水工建筑工程施工中的帷幕灌浆施工技术研究

罗海峰

(广东永芳工程管理咨询有限公司，广东 广州 510630)

随着我国经济的迅速发展，部分基础设施建设规模日渐扩大，建设质量同步得到了更大的保障，同时，促使水工建筑项目的建造水平也在逐步提升。但值得注意的是，由于我国的地质条件相对来说比较复杂，在建设项目的时候，要面对的情况也会有所不同，这就会造成在建设施工中会引发很多的风险，从而影响到项目工程的整体建设质量和施工安全。因此，在水工建设项目中，施工人员和管理人员都要采取相应的措施，避免漏水、渗水等严重施工质量问题的发生，尽可能确保工程的安全与稳定。近些年，帷幕灌浆技术凭借自身优秀的防渗漏、应用效果好等特点，越来越受到行业的重视。

1 水工建筑工程特点

1.1 施工难度高

水工建筑项目在其施工的阶段，由于受到不同方向水流的影响，其施工难度要比一般的土木结构项目要大得多。例如，在下游位置进行的水工建设项目，由于工程所受的水压强度比较大，所以在施工中要采用更加严格的技术和规范，以保证工程的安全与稳定；另一方面，水工建筑常年浸泡在水里，会持续被水流冲刷，从而严重影响建筑的使用寿命，这对于水工建筑工程而言是一个很大的考验，如果承受不住，就会出现漏水、渗水等严重安全问题。因此，水工建筑项目不仅难度相对较大，同时建设周期也相对较长。如果长期进行建设施工，很有可能会在某个阶段出现防渗施工落实不到位等情况，从而危及整体工程项目的安全与稳定，甚至会对建设后的水工建筑的正常应用产生不利的影响[1]。

1.2 自然因素较为复杂

水工建设项目一般拥有占地面积较大的特点，不仅需要综合考虑地形、地质以及水文等方面的影响因素，还需要考虑人文、气象等等因素，这就造成了工程建设被严重地限制。工程建设过程中遇到的问题也比较复杂，特别是地质地貌具有复杂性以及多重性等特点，例如地基断裂、地质疏松等，都会给工程建设带来更大的难度，从而影响工程的建设进度。由于地势的变化，在工程建设中容易发生裂缝、断裂等问题，从而引发建筑漏水等现象。

2 帷幕灌浆技术原理及应用优势

2.1 帷幕灌浆技术原理分析

在水工建筑工程施工中，帷幕注浆技术是当前应用比较广泛的一种技术，它可以达到防渗、防漏的效果，并且有效保证建筑物基础的安全性与稳定性。这种技术是利用地质钻机在目标区进行孔洞钻探，在形成帷幕后，将水泥浆液注入到这些孔洞中，随着岩层的裂缝慢慢地渗入，待所有的岩层都被完全渗透，混凝土就会慢慢地固化，形成一种比较牢固的防渗帷幕，防止或者降低地基中的地下水渗入等情况。通常而言，在水工施工中，混凝土重力坝的底部位置或坝体与坝体之间的连接部位是帷幕注浆的主要目标，为了达到较好的防水、防渗效果，必须将注浆深度加深，打入坝体岩石内部。同时，大坝基础的帷幕注浆和内部排水系统的协同配合，可以有效地减轻水工建筑物的渗透水等问题对建筑物带来的巨大压力，从而保证建筑物的结构安全与稳定。除了为项目工程提供加固效果，提升工程的稳定性，帷幕注浆技术还具有防水、防渗等功能，其应用价值非常之高[2]。

2.2 帷幕灌浆技术应有优势

2.2.1 安全可靠

一般来说，帷幕灌浆是一种安全系数相对较高的工程施工技术，其安全性、防腐蚀以及防水防渗性能都很好，这主要是由于混凝土凝结而成的幕墙。在前期的工作中，设计师仅需根据工程的规模及场地情况，计算出基底河道的承压需求，然后确定出帷幕的孔径即可。

2.2.2 简单易行

在水利工程施工中，采用帷幕注浆技术，一般只要进行相对少量的投资，就能达到预期的防渗效果。此技术的施工工艺也相对较为简便，首先在合适的位置钻孔打洞，然后用水泥进行后续浇注，形成具有较好的具有耐腐蚀性能的防水帷幕。由于采用了防水帷幕，因此一般可以有效地解决漏水等安全质量问题。这种方法通常只采用水泥等材料，以最小的能耗、最小的代价，针对性地解决坝基渗漏这种较为普遍的施工问题。另外，帷幕注浆工艺难度相对较小，只要对钻孔位置、注浆等工序进行科学的清洗，即可基本保证工程质量达到所要求的效果。这项优势也是此技术得到广泛利用的重要原因之一。

2.2.3 应用范围广泛

在水工建筑工程中，此技术经过长期的实践与应用，施工应用等方面已经逐渐趋于完善，因此除了水利水工项目之外，此技术也在向着其他工程项目延伸，同时也取得了一些较为令人满意的效果。随着此技术的应用范围愈加广泛，其应用水平也会进一步得到提升，提升自身施工效果的同时，也能够同步促进水工建设项目的发展。

3 帷幕灌浆施工特殊问题处理

在注浆工程中，因其地质情况的复杂性，会面临不同深度、不同层位等情况，往往会遇到岩石破碎、孔口回水极少以及孔壁崩塌等问题。容易发生串、漏、冒浆等情况，也有可能出现大量的漏孔，从而加剧渗漏量；同时，由于机械或人为等原因的影响，会造成注浆中断等特殊现象。为避免突发事件造成的负面影响，降低事故处理的时间，确保后续工程顺利进行，应当提前制订相应的防范或处置措施。处理方法为：在浓浆中加入速凝剂、砂类材料，或者应用孔口冲砂、限量以及多次扫孔复灌等方法[3]。

3.1 串浆

在灌浆的阶段，泥浆从其他孔中排出，通常被称为串浆。这是由于岩石中存在大量的裂缝，这些裂缝互相连接，使得这些孔洞之间有直接或间接的联系，便会形成一条连续的通道，从而导致串浆现象。在裂缝逐渐扩大，同时注浆压力较大、孔间距较小的情况下，串浆问题则会更为突出。

防止串浆：增加第一次序孔间的间隔。适当延长相邻两个顺序钻孔顺序施工的间隔，在第一次序孔注入的泥浆基本固化后，才能进行下一次序孔的钻灌作业，以避免新注入的泥浆破坏了前期的灌浆液结石，在已经钻灌孔或者是其他的钻孔之中串出。通过由上到下的分段灌浆方式进行施工作业。

串浆的施工处理：倘若串浆孔是正在钻进的钻孔的时候，应立即停止钻孔作业，并在串浆孔中的漏浆部位安装好灌浆塞，将其堵住，并按施工工艺要求进行正确的灌浆作业；当灌浆工作完成以后，串浆孔的钻进工作恢复正常进行。如果串浆孔是待灌的灌浆孔，那么在灌浆过程中，串浆孔和灌浆孔同一时间进行灌浆作业一台灌浆泵灌注一个孔[4]。

3.2 冒浆

在灌浆施工工作期间，浆液沿着裂缝或者是层面连续向上涌出，冒出地面，称为冒浆。在灌浆孔段和地面存在斜坡的连通裂缝中，当灌浆压力相对大且灌浆部位又比较浅的时候，很容易出现冒浆现象。在灌浆之前开展洗孔作业的时候，若出现岩基表层冒水现象，应先解决好冒水点，然后再进行灌浆作业。一般来说，冒浆的处理对策重点有以下几点。

3.2.1 地面封堵处理

在裂缝冒浆的位置，用棉线、麻刀等工具将裂缝填满，如有需要，可在裂缝中用速凝水泥浆或者水泥砂浆等材料将裂缝填满；在冒浆的地方，凿开岩石，将漏浆聚集在同一个地方引出，然后用铁管将喷发的地方用速凝水泥或水泥砂浆等材料进行封死处理，过了一段时间，就可以堵住铁管。当冒浆情况过于严重，难以堵住的情况下，可以在喷浆处先制作水泥盖板，然后再进行后续的注浆操作。

3.2.2 施工工艺操作控制

通常采用低压注浆的方式。尽可能减少注浆压力，需要时可以使用自流注浆的方式，并且可以采用浓浆，若是有相关需求，则可以添加砂或速凝剂，堵住漏浆出口，然后逐渐增加注浆压力，使浆液缓慢稀释，然后按照常规的程序进行注浆。通过限制的方式，控制注浆量，控制注浆率不大于l0L～15L/min，等到浆液在空隙内缓慢堆积，最后完全封堵之后，再逐步升高。采用间隔、分批注浆的方法。在注入一定浓度的浆液后，立即停止灌注，间隔数分钟，重复上述操作，直到冒浆现象停止，待压力达到规定的程度，然后再按照常规程序进行灌浆。

3.3 渗漏严重

渗透程度高的岩层，必然是具有较大渗透率的裂隙发育岩层，或者是废弃煤洞发育岩层。通常将以下的一些方法通过分别或是结合的方式来处理。

减少灌注压力。采用低压或自流的方式进行注浆操作，在裂缝注浆填满后，逐步提高工作压力，然后按照正常施工需要进行灌浆作业。

提高灌浆浓度。采用高浓度浆液，或者采用细砂浆料进行灌浆，以减小浆料的流动效果，并适当地减小压力，进一步限制浆料的流动，在注浆率下降到某一水平后，再进行水灰比相对较大的灌浆操作，同时逐步提升压力，直到满足灌浆作业的相关要求。

如有需要，可将速凝剂添加到水泥浆中，或使用专用的水泥-水玻璃等泥浆进行关键的灌浆、堵漏工作。在出现掉钻的情况下，首先进行水泥砂浆的灌浆，然后在水泥中添加适量的锯末、细小的棕绳线等，使水泥砂浆充填到空洞内，然后进行间歇灌浆。

对于钻孔中无回水孔段以及压水试验渗透率Lu值大于100的孔段，通常采用水泥-水玻璃双浆进行灌浆，以降低泥浆的不必要损失和浪费。根据渗漏通道的充填特性和动水特性，辅以相关试验，选用最佳的泥浆比例，明确确定泥浆的凝固时间和相关配比参数[5]。

3.4 灌浆中断

灌浆期间，会因为各种原因而发生临时停止灌浆的情况，这也被称为灌浆中断。一般情况下，不仅会由于机械设备发生故障、输浆管发生故障以及仪表等发生故障而导致中断，还会由于地质条件、停水以及停电等因素而引起中断问题。

为了降低灌浆中断造成的负面影响，需要加强灌浆中断预防措施。灌浆过程中，不仅灌浆压力相对较高，同时灌浆所需要的时间也相对较长，若是稍有不慎就可能会发生注浆中断的问题。防止中断的方法可以从以下几方面入手：选择性能与灌浆要求相匹配的注浆泵，以确保在最大压力下依旧能够长期持续、稳定的工作；每次注浆完毕后，应认真清洗泵缸，并认真检查各个部件的状态，如有必要还应当安装必要的备用水泵。选择适合灌浆需求的输送管道，管道与管道的连接要保障牢固，管道不可出现堵塞、破损等情况，尽可能保持管道畅通。压力表应当避免出现损坏的情况，应当认真检查。安装专用的水、电线路，以确保持续的灌浆工作的稳定性。

4 水工建筑工程中帷幕灌浆施工要点

4.1 钻孔

在帷幕灌浆工程中，钻孔作业是其中非常关键的也是最基础的内容，其效果好坏将会对以后的灌浆效果有很大的影响。在进行钻孔施工之前，有关人员必须对现场进行全方位地、深入地勘察，弄清现场的具体情况，以便制定有针对性的工程方案，并进一步提升钻孔作业的科学合理性。回旋式钻机+金刚石钻头是目前应用最广泛的一种帷幕灌浆钻孔工具组合，在工程施工作业中也可以采用硬质合金钻头替换组合中的金刚石钻头。在钻进作业中，有关的工作人员要注意各种类型钻孔的钻进方式、孔的位置以及方向等等。例如，根据取得的岩芯标准，明确先导孔以及检验孔的直径，为实施取芯钻打下坚实基础；最终钻孔的孔径需要控制在小于56 mm的范围中，同时，实际孔位与设计值的偏差不得大于5 cm，理论计算值与实际孔深之间的误差不能高于0.5cm。灌浆孔眼要满足孔径小、孔壁平以及孔向精确等一系列要求。例如，根据相关的数据信息，判断帷幕灌浆孔底的偏差是否达满足规定的要求，从而有效地控制钻孔工作的整体质量。在钻孔施工作业中，有关人员要对钻孔的大小进行严格地把控，以确保同一类型的孔的大小相同，以增加钻机的使用便捷性，提升整体的工作效率。另外，每次钻孔完毕后，必须马上清除作业平台，以保证下次钻孔作业的迅速进行。

4.2 制浆

在制作水泥砂浆之前，工作人员要根据科学的工艺技术，合理选择灌浆材料。在一般情况下，帷幕灌浆的浆液主要包括水、水泥以及外加剂。其中，水泥应该选择42.5 MPa的常规硅酸盐水泥，并确保其保持干爽，如遇湿结块，严禁再用；同时，也必须对它进行科学的筛杂。例如，使用80μm的方形孔筛进行筛杂工作，大多数可以透过并保留在筛网中的水泥不能高于总量的5%。在对灌浆用水进行选择的时候，必须根据高喷灌浆技术对水的具体需求以及水工混凝土拌合的用水标准来进行选择。例如，可以选择适合饮用的水源，而不能选择没有经过任何处置的湿地水和工业废水。帷幕灌浆浆液采用纯水泥浆，但在其中可以掺入减水剂、速凝剂等物质，但需通过实验室测试来决定相应的使用量与类型。在配制浆液的时候，必须对原料的使用量、浆液比例、搅拌时间以及搅拌转速等进行严格把控，以确保浆液的质量达标。在这一阶段，浆液制作者必须使用称重方法来对固态材料实施称重，其测量值偏差不得大于5%。有关人员需要采取1∶0.5的配比来控制水泥浆液中的水分和水泥的掺入量，使泥浆的输送流速保持在1.8m/MS以内。同时，根据制浆要求，选择适合的混合设备。例如，单纯的混凝土泥浆，采用常规的搅拌机进行混合，其时间应该在3min以上，并保证均匀的搅拌速率；采用高速搅拌器对混合后的浆液进行搅拌，搅拌时间要根据试验的数据来决定。注意，浆液制作的整个过程总体时间不应大于2h。

4.3 冲洗

在钻孔完成之后，必须对其进行科学的清洗和清理，以保证下一步灌浆工作的顺利进行。冲洗后，灌浆孔内的沉积厚度应小于20 cm。除了灌浆孔，还应对裂缝进行适当的清洗，使灌浆期的准备工作更具全面性。例如，在现场测试基础上，可以对复杂的地层进行裂缝冲刷；采用压力水法对常规孔段进行裂缝清洗，确保冲击压强为灌浆压力的0.8倍。在帷幕灌浆项目施工中，最为合适的灌浆方式是由上向下的分段灌浆方式。采用此工艺时，必须以先导孔为起点，由上至下对各个次序的灌浆孔进行简单压水，以达到改善灌浆效果的目的。

4.4 封孔

根据工程的规范标准，选择孔内循环和孔口封闭技术，将喷浆管延伸到灌浆段的底部。若出现冒浆以及串浆等情况，有关的工作人员要立即上报主管部门，经工程技术人员审批后，按有关程序处理相应的问题。灌浆施工作业的最终阶段是封孔，目前可采用的封孔方式有全孔压力封孔以及置换封孔，工作人员需要根据现场条件进行科学的清洗，保证封孔工作质量符合项目的规范要求。

5 结语

综上所述，在水工建筑工程之中，通过帷幕灌浆技术的合理应用，能够有效保障建筑的防水防渗水平，因此在实际工作中，必须要坚持精细化、严格化的基础建设原则，制定针对性的、合理性的施工规划，最大化保障施工方案实施的有效性。与此同时，还应当切实加强管理水平，确保灌浆帷幕技术的应用能够充分发挥出应有的效果与价值，促进水工建筑工程发展的同时，保障社会的和谐进步。