帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的应用

商 坡

（山东省宁阳县水利工程公司，山东 宁阳 271400）

1 帷幕灌浆防渗加固设计分析

帷幕灌浆防渗加固设计主要是针对坝体与周边建筑物的相互渗透进行分析,并对其变形、裂缝等现象做出科学处理，以达到减少水库大坝渗漏水的目的。在施工过程中需要严格按照相关规定规范要求做好灌缝护壁封堵工作、防渗漏等措施，并根据实际工况合理选用钻机及设备,以提高施工效率和质量。通过对水库工程实际情况的分析, 我们发现帷幕灌浆施工技术具有显著的优势, 可以有效减少水库大坝渗漏水现象。因为帷幕灌浆施工技术的优点是施工效率高、成本低,而且具有较好的经济性，因此在水库大坝防渗加固中得到了广泛的应用。但是帷幕灌浆施工技术也有其不足之处,如钻孔深度较小,对坝体材料要求比较高等，并且由于钻进过程中会产生一定量水压力差、动液面流速较慢等问题，这导致注缝出现堵塞现象而影响到整个工程效果和质量。

1.1 帷幕设置

该水库坝基工程应当进行双排灌浆帷幕, 在水库大坝进行帷幕灌浆施工时,应当严格按照相关的要求,对防渗材料、设备和方法等方面进行有效控制。其中整个灌浆帷幕的设置中其深度范围为55～60 m，其具体的施工工艺为:先进行防渗体层铺设,之后将整个帷幕灌浆材料铺设到大坝坝面上, 接着在钻孔灌注水泥砂浆以及混凝土，接着进行钻孔灌注。在整个施工过程中, 应当严格按照相关的要求, 对防渗体层铺设厚度、孔径以及混凝土强度等方面都要有一定的控制。基于上述描述帷幕灌浆施工工艺见图1。

图1 帷幕灌浆施工工艺

1.2 左、右坝肩帷幕

在大坝防渗加固处理中, 帷幕灌浆施工是非常关键的环节,对于水库坝体稳定性具有重要作用。左、右坝肩帷幕的防渗加固效果比较好,大坝蓄水后,由于坝体填土覆盖层厚薄变化小、透水性强等特点直接影响水库的稳定安全，其之间7 ～14 m 的碎裂石灰岩层，而该岩层的渗透系数为4.923 m,属于软弱土层,粘性土和松散砂卵石、淤泥质粉砂岩等均较易发生渗流问题，因此在水库大坝防渗施工中必须严格控制帷幕灌浆工程质量。另外,灌浆施工应当在内坡一级平台上进行,并且在坝体中部部位、河床部分以及帷幕灌浆的施工过程中, 要严格控制各段钻孔壁与护砌之间出现裂缝问题。

2 帷幕灌浆工艺技术

2.1 施工工艺流程

单孔灌浆工艺是目前水库大坝防渗加固的主要施工工艺，其具有显著优势,在实际工程应用中，通过对单孔灌浆技术进行分析和研究发现，该方法不仅可以有效提高坝体稳定性、保证下游地下水水位不受影响，并且不需要引排泄流槽及其他设备投入资金等，同时还能实现混凝土结构的整体性承载力。单孔灌浆工艺具体流程见图2。

图2 单孔灌浆工艺具体流程

2.2 钻孔技术

钻孔施工中,必须对注浆管柱的尺寸、位置和数量进行确认，在灌浆过程中将注入一定量的水泥砂子作为止水剂，在注浆的过程中,需对灌缝位置进行严格控制,同时还需要做好相关检测工作[1]。同时应保证泥皮具有较好地流动性及良好粘结性，并确保泥饼进入管道内时与压气管内空气充分混合均匀后才能将压力转移到灌缝处，防止出现渗漏现象发生，当钻孔深度不超过2 m，设计标高以及施工图纸要求值时,应对注浆管柱的位置进行检查和验收工作。钻孔施工工艺见图3。

图3 钻孔施工工艺

钻孔技术中最重要的就是钻孔偏斜率的计算，其斜率具体可以通过连续分段测斜的方法进计算钻孔偏斜率，具体见图4。具体的偏距计算见公式(1)：

图4 钻孔偏斜的水平投影与立面投影示意

钻孔立面投影长度计算见公式(2):

钻孔偏斜的方位角计算见公式(3):

钻孔偏斜率计算见公式(4):

钻孔的偏斜角计算如公式(5)所示:

钻孔技术在实际应用中，首先要进行空位测放和钻机就位工作，并且在钻进过程中要不断对孔壁和护筒进行加固,从而有效的防止坝基出现渗流情况,进而保证大坝主体结构安全。另外根据灌浆的实际情况,对钻孔进行合理布置，确保注水压力能够满足大坝运行维护和防渗漏要求，确保注浆效果,在施工中应当严格控制灌浆压力, 保证钻进混凝土结构能够满足大坝运行维护和防渗漏要求。此外针对帷幕灌缝处地质条件、地质变化以及裂缝出现等问题采取相应处理措施，保证帷幕灌浆施工顺利进行,提高水库大坝运行安全度，促进水利水电行业的可持续发展。其次是混凝土盖板层钻进和孔口管埋设工作，在灌浆施工中应当做好注浆材料的选择,确保其具有良好性能,同时还需要注意对注水嘴进行密封,以防止渗漏问题出现。最后是混凝土灌缝的施工, 在工程中应当严格按照设计图纸要求, 确保孔口尺寸和位置能够满足大坝运行维护及防渗漏等相关标准要求, 同时还需要注意施工中的质量问题,保证帷幕灌浆工程能够顺利进行[2]。

3 帷幕灌浆施工技术在水库大坝防渗加固的实验分析

帷幕灌浆施工技术在水库大坝防渗加固中的应用,主要是通过对钻孔器与喷射混凝土进行对比,从而确定该工程坝址内地下水情况,进而分析其水头位置。帷幕灌浆施工技术作为水利水电开发项目中的重要环节,其质量直接关系到工程项目的安全性与可靠性,因此在水库大坝防渗加固处理过程当中应用十分必要。以下为该水库工程帷幕施工情况。

3.1 单元工程质量评定标准及情况

水库大坝防渗加固过程中，质量评定标准是其整个工程能否正常进行的关键，它不仅决定着灌浆施工方案、灌注工艺及成孔效果是否符合要求和设计规范等问题，还对水库大坝的整体施工质量产生直接影响[3]。水库大坝基础帷幕灌浆各个单位工程施工质量具体情况见表1。

表1 大坝基础帷幕灌浆各单位工程评定汇总

由表1 可以看出, 该水库帷幕灌浆施工中各单元工程质量全部都合格,整体质量都处于稳定状态,水库大坝防渗漏水工作效果明显。但是由于帷幕灌浆施工过程中存在诸多不确定因素, 导致部分部位出现不同程度的问题，如:结构体系断裂、岩体破碎等现象[4]。

3.2 单位耗灰量计算

根据现场实测数据,对大坝渗漏情况进行分析,发现灌浆过程中的耗灰量较高。水库大坝基础帷幕灌浆各分段分排序单位的耗灰量汇总结果见表2。

表2 大坝基础帷幕灌浆单位耗灰量汇总

3.3 孔透实验结果

在帷幕灌浆施工过程中, 首先需要对孔口周围进行透水检查, 并根据现场实际情况确定是否存在渗漏问题。其次是要严格控制钻头的水平和钻杆的垂直度，保证钻杆垂直度能够达到设计要求,同时要严格控制浆液质量,避免出现孔壁失稳现象。再次就是对于已经进入水库坝身之中出现裂缝、松动等现象时必须立即停止作业，并且及时处理堵塞通道而造成返工，最后便是在注浆完成后需做好灌缝封堵工作防止发生渗流破坏孔口, 并根据具体施工情况确定是否需要补水进行排空排气。目前灌浆孔进行检查的常用方法就是以孔总数的10%来进行检测, 同时还需在注浆完成后对孔口进行封堵, 并根据实际情况确定是否需要补水,如果出现渗流问题就必须停止灌浆[5]。本研究实例中，帷幕灌浆施工中各部分压水结果见表3。

表3 帷幕检查孔压实验结果

4 结论

综上所述，帷幕灌浆施工技术是水库大坝防渗加固的主要手段, 其在实际工程中被广泛应用于各类水利枢纽以及泄水建筑物，其对水库大坝防渗加固的质量有着直接影响。水利枢纽工程地下空间较为广阔,且具有一定复杂性。在实际施工过程中,由于地质条件、地层岩性以及水文情况等诸多因素都会引起帷幕灌浆出现各种问题，影响到灌浆质量。因此，必须要对帷幕灌注施工技术进行深入研究, 以确保其在水库大坝防渗加固中的实际应用效果，同时对水库大坝的实际运行状况进行有效改善,以保证水利工程能够安全可靠地投入使用。本研究就针对该类钻孔凿板灌注桩进行分析和探讨来确保高效安全地将帷幕防渗加固处理工作落到实处，并通过实验验证,最终得出结论。认为该方法可以有效地提高钻孔灌注桩的整体施工质量,为水库大坝防渗加固工作提供便利。