混凝土防渗施工技术在水库大坝中的应用

王 欢

(塔城市水利局，新疆 塔城 834700)

在水库大坝防渗工作中灌浆施工技术实施的好坏将直接影响防渗加固程度[1-3]。由于山体压力作用，会有水库大坝基础渗漏的现象发生，因此需要对水库大坝基础进行防渗处理。如果不对水库大坝基础进行防渗处理，可能会造成大坝的整体坍塌[4-7]。当大坝所在地区地质条件有断层时则很容易发生渗水事故,因此在基础防渗施工作业时，要时刻注意地质构造，出现断层时要做好防护。

1 工程概况

本文以某坝区具体工程为例，坝址区河床段坝基岩体相对隔水层埋深约80 m，发育下限约90～120 m，河谷段防渗处理底界按河面下90 m考虑；大坝两侧灰岩段岸坡地下水埋深较大，高程接近河水位，与正常蓄水位无交点，岩溶发育程度及深度与河床类似。坝址左岸防渗线端点由左坝肩向北穿越灰岩段进入文麻断裂带约50 m，右岸防渗线端点由右坝肩向南穿越灰岩段进入P2β玄武岩内约40 m。库区除近坝库岸(坝址区两岸)外，存在向邻谷渗漏条件的有德厚河与嫁依河河间地块、咪哩河与盘龙河河间地块，沿分水岭走向的文麻断裂带具有阻水性，水库不存在向嫁依河方向渗漏的问题。咪哩河库部分库岸及河间地块出露地层为个旧组上段(T2g)灰岩，需进行防渗处理。

2 工程防渗设计

库区防渗线路布置于咪哩河库尾右岸的罗世鲊附近，防渗线路总长2699.3 m。

(1)坝址区防渗工程布置。坝址区防渗线路总长约1984.0 m，右岸防渗线长585.0 m；防渗线路左岸端点接文麻断裂带，右岸端点接玄武岩地层，防渗面积24.7 m2，帷幕最大深度约176.5 m，帷幕平均深度约123.6 m。

(2)坝基防渗设计。在两岸灌浆平洞高程以下黏土心墙建基面下设置嵌入式坝基灌浆检修廊道，坝基帷幕灌浆在廊道内及混凝土盖板上进行，采用微膨胀的C25钢筋混凝土衬砌。坝基岩溶发育，防渗底界较深，岸坡段帷幕深度78～172 m，

(3)坝址区左岸防渗设计。坝址区近坝灰岩段长约1110.0 m，起点为左岸坝肩，端点向北进入文麻断裂带相对隔水层内约50.0 m。根据地形地质条件，近坝端长1072.0 m的帷幕灌浆在平洞内进行，为保证灌浆质量及方便施工，在左岸设置2层灌浆平洞，上层平洞长1108.0 m，进口底板高程同坝顶高程1380.9 m，底坡i=0.5‰，下层平洞长1217.8 m，进口底板高程1325.0 m，底坡i=1‰。在左岸坝肩近坝100.0 m范围内的防渗帷幕为双排孔，孔距2.0 m，排距1.2 m。

(4)坝址区右岸防渗设计。靠文麻断裂带长95.0 m的帷幕灌浆在地面进行。帷幕灌浆顶界为正常蓄水位1377.5 m，帷幕底界进入强岩溶带下限以下10.0 m，灰岩段帷幕深度120～176 m，为保证灌浆质量及方便施工，在右岸设置2层灌浆平洞，上层平洞长1108.0 m，进口底板高程同坝顶高程1380.9 m，底坡i=0.5‰，下层平洞长1217.8 m，进口底板高程1325.0 m，底坡i=1‰。在左岸坝肩近坝100.0 m范围内的防渗帷幕为双排孔，孔距2.0 m，排距1.2 m，其余100.0 m范围外的防渗帷幕采用单排孔，孔距2.0 m，灌浆平洞断面为城门洞型，断面尺寸3.0 m×3.5 m(宽×高)。

3 帷幕灌浆施工技术实施

3.1 灌浆材料准备

灌浆用液体最佳温度是在5～40 ℃之间。对于灌浆设备的准备，首先灌浆管路必须要能够承受1.5～2.0倍的灌浆压力。

灌浆施工人员应根据水库大坝基础灌浆施工工程合理科学组织人员，并最大限度地确保施工效率和施工安全。在钻进过程中，采用KXP-3A1型多点电测斜仪测量钻孔孔斜，并记录结果，测斜仪参数如表1所示。

表1 KXP-3A1型多点电测斜仪

地下水位测定参见图1。主要流程如下：(1)将电接点式水位计与显示仪表连接，入水测试正常。(2)将电接点式水位计下入孔内。(3)水位计电极接触地下水时，仪表显示电路接通。(4)记录水位稳定时的水位计下入孔内长度作为地下水位值。

图1 地下水位测定

通过压水试验，让具有较高压力的水对准所要处理的软夹层或者充填溶洞作高速喷射，对充填物实行切割，被切割下来的较细小颗粒与水搅混在一起，被带出地面；剩下的较大颗粒(岩块)，由于改变了级配，孔隙度增大，可被后来的灌浆固结起来。一般使用的压力越大，喷射的时间越长，则所作用的范围也就越大。压水试验的目的是：(1)了解岩石的渗透性，为灌浆作好材料准备，并根据渗透性和岩石完整情况，选定不同的灌浆方法和灌浆段长。(2)在一定程度上反映该段岩层的裂隙情况，为确定开灌水灰比提供依据以及作为灌后效果检查对比的依据。(3)掌握单位注入量与岩层透水性的关系。在灌浆前作为选择灌浆施工参数的参考依据，在灌浆后评价灌浆取得的效果，一般不进行流态分析，而单点法压水试验可满足这一要求。

3.2 地质改良灌注施工流程

地质改良灌注膏浆施工流程如下：(1)施工总流程：施工准备→场地平整→钻孔放样→钻孔、压水→分层分段灌浆(膏浆灌注段长为30 m)→待凝→自上而下分段扫孔(按设计划分段长)→灌纯水泥浆→资料整理。(2)遇掉钻、溶洞等特殊情况时先进行膏浆灌注，规模较大的无充填型溶洞先采用级配料进行回填，级配料投放按粒径逐级摸索投放，级配料充填满后，采用膏浆灌注，最后再采用纯水泥浆灌注至结束。(3)膏浆灌注按30 m一段分层、全孔分为3段进行灌注，膏浆灌注前下射浆管至孔底约1.0 m，自下而上拔管灌注，采取限压、限量双重措施控制灌浆，达到指定压力或注入量拔管进行上一米灌注。

地质改良灌注膏浆浆液配比如表2所示，泥浆比重1.2 g/cm3。

表2 地质改良灌注膏浆浆液配比 kg

地质改良膏浆灌注压力标准及结束条件：生产性帷幕灌浆膏浆试验区，先导孔、Ⅰ序孔自上而下分三大段进行膏浆灌注。

(1)膏浆灌注压力控制。①孔深60 m以上：以脉动压力控制，结束灌浆时孔口峰值表压力为4～6 MPa。②孔深30～60 m：以脉动压力控制，结束灌浆时孔口峰值表压力为3～5 MPa。③孔深30 m以下：以脉动压力控制，结束灌浆时孔口峰值表压力≤3 MPa。

(2)膏浆灌注结束条件。膏浆灌注采取限压、限量双重控制措施，即压力达到预定值拔管进行上一米灌注，注入量达到预定值拔管进行上一米灌注，对于压力未达到预定值的区段待凝48 h以上扫孔复灌，直至达到压力条件为准。每米膏浆注入量标准：无压力的孔段按不超过5 m3/m进行控制，有压力但达不到压力结束标准的3～5 m3/m进行控制，复灌过程压力接近结束条件的注入量可适当增加，但不得超过6 m3/m，遇掉钻或溶洞时现场确定。

3.3 岩石层帷幕灌浆

如图2所示，基岩完整的孔，首段灌浆完毕，待凝72 h。基岩完整性差的孔根据岩层确定孔口管安装深度，根据试验区开展情况最大安装深度为29 m。孔口管上端焊横向挡筋，以防孔口管下落；在下端焊三根10 cm长的Φ6.5 mm钢筋作为对中架。在施工过程中由于反复劈裂冒浆，除HⅡ试验区外，套管安装深度基本为20～30 m，采取扩孔二次安装套管隔离上部破碎基岩、双层套管等施工措施。

图2 孔口管埋设示意

库区二标生产性帷幕灌浆试验设计初拟定帷幕灌浆压力如表3所示。

表3 初拟帷幕灌浆压力

在试验施工期间存在复灌次数多、冒浆、反复劈裂、难以达到设计初拟定压力的情况，Ⅰ序孔灌浆需要多次掺砂灌注，压力达到1.2～1.5 MPa 反复劈裂冒浆，冒浆点随孔深加深后距孔位越来越远，采取浓浆、间歇、限流、待凝扫孔复灌等措施均无任何效果，单段最多复灌次数为22次，造成材料注入量大、施工成本、工程投资不可控等。通过数次灌浆专题会及专家咨询后，专家针对库区二标存在的实际情况提出复合可控膏浆改良地质灌注及调整灌浆压力等意见。调整后帷幕灌浆压力如表4所示。

表4 调整后帷幕灌浆压力

3.4 质量控制

在帷幕灌浆施工前期钻孔作业时一定要保证钻孔效率,工程技术人员需要使用专业的技术仪器结合地质条件对于钻孔位置进行引点作业，并及时标注钻孔位置信息。在确定好钻孔位置之后，需要对钻孔机进行校准工作，之后才可进行钻孔作业。对于水库大坝基础进行帷幕灌浆操作时尽量保持连续操作，如果出现中断现象则会对帷幕灌浆质量造成较大影响。为了避免这种情况的发生，工程技术人员可以对钻孔进行冲孔操作，并设置合理的灌注和待凝处理方案。

4 结 语

帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中存在着技术难度大且施工操作复杂的特点。工程技术人员在水库大坝基础防渗加固处理作业中应严格按照施工要求，并结合地质特点设计合理的帷幕灌浆方案。对施工作业进行规范控制，这样才能保证帷幕灌浆施工在水库大坝基础防渗加固处理中起到应有的作用。