大坝帷幕灌浆施工技术分析

陈宏科 中国水电建设集团十五工程局有限公司

一、大坝帷幕灌浆技术的施工原理

灌浆技术是三峡工程中加固大坝帷幕最重要的方法，现在对灌浆技术的具体应用、施工理论和应用原理、技术手段进行较为具体、详细、深入的系统研究和阐述。以下简要介绍其施工原理和施工技术手段。首先，我们需要提前确定混凝土帷幕在坝基地层结构中的钻孔位置，所使用的钻机必须安装在大坝上。在现场进行水压灌浆试验后，施工人员必须首先在现场分析、测量和判断地层帷幕的透水性，并在此基础上进一步准确计算和分析地层帷幕的透水性，选择合适的水灰比方法来计算配置的水泥浆。在这种方法中，水泥浆的配比应根据灌浆和施工设计的实际情况提前设计。地面接缝中未完全配置灌浆的水泥浆应在相对准确、合理和适当的灌浆水压控制下，预先注入已配置加压水处理的地层帷幕的孔和缝隙中，对水泥浆粘度的相对精确控制，使水泥浆保持在一定的水压范围内，以充分发挥渗透性，形成相对完善合理的防渗地层帷幕，主要原材料为防渗层帷幕孔内灌浆和基本固化硬化的水泥柱。水泥浆自始至终交织在一起后，自然形成水泥浆和周围的堆积物，以避免物质渗入阻碍水流通过地层。在全面实施和推广渗漏水处理技术时，必须特别注意并合理控制渗漏水，使其始终保持或控制在更合理或允许的安全流量范围内，为保证水电站水库大坝建筑物的连续、长期安全流动，安全投入设计、生产和运行，提供了一系列新技术和新措施。

二、大坝帷幕灌浆施工技术要点

（一）钻孔

在我国水利枢纽大坝帷幕混凝土的施工和加固中，钻孔作业是另一个重要的作业环节。一般来说，在这种条件下可以通过几种形式的冲击钻进和旋转钻进进行。对于大坝覆盖层混凝土，在钻孔试验期间，通常使用硬质合金钻头进行直接冲击钻孔。对于混凝土基础岩石结构，在进行冲击钻进时，通常采用金刚石钻头直接钻进。钻孔位置确定后，钻孔位置的偏差范围应至少控制在正负10cm的范围内。当现场施工作业中发现技术人员需要合理调整和计算钻孔位置的准确位置范围时，应事先参考钻孔技术人员的意见，然后工程师可以精确地调整钻孔的准确位置范围。钻孔开挖时，先导灌浆孔径与先导灌浆孔径之间的最大孔径公差应严格控制在56-76mm之间。在设计施工路线时，同时对钻孔方向的垂直倾斜值进行更严格、更合理的设计控制，使孔倾斜不能直接超过设计规定值，确保钻孔垂直度值符合相关标准。如果出现偏差，施工单位需要及时调整钻孔。在大坝钻孔计算中，还应尽量确保大坝钻孔计算的实际深度应与原设计的标准高度一致，且不应小于原设计的最大深度。孔底深度的最大偏差值应根据实际大坝工程的实际施工情况进行合理补偿和调整，该偏差一般应远小于原孔距。如果两个相邻的孔顺序排列，孔的深度间隔至少应大于15m。在每次灌浆钻孔的地质作业测量中，还需要完整记录灌浆钻孔附近区域的岩层、岩石性质特征和灌浆钻孔数据。灌浆钻孔灌浆完成并合格后，应全面清理孔壁和钻孔附近的地质裂缝沉积物，确保孔内沉积物厚度小于或等于20cm，以确保灌浆孔的质量和精度不受任何杂质颗粒的影响。

（二）压水试验

为了进一步有效地分析和评价灌浆过程中岩体水蚀的耐水性和渗透性，显著提高帷幕灌浆的新技术成果、实际应用和工程效果，灌浆岩体的成孔裂隙应进行最后一次水压冲洗试验。一般情况下，在繁忙的工作条件下，为了进一步有效地节省钻井作业周期，压井水清洗试验项目可以与钻井灌浆和裂隙水冲洗试验工作同时组织实施。在裂缝处进行简单灌浆水压冲击试验灌浆时，尽量使用小型简单灌浆水压冲洗试验装置，从裂缝的垂直面进行简单灌浆水冲洗。灌浆水压段的高度也应尽可能与正常实际灌浆段的长度和所需尺寸一致，灌浆压力也应控制在比正常灌浆水压所需尺寸至少高80%。当水箱的设计供水压力值大于1MPa或以上时，当水箱高于1MPa的设计供水压力值时，应尽可能严格地应用相应的供水压力值重新冲洗水箱。在灌浆注水过程的参数设计方案中，最长的注水时间应尽可能保持至少20分钟或15分钟以上，灌浆超过5分钟后，应记录上一次和下一次灌浆水的最大流量，应注意的是，通过充分利用灌浆结束时测得的最小实际最大流量值重新计算和确定透水性。在帷幕灌浆试验及其应用等先进技术的研究成果和设计过程的效果分析与应用中，力求通过实测的透水性数据，全面、真实地反映帷幕灌浆试验和水压试验的预期效果。一般来说，在三序孔的水压试验中，三序孔的岩石透水性明显低于二序孔，二序孔的岩石透水性明显低于一序孔。这种下降现象非常明显，即第一序孔施工后，坝内防渗帷幕基本形成，第二、三序孔施工后，帷幕灌浆施工技术取得了一定的应用效果，因此水压试验也会出现下降现象。

（三）浆液制备与灌浆

水泥浆产品的最终产量和质量往往会直接影响到混凝土帷幕灌浆工程技术和应用方案的整体工程应用技术和施工效果。因此，在组织、设计和应用现代混凝土帷幕灌浆工程的生产技术时，混凝土企业的技术人员首先要考虑科学，严格细致的现场跟踪整体施工质量控制和帷幕混凝土浆液工程制备过程的质量过程控制，生产原料和其他内容的配比方法应力求充分，满足现场和工程实际生产中工序质量的实际水平和控制要求，不允许仅考虑水泥浆在湿结块状态下的制备；或仅为干燥阶段储存和使用三个月及六个月以上的混凝土水泥浆材料制备混凝土帷幕浆。在进行水泥预制浆试验研究时，通常选用水泥粘结强度等级在42.5R左右的优质普通硅酸盐水泥。同时，可能需要一种能保证水泥细度均匀、自动连续通过80μ的优质普通硅酸盐水泥。对于带有m筛孔的方形筛网，如孔筛，筛网允许误差一般应小于其正负5%。为了提高水泥浆本身的机械综合调节性能，在机械搅拌和搅拌水泥浆的过程中，可根据实际工程现场的实际工况，加入适量或一定量的无机外加剂和有机外加剂，从而提高混凝土浆体自身的综合配合性能。当混凝土浆液搅拌均匀，施工完成后，帷幕灌浆才能顺利进行。灌浆混凝土施工技术的最后一个关键环节，作为混凝土帷幕灌浆混凝土施工新技术应用的第一个重要施工环节，其效果对整个帷幕结构的结构质量有着直接而决定性的影响。在灌浆施工期间，通常使用循环灌浆和其他方法进行灌浆。灌浆开始时，从上到下进行灌浆。同时，对循环灌浆的压力要求进行更严格、更准确的压力控制，确保在工程结束前压力能满足原设计压力要求。灌浆段的长度通常约为5m-6m。在其他特殊情况下，可进行适当范围的提升，但最大提升长度不得超过10m，灌浆喷嘴与孔底的水平距离不得超过50cm。在灌浆维护管理方法的施工过程中，如果在灌浆操作、填缝、表面堵塞、低压、浓浆、限流限制灌溉的维护过程中，工作环境中出现严重的浮浆排放和泄漏，维护灌浆后处理采用间歇灌浆维护管理等维护施工技术方法和措施。原则上，灌浆钻孔检查和冲洗工作必须尽可能持续、稳定地进行。如果钻孔工作因某种原因暂时中断，应尽量缩短破孔时间，尽快恢复正常钻孔灌浆。如果冲洗钻孔检查时间中断超过30分钟，应立即停止冲洗灌浆钻孔检查，然后恢复正常检查，继续灌浆。

（四）封孔

在帷幕灌浆新技术完成帷幕灌浆施工后，有必要重新开始帷幕灌浆封孔技术的处理。该步骤是帷幕灌浆施工新技术处理过程中最后一个重要的技术操作环节。灌浆段达到孔段要求后，在灌浆施工前，施工人员还必须注意充分观察、测量和记录灌浆的实际进水压力和实际进水量。根据灌浆段的涌水量，可适当调整灌浆段，如缩短灌浆段的长度。灌浆段应通过增加压力、稠浆、筛浆和其他适当的灌溉措施进行加固。在灌溉期结束前，应采用各种灌溉方法，如浇筑速凝泥浆、等待初凝、压力灌浆和封孔灌溉。对于孔口严重的饱和破坏水、压缩水或异常水，通常要求压力上升率和透水率大于100lu。对于直接灌溉，孔段的露天灌溉水泥比也可考虑为0.8：1。累计浇筑量＞150kg/m的孔段，应检查相邻洞室、结构节理面、人工堆积、上下游边坡露头、积水等部位的灌浆情况，必要时应进行示踪检查。当耗浆孔段较多时，应先降低灌浆压力，使用浓缩浆液，降低并限制其注入速率（注入速率控制在35L/min左右），并根据浆液消耗量向浆液中加入促进剂。当该段灰分消耗量超过1t/M时，仍无压力上升，地面无漏浆迹象，停止灌浆，凝结不少于8h后重新浇筑。再灌浆时，注入速度与固化前有明显差异，灰分消耗量很小，灌浆前应清理孔洞。如果清孔后注入速率仍然很小，则孔将结束。

三、帷幕灌浆质量控制措施

（一）合理选择注浆材料

现阶段，我国可用于灌浆施工和技术处理的浆液材料主要是粘结强度高、物理力学性能好的浆液施工配合材料，因此建议在选择灌浆配合材料时，硅酸盐水泥浆和硅酸盐水泥浆与防水玻璃的混合物可主要用于制备浆液材料和应用一些聚合物材料。当需要对大面积岩石裂隙面进行灌浆和施工保护时，灌浆材料的冲击强度和渗透性需要同时满足各种施工环保标准。在中国绿色环境和经济发展环境的严重影响下，有必要进一步充分考虑各种注浆工程材料的生态环境保护性能，避免因灌浆和施工造成的场地周围生态环境的严重破坏。

（二）提高管理质量

在实际施工中，管理人员应定期检查施工灌浆，确保灌浆记录材料的质量和准确性。灌浆作业完成后，可通过以下两种工作方法检查现场施工泥浆质量。首先，认真梳理一次灌浆孔段浆液的初灌浆和预渗透性、灌浆前后浆液压力的变化和浆液流量，分析确定施工结束时允许使用的剩余浆液量，然后对灌浆施工质量进行准确判断和检测。其次，可以研究和分析灌浆数据曲线在施工过程中的变化规律。灌浆数据曲线一般反映了灌浆施工设备在工程灌浆过程中获得的一些数据和变化。通过对技术曲线的技术分析，可以大致判断灌浆工程的整体施工变化，从而避免各种夸大数据曲线的篡改。

四、结语

综上所述，在水电站建设中，应充分发挥大坝帷幕灌浆技术的技术优势，并对水电站建设的具体问题进行技术分析，以充分发挥大坝帷幕灌浆技术的优势。但是，从目前的技术水平来看，大坝帷幕灌浆技术还存在很多问题，在今后的施工中需要进一步完善，并引导相关技术人员的技术知识，提高各蓄水人员的技术水平。分析总结宝贵的建设经验，为今后水电站的建设和改造服务。