隘口水库帷幕灌浆施工工艺及质量控制分析

刘常新

(中国水利水电第十一工程局有限公司，郑州 450001)

1 基本概况

1.1 工程概况

重庆秀山隘口水库地处强溶岩发育地区，工程地质条件极其复杂。隘口水库工程由高86.2m的沥青混凝土心墙堆石坝、宽16m开敞式溢洪道、高55.10m岸边斜卧式取水塔及引水隧洞、灌溉干支渠114.92km(其中支渠27.43m)、两座电站及一座水厂组成。输水管道呈点、线、面分部，上至隘口镇下至官庄乡，由西南向东北纵贯百里秀山平原。水库正常蓄水位544.45m,设计洪水位548.0m,正常库容3027.4万m3, 死库容180.9万m3：防洪库容369.0万m3, 总库容3580万m3。大坝坝基防渗帷幕采用悬挂式帷幕，沿坝轴线布置，左、右岸防渗线路走向均与坝轴线呈一定夹角。大坝河床段帷幕线长140.6m。左岸防渗线长57.9m，右岸防渗线长724.5m，帷幕防渗线总长1383m。左右岸沿高程分别布置三条灌浆平洞，灌浆平洞与坝内灌浆廊道相接。各平洞高程分别为549.2m、518m、485m、470m，各层灌浆平洞之间的高差在15-80m之间，大坝帷幕施工主要在大坝基础灌浆廊道和灌浆平洞内完成。

1.2 地质概况

隘口水库两岸有较多的暗河及岩溶大泉汇入，水库范围内主要地层有前寒武系、寒武系，奥陶系及志留系地层，此外在河谷谷底及两岸还有第四系松散堆积。隘口水库坝址区属典型的喀斯特地貌。初设报告认为防渗线上地层岩溶较发育，尤其以右岸及河床最为发育，其岩溶率分别达15.17%和23.23%，且以泥质充填及无充填为主，其中：河床段的∈3m地层最为发育，主要分布高程为470-380m，且以<3m高度为主。右岸发育多个溶洞或溶洞群，最大的空腔体积数万方。根据帷幕实验区资料统计，溶洞直线率平均为15.1%。实验区在施工过程中揭示了多层(个)强溶蚀带(或溶洞)，孔深在4m至80m岩溶极为发育，溶蚀率高达23.7%。80m以下为6%。溶洞均为全充填型，最大高度达12.2m。

2 帷幕灌浆的设计参数与布置情况

按设计要求，隘口水库坝基河床段和左右岸三层灌浆平洞布置的防渗帷幕，总长1383m，工程量约14万m3，最大灌浆压力3.5MPa，最大孔深为201.37m。防渗帷幕灌浆孔位布置Ⅰ区按三排孔布置，Ⅱ区按二排孔布置，Ⅲ区按一排孔布置。根据设计标准，帷幕灌浆过程中，要在灌浆轴线上进行灌浆孔的设置，不同孔洞之间的距离以2m为宜，要确保各个孔位处于同一水平线，偏差应控制在10cm以下，共需布置121个灌浆孔，灌浆完成后要进行压水试验，要确保透水率q≤5Lu。在灌浆过程中会使用自动记录仪进行灌浆过程的记录。此外，为了保证施工工期，除了灌浆自动记录仪以外，还要配置钻探式钻机与制浆泵等机械设备[1]。在帷幕灌浆施工前应详细进行大坝附近施工环境的勘察，并以收集到的信息为依据进行帷幕灌浆施工流程的合理设计，并做好施工前的各项准确工作，进而为帷幕灌浆技术的实施提供保障，进而使大坝的安全性能得以有效提升。

3 帷幕灌浆施工工艺

隘口水库帷幕灌浆施工前，首先进行钻孔，然后使用高压水枪进行钻孔裂缝的冲洗，直至孔内溢出清水为止。之后，对孔洞的水压进行检测，对灌浆孔的水分渗透率进行测算，再进入到制浆环节，严格按照规定标准进行浆料的称量与调配，砂浆的搅拌时间不得少于3min，并及时进行泥浆比重的测定。在灌浆环节，由于灌浆时存在吃浆量较大的情况，灌浆3min左右要检测一次浆液流量，并安排专人进行灌浆压力的检测，实时进行流量数据以及灌浆液等参数的记录[2-3]。最后，进行封孔施工，此时可根据具体的施工情况选择使用人工作业或是机械作业，要保证灌浆段所使用的浆液饱满度足够，确保其覆盖层具有较高的密实度。具体施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

4 隘口水库帷幕灌浆质量控制要点

4.1 钻孔施工

在钻孔施工过程中，需要使用全站仪进行灌浆孔孔位的测量，并使用水准仪或钢卷尺等设备进行放线引点的合理设置，之后使用钻孔机进行钻孔，并进行孔洞位置的校准及标记。施工前要进行钻井平台的确定，并使用水平尺对钻机进行标定，对设备运行状况进行检测，确保其符合施工标准后再使用螺栓进行加固。之后，要对钻机进行全面检查，了解其加固的稳定性，并对其水平情况进行判定，应确保钻孔与竖井的高度相同，并与起重机处于同一水平线[4]。然后要对混凝土的覆盖层进行钻孔，并对孔口进行铺设。通常灌浆廊道上所铺设的混凝土厚度较厚，因此应合理进行埋管深度的控制，确保其在一至两米内即可。此外，还要选择尺寸及直径适合的穿孔管，以适合的角度进行孔口管的插入，并及时进行角度调整，并需预留三天左右的凝固时间。

4.2 浆液水灰比的控制

在帷幕灌浆过程中，浆液水灰比会对最终的灌浆质量产生影响，要确保浆液注入量高于300L，灌浆时间应高于1小时，如果灌浆压力及注入率未出现较为明显的变化，此时可适当进行水灰比浓度的增加，如果注入率较快，每分钟超过了30L,则应以施工需求合理进行浆液浓度的调整。灌浆时易出现灌浆停止的情况，一旦出现此类情况必须及时进行问题产生原因的分析，并以适合的方式进行解决，以确保最短时间内恢复灌浆，如停止时间过长，必须先进行钻孔的清理之后才可以再次进行灌浆施工。

4.3 灌浆施工

灌浆施工是帷幕灌浆技术最为重要的环节。首先，要进行施工材料的合理选择，确保所选材料符合设计标准，如施工现场存在断层情况，应将外加剂或其他类型的混合物添加于泥浆当中，并及时进行记录。其次，要选择适合的施工工艺，帷幕孔的设置以两排为宜，下排施工完成后再进行上排施工。同时，应以设计方案为依据进行同排帷幕孔等级的划分，通常划分为三个级别，按照级别的不同依次进行施工[5]。

4.4 质量事故处理

4.4.1 绕塞返浆

由于大坝的土质较为松散，且具有一定的风化特性，因此，护臂套管的根部极易出现脱落现象。因此，在灌浆时要检查泥浆是否存在沿管壁流出的现象，并采取适合的方式进行处理。应在管道处进行水泥加固以加强其防水效果，并用水泥袋将孔口进行封堵，也可使用浓浆进行灌注，并进行分步灌浆以使先灌入的泥浆凝固后再进行下一步骤的灌浆。

4.4.2 串浆

如出现串浆现象，应第一时间使用胶带进行串浆孔的封堵，之后再进行灌浆作业。如在灌浆过程中出现串浆现象，应中止灌浆，等待已灌入浆液凝固后再恢复灌浆作业，以此确保灌浆质量符合标准。灌浆时还要对坝面以及坝背的排气与排水现象进行检查，并检测其是否存在冒浆现象，如出现此问题必须进行及时进行封堵。可使用浓浆灌注、放缓灌注速度等方式对串浆现象进行有效控制。

4.4.3 浆液渗漏

灌浆时如存在吃浆量较大的情况将会导致孔洞难以承受注浆压力进而导致浆液渗漏问题的出现，此时可分步进行灌浆，并使用石灰岩块进行回填施工，以免由于施工而使岩体的空隙进一步增大，进而加重浆液渗漏程度。除此之外，也可采用浓浆灌注法与粗砂灌注法进行联合应用，进而提升帷幕灌浆质量。

4.5 灌浆质量的检查

施工工艺会对最终的施工质量产生决定性的影响，因此应按照检查标准，对帷幕灌浆施工的相关信息进行统计，并于灌浆完成14天左右进行施工质量的严格检查。应对总灌浆孔进行抽查检测，检测数量不得低于10%，并分别在各个单元中进行检查孔的选择[6]。布孔检测时，要以设计要求以及工程施工标准为依据，确保钻孔设置于帷幕中心线之上，并对断层位置的孔洞进行检查，还要检查岩石破碎处的孔洞情况。此外，还要对施工中存在隐患的部位进行严格检查。在进行水压试验时，应确保检查符合监理标准，帷幕灌浆结束后应及时进行灌浆施工相关资料的提交，以供监理人员参考，进而使检查工作快速完成。严格按照设计标准进行灌浆孔的检查，并要对岩芯进行检查，以此确保灌浆孔的密封质量与设计标准相一致。

隘口水库帷幕灌浆质量检查共完成121个孔，共计1801段。经压水试验检测，其最大透水率为4.71Lu,最小透水率为0.06Lu均符合设计透水率<5Lu的要求。合格率达到100%。完成的5个耐久性压水试验孔均达到设计要求。

5 结 语

水库大坝的建设条件并不一致，因此在帷幕灌浆技术应用过程中，施工人员必须按照相应的技术规范进行灌浆施工，以确保灌浆质量可以通过质量检测，以此提高水库大坝的安全性与稳定性。隘口水库帷幕灌浆采用以上施工工艺和施工控制措施，质量检查均合格，耐久性压水试验孔均达到设计要求，表明此施工工艺和质量控制措施，有效确保了隘口水库帷幕灌浆的施工质量，取得了良好的经济效益和社会效益。