帷幕灌浆技术在水库大坝防渗处理中的应用研究

孙建伟 李 怡

(南京市江宁区赵村水库管理所，江苏 南京 211155)

帷幕灌浆技术在水利工程中的实用性极高，在水利工程建设过程中往往能发挥出重要的作用。帷幕灌浆技术的优势就在于安全性能良好，技术成本相对容易被接受，因此在水利工程施工过程中被广泛的应用，尤其是应用在水库大坝的建设中，能够很好地处理水库大坝中的渗漏情况，是水库大坝基础防渗加固处理中最常应用的技术。在进行水库大坝防渗加固处理的时候，应该让帷幕灌浆技术的优势得以发挥，因此，应当合理分析帷幕灌浆技术在水库大坝基础防渗加固处理中的应用。

1 大坝帷幕灌浆技术概述

水利工程建设过程中需要依托在自然环境上，由于各地的地质环境有所不同，并且大部分地质环境缺乏足够的承载能力，稳定性也有所不足，容易使建成的水利工程因地基不规则沉降导致出现渗漏。在水利工程建设过程中经常会用到帷幕灌浆技术，用于解决工程渗漏的问题。帷幕灌浆技术的消耗量较小且防渗效果显著，因此常被用于防止大坝渗水[1]。在进行修缮大坝的时候，采用灌浆的方式建造出大坝的帷幕，以此来进行防渗。使用帷幕灌浆的方式对大坝进行防渗处理，工期可以得到控制，施工效果明显，并且复杂程度较低，因此使用频率很高。

在大坝的建设过程中，帷幕灌浆是重要的环节，在灌浆之前有两项重要的工序，其一是对规定位置进行打孔，在成孔后对孔内进行清理，这被称为钻孔技术，另一项技术是在成孔之后，进行止水和压水试验，这也叫冲洗技术。在这两项工序都完成之后，就可以为大坝进行注浆，在灌注的过程中，由于灌注压力，浆液在进入坝体的时候，水也被压出孔外，浆液逐渐将原有的空间占满。在灌浆液彻底将钻孔填满的时候，就会在底部熔合成为固体状态，这种固体具有良好的防渗效果。这项技术在水利工程行业中已经实行了多年，自20世纪以来，帷幕灌浆技术一直都是水工建筑处理地基做防渗处理的重要手段，能保证水工建筑物安全的运行。

2 工程概况

南京市江宁区赵村水库属于秦淮河流域，该水库具有防洪、灌溉、供水和旅游开发等多方面用途。在2020年汛期，水库大坝在自身高程30m以下的位置出现了3处漏水点和5处散浸点，东部坝肩长期存在渗漏的情况，渗点位于坝身约25m处。本消险工程需要在西侧坝肩和东侧坝肩采用帷幕灌浆技术进行防渗加固，灌浆深度在6m～7m之间。

3 施工准备

本工程是大坝消险工程，防渗标准以透水率指标为准。在正式开工之间，应做好技术准备工作，根据施工组织设计，准备相应的机械设备和人员，保证工程可以正常进行，施工的质量能够满足要求，不会耽误工期。该工程预计投入三台XY-150型号的钻机、两台制浆泵，两台CJ-C3型灌浆自动记录仪。施工之前，技术总工带领各施工管理人员在现场对实地情况进行分析，对各参建人员进行了帷幕灌浆工程的技术交底，确认准备工作是否就绪。

4 施工过程

帷幕灌浆技术的主要施工过程分为四步，分别为：打孔，清洗裂缝，注浆和封孔。施工中所有的供水、供电、供浆设备都应该在下游位置安装，这能够让灌浆施工人员更好的运用，为帷幕灌浆作业准备充足的施工空间，同时还更方便灌浆现场的管理和维护作业。

在钻孔之前，需要先使用仪器测量钻孔的位置，主要使用的仪器有全站仪、水准仪，通过仪器进行引点放线的方式将钻孔的位置进行确定，对钻孔位置进行标记，然后将测量好位置的钻孔楔入钢标内，用油漆将该钻孔的序号进行标识。钻孔机械在钻进的过程中必须保证足够的平稳，钻孔的时候使机械和轴线的位置保持一致。在进行钻孔施工的时候，通常会使用φ75～φ91之间的钻头先钻进两米左右的深度，初钻完成之后，清洗钻孔中残留的岩石粉末，清洗的时候可以使用水对钻孔内进行清洗，水压应该控制在0.8MPa以下，每一个孔清洗的时间在20min左右。

钻孔孔口管的埋设深度通常为1m～2m之间，孔口管的直径为φ75，进行孔口预埋之前，应该先给孔内注入一些浆液，然后将孔口管安装到孔位之中，在安装结束之后需要检查孔口管的角度，之后暂停施工72h以上，直到孔口管彻底凝固之后才可以开展下一项工作。孔口管在帷幕灌浆中起到的作用共有两点，其一是通过孔口管能够和孔口的封闭器更方便的连接；其二是避免浆液和钻孔中岩溶岩质的直接接触，这能有显著降低漏浆发生的概率，让帷幕的质量能够更加可靠。如果后续施工灌浆的过程中发现管外出现了冒浆的情况，必须要及时停止灌浆，将孔口管全部拔出来，重新进行安装作业，防止帷幕灌浆施工失效。

在灌浆之前，应该先对孔内以及裂缝内部进行仔细清洗，防止裂缝内部存在灰尘碎石杂物等，和灌浆液混杂在一起，影响抗渗效果。根据孔洞内的水压力，计算得出水的渗透率，严格按照设计比例调配浆液的水灰比，制浆的过程中应该保证浆液的搅拌时间，每盘时间都应大于3min，搅拌结束后需要对泥浆比例进行检测。灌浆的时候会出现吃浆量较大的情况，这时候就需要对流量进行实时监测，每次检验的时间间隔在三到五分钟左右，需要有人专门负责这项工作，记录好灌浆液的流量数值[2]。在灌浆结束后就可以进行洞口封堵了，封孔可以采用机械封孔人工配合，保证浆液的饱满，让覆盖层的密度有所保障。在帷幕灌浆施工中，要重点关注浆液控制和封孔过程。

第一段灌浆的时候使用φ75的钻头钻进，第二段的时候使用φ59的钻头钻进，钻进完成之后，应该使用孔口封闭器对每个管口进行分段式的灌浆作业，在灌每一段浆的时候，应该让灌浆的压力不断地提高，当钻孔孔深到达十米的时候，也就是第四段钻孔时，将灌浆压力调至最大。

在所有的孔位全部完成钻进之后，要将钻头撤下，换上钻杆钻进到半米深的时候进行灌注前的压水试验，通常压水时间为20min，结束之后才能进行灌浆。灌浆施工有一定的顺序，如果坝基有三排帷幕，那么应该从最下游的帷幕开始进行灌注，随后应该对最上游的帷幕进行灌注，最后施工中间层的帷幕。钻孔的顺序和灌浆的顺序应该保持一致。

灌浆过程中，应该按照从稀到浓的原则，逐渐提高灌浆浆液的浓度。灌浆浆液浓度需要经过浆液试验进行确定。根据实际灌浆的情况，可以把浆液水灰比按照六个等级进行划分，分别为0.5,0.8,1,2,3,5。在水压试验完成后，通过计算可以得出孔洞的透水率。当透水率大于5Lu的时候，浆液水灰比可以选择3；如果透水率小于5Lu，那么浆液水灰比可以定为5；如果透水率大于10Lu，浆液的水灰比可以定为2。在实际施工过程中，可以进行适当调整。浆液还需要结合注浆量进行分析，如果在灌浆压力不发生改变、不断地降低浆液注入率的时候，水灰比可以保持不变，或者不改变注入率，转而提升灌浆压力，这样也不需要改变水灰比。

根据不同的地层情况，对每个孔段进行分析，确认所有孔段灌浆结束的条件，待灌浆结束后进行封孔。在帷幕灌浆时，常采用的封孔方式是分段压力灌浆封孔法，逐一封堵完成灌浆的孔洞。在孔洞封闭完成后应该闭浆一天。

在灌浆帷幕施工完成之后，应该利用压水试验的方式将整个帷幕的质量进行检测，每个单元中应该抽取一个灌浆孔进行检测，检测数量应保证在全部灌浆孔数量的约十分之一。压水试验运用单点法，每个点的压力都不应大于0.3MPa。如果灌区内的裂缝发育都不严重，并且裂缝本身不算大，那么在灌浆时候注入的量都会比较少。检查合格的标准是每个孔位的渗漏率都低于5Lu。

5 注意事项

5.1 表面冒浆

在灌浆施工的过程中可能会出现坝体表面冒浆的现象，这个时候应该及时减少压力，保证在没有压力的情况下再进行灌浆操作，同时应该观察冒浆变化，做好观测记录，随后应该将冒浆点进行封堵，防止出现浆液大量渗漏的情况，如果浆液浓度不足以进行封堵，应该及时加大浆液浓度进行注浆。

5.2 邻孔串浆

灌注过程中，邻孔串浆的现象时有发生，这个时候就可以在灌注灌浆孔的时候，再加入一台设备，对串浆孔进行灌注，如果没有条件，可以先使用橡胶塞封死串浆孔，等到灌浆孔灌注完成以后，采用扫孔的方式，再对串浆孔进行灌注。扫孔过程中应该避免非灌浆段的浆材漏出，可以先用胶塞把串浆孔的非灌浆段进行封堵隔离。

5.3 大量耗浆

在灌浆的过程中，容易产生漏浆集中的区域，例如，断裂的结构和裂缝较大的位置。对于帷幕灌浆来说，封堵这些位置是施工的重点，为了保证帷幕的有效使用，避免出现浆液大量浪费，使灌浆的质量能够提升，应该采取以下措施解决大量漏浆的问题：采用间歇灌浆的方式，首先先灌注水泥，第一次灌注量约在5t～10t之间，然后再次灌注水泥约4t～8t，静置，等待水泥的凝固，等到10h以上，可以再次进行灌注，以此循环，直到孔洞内的压力满足灌浆压力。如果遇到耗浆量较大的情况，在灌注一段时间之后，注浆量仍然没有减小的迹象，并且孔内的压力也保持不变，可以考虑通过在砂浆泵中掺入砂，或者添加水玻璃，提高浆液的浓度。

5.4 灌浆中断

如果在施工过程中出现停电、机器损坏等意外情况，导致灌浆作业无法继续进行的时候，应该第一时间找出中断的原因，采取有针对性的措施，及时恢复灌浆。如果灌浆中断原因复杂，在半小时之内无法恢复，那应该立即冲洗钻孔，随后问题解决再进行灌浆。如果孔道冲洗效果不佳，可以采用扫孔的方式进行冲洗。恢复灌浆之后，注入率和中断前应该保持基本相似，灌浆液也应该采用中断前的比级，直到灌浆完成为止。

5.5 回浆浓度增加

在灌注过程中如果发现回浆的浓度提高，在灌注的时候应该选用水灰比一致的新浆液进行施工，如果采用了新浆液之后还是没有改善，在灌注半个小时之后就应该停止灌注，且不需要再次进行灌注。

5.6 安全管理

为了保证施工能够安全的进行，建设项目应该制定完善的安全管理制度，按照要求设定安全管理小组，负责保证施工期间整个工程的安全管理工作，按照国家相关的法律法规，制定切实可行的安全保护措施并监督措施的执行情况。从技术的角度考虑，在进行施工前，安全管理小组应该结合具体的工作情况对施工人员做好安全技术交底的工作，并在施工过程中加强对项目的安全监督，如果发现有安全问题应该及时进行处理解决，保证工程能够顺利的进行。

6 结 语

综上所述，帷幕灌浆技术难度本身并不高，但是在操作过程中容易出现一些问题，这些问题会对整个工程的施工质量产生影响，这就要求施工技术人员必须严格按照水库大坝基础防渗加固处理要求进行施工控制，面对特殊情况的时候冷静的采取处理方案，只有这样才能保证整体帷幕灌浆施工作业可以高水平的进行。