帷幕灌浆技术在基岩防渗工程中的应用

张保青

（北京振冲工程股份有限公司，北京 100102）

1 水利工程概况

某水库位于广东省揭西县境内龙江河上游20 km，是一座兼具发电、防洪、灌溉、养殖、供水等多种功能综合性水库。原电站装机2 100 kW年发电量达600 万kWh。该水库主坝长435 m，坝高40 m，坝顶高程61 m，坝顶宽7 m。该水库坝址地质条件不佳，左坝头位于挤压破碎带，破裂面密集，右坝肩亦位于背斜坡破碎带，断裂岩块沿着破裂面广泛分布，造成该坝坝肩渗漏、地基渗漏。

2 灌浆设计基本参数

在坝轴线上游0.5 m设施工轴线。施工轴线与坝轴线平行共分三段[1]。1#孔以右至开始点（0+000），2#也以左至该坝泄洪道外缘；在溢洪闸左岸26 m设置3#孔（双排孔）。在坝轴线上游2.5 m设第二排孔轴线亦与坝轴线平行。分两道工序施工，第一序孔的间距为3 m，终孔孔距为1.5 m，孔深为中风化岩以下10 m。

3 灌浆施工

3.1 施工前准备

该水库组织人员，为灌浆施工提供（0+000）基准点；施工单位组织测量人员放线，布置施工轴线与钻孔孔位，然后测量每一段施工轴线的高程，换算出各孔孔底设计标高与孔口标高。

3.2 钻孔

施工单位选择ZSY80全液压锚固钻机进行钻孔，这种钻机转速可调、大扭矩、大拉拔力，适应各种复杂地层帷幕灌浆施工。由专业人员对每个钻孔进行放样定位，钻孔偏差不超过5 cm，孔斜不超过2%；钻孔灌浆段以上直径为130 mm，钻孔灌浆段直径为90 mm，孔内沉渣低于20 cm。钻孔作业完成后，测量孔深、孔斜、孔底沉渣，若发现未达到要求，及时进行处理。钻孔与灌浆段顶面之间安设φ130套管，底部进行止水处理，再用变径导向钻具换径，继续钻至灌浆深度。钻孔作业结束后，要妥善保护孔口。

3.3 冲孔

使用高压水冲洗钻孔，将钻孔内岩石碎屑冲洗出来。然后进行裂隙冲洗，冲洗压力不能超过灌浆压力的80%，冲洗时间不能少于30 min，回清水时间要持续10 min。

4 压水试验

4.1 先导孔压水试验

冲洗裂隙后采用单点法对先导孔进行分段压水试验，压力须保持在0.3 kPa。在保持稳定压力下，每3～5 min测量、读取一次压入流量。要对读数值进行计算，当连续4次读数中最大值与最小值相减差小于1 L/min时，结束本段试验，取最终读数为计算值。然后计算透水率，计算公式为：压入流量÷（作用于试验段内的全压力×试验段长度）=透水率。压入流量单位为L/min，作用于试验段内的全压力单位为MPa，试验段长度单位为m。

4.2 简易压水试验

在灌浆前对各钻孔各灌浆段也应进行简易压水，可选择在裂隙冲洗后进行。压力可达到灌浆压力的80%，压水时间达到20 min，每隔5 min测量、读取一次压入流量，取最后读数为计算值，再计算各钻孔的渗水率。

5 灌浆工艺

技术人员决定采用自上而下分段灌浆工艺，在灌浆段逐段安装灌浆塞，连接进浆管进行灌浆作业。灌浆管口与孔底的距离不超过0.5 m，在被灌浆段顶0.5 m上安设灌浆塞以防止漏灌。

6 制浆

施工设备与施工场地大受影响，因而技术人员决定建制浆站以进行集中制浆、供浆。制浆能力应达到每分钟260 L，水泥强度要在32.5以上，细度超过0.088 mm孔径标准筛孔的筛余量不能超过5%。必须保证水泥质量制浆前要对水泥进行抽样检验，不符合质量标准水泥或受潮结块水泥不得使用。制浆用水必须对制浆材料进行称重，称量误差不得超过5%。在搅拌浆液过程中要测定浆液密度，严格遵照配合比（灰水比1：0.5）制浆。搅拌时间至少要达到30 min，输送浆液流速要控制在每分钟1.4～2 m之间。使用浆液前必须过筛。

7 灌浆

7.1 控制灌浆压力

灌浆时要考虑吸浆率与浆液浓度，吸浆率较小时须灌稀浆，同时迅速升至规定的最大压力；吸浆率较大时须灌浓浆，要逐渐升高压力不可过快。为保证灌浆质量，防止浆液绕流，上部第一灌浆段压力不能过高；在灌浆过程中发现吃浆量过大，要控制灌浆量调整灌浆压力，进行限量灌注。为减少浆液在孔内的沉淀采用循环式灌浆，时刻观察压力表上指针的摆动，以压力表上指针摆动的中值为标准，指针摆动的幅度不能超过灌浆压力的20%，还需记录压力表指针的摆动幅度。

7.2 变换浆液

由稀到浓逐次升高灌浆浆液的浓度，灰水比共分九级，依次为：1：10，1：5，1：3，1：2，1：1.5，1：1，1：0.8，1：0.6，1：0.5。在灌浆过程中，若灌浆压力保持不变，吸浆率均匀下降，灰水比不得改变。若吸浆率保持不变，灌浆压力均匀上升时，灰水比亦不得改变。若吸浆率超过6 L/(min·m)时，可将灌浆浆液浓度越级升高；若浆液浓度上升后，灌浆压力急增，或吸浆率急剧下降，应迅速寻找原因，并改回原来的灰水比。若某一灌浆段注入的浆液达到300 L，或灌注时间超过1 h，而注入率、灌浆压力未有改变，或改变的幅度不大时，将灌浆浆液浓度上升一级。

8 处理意外情况

8.1 窜孔

现场许多裂隙相互贯通，因而在灌浆过程中时常出现窜孔现象。出现窜孔，不能手忙脚乱：若窜浆量不大，对被窜孔进行冲洗，然后继续灌浆；若窜浆量过大，向被窜孔同时灌浆，适当降低灌浆压力；若不能进行同时灌浆，用灌浆塞堵塞被窜孔，然后迅速灌注灌浆孔，灌浆孔灌注结束后，取出被窜孔的灌浆塞，将被窜孔洗净，进行补灌。

8.2 耗浆过大

有些灌浆孔经过了九步正常浆液变换，浆液浓度已达到灰水比1：0.5，但灌浆段吸浆率仍旧过大难以结束灌浆。针对这种情况，须降低灌浆压力，使注入率小于1～2 L/min。还可在浆液中掺入加速凝剂，或灌注水泥砂浆。

9 灌浆结束～封孔

9.1 结束灌浆的标准

在设计规定的灌浆压力下，若注入率不超过0.4 L/min，继续灌注浆液60 min；若注入率不超过1 L/min，继续灌注浆液90 min，然后可结束灌浆。在灌浆作业中发生回浆失水，浆液变浓，可将结束时的吸浆率标准放宽至0.2～0.4 L/(min·m)，但延续灌注浆液的时间不能少于2 h。

9.2 封孔

灌浆孔全孔灌浆作业结束后，再用浓度最高的浆液，按10～15 m的灌浆段长度对全孔再进行一次复灌。然后等待水泥浆干硬，排除孔内未被填满部分的积水，最后用硬性水泥砂浆封填。

10 灌浆效果分析

灌浆前，岩层平均透水率为1.8 Lu；灌浆后，岩层透水率降为0.2 Lu。该水库坝基渗漏得到了明显的改善。

11 结语

国内许多水库存在着不同程度的渗透，威胁水库安全。应用帷幕灌浆技术，可以有效应对这一问题，延长水库寿命，并节约防渗工程的施工成本。虽然帷幕灌浆技术应用已趋于成熟，但仍可以在实践中继续加以改造。