石板沟水库工程帷幕灌浆施工技术探究

马 麟 甘肃省水利水电工程局有限责任公司工程师

1 案例基本概况

石板沟水库是当地非常重要的工程之一，其总体容量超过了190万m³，设置有挡水大坝、泄水建筑物、引水建筑物等不同等级建筑，同时也设置了相应等级的临时性建筑。此水库的工程抗震防裂度达到了8度。

2 帷幕灌浆施工技术分析

2.1 施工现场布设

2.1.1 钻机排列

根据工期要求，本项目帷幕灌浆要先进行防渗墙段灌浆施工。灌浆前采用150型履带式钻机在防渗墙体钻孔，孔位间距1.5 m，并预埋89 mm镀锌管，防止在基岩钻孔和灌浆过程对混凝土防渗墙造成二次破坏。完成某单元工程灌浆后，根据规范要求检查钻孔压水，依次推进，再进行左右坝基钻孔灌浆，最后进行左右坝肩和灌浆平洞钻孔灌浆[1]。

2.1.2 灌浆系统布置

按照不同的施工顺序可以将其分成“制浆系统”、“灌浆系统”等部分，具体流程如图1所示。

图1 灌浆系统流程示意图

2.1.3 排浆系统

沿灌浆轴线方向设置排浆导槽及废浆收集池，将钻孔废水、废浆、冲冼钻孔排出的浆液经由排浆导槽流入废浆收集池，经二级沉淀后排入监理人指定的排浆场所。施工期间的废水、渣、浆等由专职人员定期集中处理。

2.1.4 水、电系统布置

第一，为了保证施工的顺利进行，设置1个主电柜和2～3个分电柜，主要是通过分电柜对各个施工工序进行供电。为了保证供电安全性，采取绝缘良好的可移动式电缆。

第二，钻孔灌浆施工用水采用天然河道水，在天然河道相应位置设置集水坑，用水泵将水抽至各机台。

2.2 施工方法和工艺流程

2.2.1 钻孔施工

灌浆孔钻孔，选用XY-2型回转钻机，根据所穿越地层的不同选用不同的钻具。帷幕灌浆的钻孔采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头。机械造孔砼防渗墙内，埋设直径89 mm镀锌管，沿轴线布置，管距1.5 m。在钻孔前，先对孔位进行复测，以确保孔位偏差小于10 cm。钻机安设采用罗盘和水平尺校正，确保钻机水平钻杆垂直。为了确保钻孔质量，需要采取必要的防斜对策，最大程度地确保灌浆孔孔底偏差满足设定标准。

要对整个帷幕灌浆孔进行斜度测量，正常情况下间隔5 m进行一次偏斜测量，并进行记录，特别要注意上部10 m的偏差。在测斜过程中一旦发现钻孔偏差超出规定，要立即进行纠偏，若是纠偏无法满足标准要求，就要根据监理人员的批准将此孔作废，重新进行钻孔[2]。

2.2.2 钻孔冲冼

第一，为了保证灌浆质量，灌浆前要对钻孔实施必要的清理。对于复杂区域，在进行钻孔冲洗时需要严格遵照标准规范以及试验情况实施。

第二，可以通过导管来实施灌浆孔冲洗，要用大水流按照从内到外的顺序进行冲洗。冲洗到回水变清之后的10分钟为止。

第三，对于灌浆孔来说，在正式灌浆之前需要通过压力水对裂隙实施冲洗，一般情况下保证冲洗压力＝3/4灌浆压力。一般情况下，灌浆孔冲洗时按照以下流程进行：钻孔达到设定深度后将岩芯取出，之后将钻具下渗到孔底并通过水流对其实施冲洗，确保回水流清澈后进行灌浆管及相关附件的安装，最后通过压力水实施冲洗，直到回水变清为止。

第四，为了保证钻孔安全性，在钻孔时如果周围存在正在灌浆的孔，或者完成灌浆但是时间＜24 h，就要避免对新钻孔进行裂隙冲洗。完成灌浆孔的裂隙冲洗后要马上实施灌浆，若是由于特殊原因导致灌浆中断24 h以上，就要在二次灌浆之前对裂隙再次进行冲洗[3]。

2.2.3 压水试验

一般情况下,压水试验要在完成钻孔裂隙冲洗后、开始灌浆之前进行，为了确保安全性，要对检查孔、灌浆孔都实施压水试验。在帷幕灌浆实施过程中，不管采取何种灌浆方法都要按照从上到下的顺序对先导孔进行卡塞，同时要参照具体施工图纸实施压水试验。

可以在完成裂隙冲洗后实施简单的压水试验，一般按照80%灌浆压力来进行压水试验，保证压水时间在20 min以上，间隔5 min对压水流量进行相应的测读，将最终的流量当作计算流量，通过透水率指标表示试验结果。

2.2.4 浆液制备

第一，制浆材料称重。灌浆所需的各种材料均要过称计量，水泥固相材料采用重量称重法，液体材料采用体积测量法。所用磅称、容器、计量表等，经过计量部门率定合格后才予使用。

第二，浆液搅拌。浆液制备材料称量和记量后，将其投入到制浆机（制浆站主要采用高速制浆机）当中，确保每种浆液都充分搅拌后，对浆液密度进行检测。在每一个注浆点通过低速制浆机＋慢速搅拌贮浆系统进行施工，这样能够避免浆液的沉淀。正常情况下高速制浆机的搅拌时间≥30 s，普通低速制浆机搅拌时间≥3 min，为了保证浆液的质量，制备完的浆液要在4 h内用完。

2.2.5 帷幕灌浆施工

第一，灌浆压力以及灌浆方法。需要按照分序加密的方式实施灌浆，在施工时要从上到下进行分段灌浆。一般按照第一段2.0 m、第二段3.0 m、第三段及之下5.0 m的长度实施灌浆，出现特殊情况时，要一定程度地增、减长度，控制长度小于等于10 m。施工时采取循环方式，进浆管距孔底为0.5 m左右，如图2所示。

图2 循环式灌浆示意图

第二，帷幕灌浆压力值以安装在孔口回浆管路上的智能型灌浆压力传感器读数为准，同时在回浆管路上安装压力表与智能型灌浆压力传感器读数进行比较，若误差＜0.08则以智能型灌浆压力传感器读数为准，否则就要对现场所用设备进行校准标定，合格后方可使用。

第三，本项目采用自上而下分段灌浆法，灌浆时将灌浆塞塞在孔口处，进行下段灌浆时对上段有补强复灌作用，以保证灌浆质量。

第四，灌浆压力由试验确定，自上而下分段逐级加压，具体压力由试验结果确定，尽可能取大值（经试验段灌浆及检查孔压水试验总结得到本项目第一段灌浆压力暂定为0.3 MPa，第二段暂定为0.4 MPa，第三段至第十段暂定为0.6 MPa，第十段以上暂定为0.7 MPa）。灌浆压力应尽快达到设计压力，接触段和注入率大的孔段分段升压。

第五，为了保证灌浆作业施工在允许的范围内顺利进行，灌浆施工时，施工方需配备自动灌浆记录装置，以便获得可靠的灌浆压力、浆液配比等施工参数的配套采集[4]。

2.2.6 灌浆结束标准

第一，帷幕灌浆主要按照从上到下的顺序分段实施，在保证最大设计压力的情况下，若是注入率≤1.0 L/min，要持续灌浆半小时才能完成灌浆。

第二，若是很长时间后也不满足灌浆结束标准，要上报监理人员进行解决。

2.2.7 灌浆孔封孔

第一，完成全部灌浆孔的注浆后，要及时向监理人员申报检验，确保灌浆孔合格后才可以实施封孔。

第二，帷幕灌浆主要按照从上到下的顺序实施灌浆，可以通过分段压力灌浆封孔法实施灌浆。

2.2.8 帷幕灌浆质量的检查验收

第一，在进行帷幕灌浆质量检查时，主要通过检查孔水压情况来进行，同时要参照钻孔、取芯、灌浆等相应内容。

第二，在进行检查孔设置时要遵照监理人员指令，一般情况下，钻孔要在如下位置进行：帷幕中心线位置、钻孔偏斜较大位置、断层和大孔隙等地质条件较复杂区域。

第三，为了保证所检查孔具有代表性，要确保帷幕灌浆检查孔数量≥10%灌浆孔，同时也要保证每个单元设置1个及以上检查孔。一般情况下，在完成灌浆14天后实施相应的压水试验，只有每个段合格率≥90%，整体的帷幕灌浆才算合格[5]。

3 结语

对于现代水库工程来说，帷幕灌浆施工是非常重要的一环，对于提升水库工程质量、保证水库工程安全具有非常重要的作用。本文主要以石板沟水库工程为例，分析帷幕灌浆施工技术方面的内容，希望通过本文的介绍能够对类似工程提供一定参考和帮助，对于提升水库工程质量具有现实意义。