌浆帷幕深入基岩10m，0+335～0+400坝段灌浆帷幕深入基岩8m。

钻孔：钻孔留取芯样描述，坝体段钻孔采取泥浆护臂钻进，进入基岩后改用直径75mm金刚石钻头，清水钻进。

钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验：钻孔结束后，在孔内下入钻具（钻杆）或导管，从孔底向孔外冲洗，直至回水清净为止，冲洗压力为灌浆压力的80%，大于1MPa时采用1MPa。先导孔采用单点法做压水试验，压力为灌浆压力的80%。压水时间不少于20min，每3～5m测读一次压入流量，以最终流量表读数作为计算流量，稳定标准符合下列标准之一时，即可结束：当流量大于5L/min，连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%；当流量小于5L/min，连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的20%；连续4次读数，流量均小于0.5L/min。

灌浆方法：采用自下而上分段灌浆法，利用孔内水胶囊充水封堵，水胶囊充水压力不低于灌浆压力；灌浆分四序孔施工：先灌注一序孔，次之灌注二序孔，再灌注三序孔，最后灌注四序孔。

灌浆段段长：根据设计要求，坝基灌浆总长度为8～12m，下部6～7m为第一灌浆段，灌浆压力为0.5MPa；坝基接触段3.0m为上段灌浆段，最大灌浆压力为0.3MPa。

灌浆材料：采用康达水泥制品有限公司生产的42.5（R）普通硅酸盐水泥，细度要求为80μm的方孔筛的筛余量不大于5%，要求材质新鲜，不得使用过期、失效和散装水泥；每批水泥应做好水泥细度试验，并做好记录；每批水泥要求有产品出厂合格证、检验合格证，并抽样由监理部门指定的试验室做检验。

制浆：灌浆材料必须称重，误差不大于5%，纯水泥浆液的搅拌时间不少于30s，浆液使用前应过筛，自制备到用完时间小于4h；浆液温度保持在5℃～40℃。

灌浆压力：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。灌浆开始后，在尽可能短的时间内达到设计压力，使整个灌浆过程尽可能地在规定压力下进行。

浆液浓度：灌浆浆液浓度应由稀到浓，逐级变换。水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1七个比级，开灌水灰比采用5∶1。

浆液变换：a.当灌浆压力保持不变，注入率持续或减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；b.当某一比级的浆液注入量已达到300L以上或灌注时间又达1h，而灌浆压力和注入率无改变或改变不显著时，改浓一级；c.当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓；d.当灌浆压力或注入率突然改变较大时，立即查明原因，采取相应段处理措施。

灌浆结束标准：在灌浆规定压力下注入率小于0.4L/min时，持续灌注60min或注入率小于1L/min，继续灌注1h，灌浆可以结束。

封孔：灌浆结束时基岩部分用0.5∶1的浓浆液，采用“置换和压力灌浆封孔法”，自下而上进行灌注封孔，坝体部分采用粘土球分层进行回填，每层不大于2.0m，并一次振捣压实，直至孔口。

（4）特殊情况处理

①灌浆过程中发现冒浆漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

②帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔，否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，对串浆孔并行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。

③灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：a.应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。b.恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。c.恢复灌浆后，如注入率较中断前的减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。d.在岩溶地区的溶洞灌浆，应先查明溶洞的充填类型和规模，而后采取相应的措施处理。

④孔口有涌水的灌浆孔段，在灌浆前测记用水压力和涌水量，报告监理工程师，选择下列措施处理：短的段长、高的灌浆压力、浓浆结束、屏浆、闭浆、纯压式灌浆、速凝浆液、待凝、压力灌浆封孔等。

⑤灌浆段注入量大、灌浆难以结束时，选用下列处理措施：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。

⑥灌浆过程中若回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌浆；若效果不明显，应延续灌浆时间30min，即可停止灌浆。

⑦溶洞及破碎带灌浆：根据查明的溶洞、破碎带充填类型和规模，采用相应的措施处理：a.溶洞内无充填物时，根据溶洞的大小，可采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。待凝后扫孔，再灌水泥浆。b.溶洞内有充填物时，根据充填物类型、性能以及充填程度，可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。灌浆注入量大时，根据具体情况，用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆，以及浆液中掺加速凝剂、灌浆稳定浆液或混合浆液等措施处理。处理后扫孔，重新依技术要求进行灌浆，直至结束。

⑧采用自上而下分段灌浆，为防止漏浆，灌浆塞塞至距灌浆段以上0.5m处；无孔口涌水的孔段，灌浆结束后不待凝，但在断层、溶洞等地质条件复杂地区必须待凝，待凝时间根据地质条件及监理工程师指示确定。

三、施工质量控制

灌浆工程是地下隐蔽工作，要从以下几个方面控制施工质量：

（1）以设计要求为依据，建立施工质量保证体系，制定管理制度，并认真贯彻执行，对各道重要工序进行自检和控制。

（2）所有用于钻孔、冲洗、压水试验和灌浆的机械设备及仪表，经监理工程师现场查看后才能使用。

（3）灌浆单元工程质量评定。对完成的工作由监理工程师进行质量评定，防渗墙底部帷幕灌浆工程共划分为10个单元，其中优良8个，优良率80%，评定等级为优良。

四、安全保证措施

施工中建立了安全管理体系，制定了严格安全生产制度，并做好劳动保护工作。开展全员安全教育，提高管理人员、施工人员的安全意识，同时定期对机械设备进行安全检查和检测，无隐患方能投入工作。

五、结语

在1个多月的帷幕灌浆时间里，严格按照设计及有关规范进行施工，并制定了可行的质量与安全保证措施，工程优良率达到80%，有效地终止了坝基渗漏现象，并使坝基岩石上部地质得到有效改善，为以后的中小型水库坝基防渗提供了很好的参考资料和借鉴依据■

（作者单位：山东省临沂市平邑县水利局273300）