水库大坝防渗帷幕灌浆工程施工工艺研究

李国信

佛山市南海区西樵镇樵翰水利投资建设有限公司 广东 佛山 528000

水利工程易受技术条件和施工环境等因素影响，而出现大坝渗漏的问题，但水库大坝为城市防护重要屏障，若发生失稳的情况，不仅会对民众生命安全和财产安全产生影响，而且会危害到社会秩序稳定，故保障好水库大坝安全稳定尤为重要。帷幕灌浆工程为水库大坝防渗施工常用技术，其具有施工便捷和造价低等优势，能尽可能提高大坝稳定性，降低渗漏问题出现可能性。

1 防渗帷幕灌浆概述

由于水利工程对自然环境依赖程度较大，不同地方地质环境存在差异，加之大部分的地质环境存在承载能力偏弱、稳定性不足等现象，而致水利工程地基出现不规则的沉降问题，最终引发渗漏。因此，在建设水利工程时，往往会通过帷幕灌浆工程（施工工艺如图1所示）来解决渗漏这一问题，其消耗量小，且具有显著的防渗效果，故多用在大坝渗水预防中。同时，通过帷幕灌浆这一方式处理大坝防渗问题，可更好地控制工期，获得明显的施工成效，已成为水利工程地基防渗处理重要的手段，对工程安全运行起着保障性作用。帷幕灌浆工程具有实用性强、安全性强和经济性好等优势[1]。第一，强实用性。在水产业及农业发展、排涝防洪、饮水安全保障中，水利工程发挥着重要性作用，能对水资源应用等问题进行有效解决。而通过帷幕灌浆工程，能在保证水利工程建设质量的同时，充分发挥其在工程安全运行中的功能。第二，强安全性。在运用帷幕灌浆工程施工时，首先需详细勘察施工现场，之后在分析实际情况的基础上制定施工的方案，以适宜帷幕孔为钻孔的位置。同时，需要明确灌浆适宜压力，且依据不同的地质环境调整灌浆的压力，严格控制施工技术各参数，故能保证工程建设的安全性和质量。第三，优经济性。当制定完帷幕灌浆工程的施工方案之后，需要以工程设计、施工要求为依据，实施钻孔和灌浆等操作，在灌浆原料凝固之后，则可和周边的土体构成完整结构，故具备施工便捷和成本低等优势，有着广泛的应用范围。

2 水库大坝防渗帷幕灌浆工程施工工艺

2.1 钻孔

2.1.1 孔位测放及钻机就位

在进行孔位测放时，需要使用水准仪、全站仪和钢卷尺等仪器进行放线引点操作，当测放之后，在各孔位上进行钻眼及钢筋锲入，并用油漆标识出孔序和孔号等。在钻机平台就位后，需要使用水平尺校准钻机底座，当与标准相符之后用螺栓固定，固定时需保证钻机保持水平和稳固，且天车、立轴和钻孔要保持三点一线方可。

2.1.2 钻进混凝土盖板层和埋设孔口管

由于廊道底板混凝土的厚度存在差异，加之混凝土的盖板层较厚重，故在埋设孔口管时，需将深度严格控制到1m-2m。在开孔时，需要选择孔径110m、下Φ91mm的孔口管。另外，在进行孔口管钻设时，需先将0.5:1水泥浓浆压入到孔中，后进入孔口管内，在完成角度校正后实施固定待凝[2]。

2.1.3 基岩钻进

以XY-2型的地质钻机实施钻进，先导孔和检查孔孔径分别为75mm、91mm，用金刚石实施回转钻进操作，取样深度在1.8m以上，完成取芯处理及岩芯保存之后，及时进行装箱、编录和照相。将其他的试验孔孔径设为59mm，经复合片实施全断面钻进，无需进行岩芯保留。

2.2 冲洗钻孔和裂隙

钻孔冲洗是指运用压缩空气和水、清水，对孔壁岩粉、孔底沉淀的岩屑等污染物进行冲洗，将其冲到孔外，以确保顺利注入浆液的操作。在钻孔工序中，冲孔为重要环节，是保护孔口、避免异物或者污水进入孔内的有效途径。裂缝冲洗则是在压力水作用下，将松软风化的泥质物或者岩石裂隙等冲出孔外。在冲孔时，可通过脉动压水的方式进行，压力是灌浆压力80%，在1.0MPa以下。在冲洗的回水变清后，需要再持续进行10min后再停止，若是单孔冲洗，需将时间控制到20min之内或者是回水澄清后[3]。

2.3 压水试验

压水试验是指在钻孔的试验段压入清水，于相应的时间内，以压入水量、施加压力大小为依据，计算岩体透水性，以掌握裂隙发展情况的一项试验。针对检查孔和先导孔压水试验，往往运用单点法，通过从上到下分段循环灌浆法、孔口封闭式灌浆法实施帷幕灌浆，普通灌浆孔可通过简易压水的方式进行，但流态分析检查孔和具备精准要求检查孔及先导孔，需要通过三级压力五点法进行压水。在进行压水试验时，需要将压力控制为灌浆压力80%，每5min测读一次压入的流量，并以最后流量的测量值为计算的流量，以保证与技术要求相符。

2.4 制浆

针对水泥灌浆，以纯水泥浆液最为常用，采用材料以水泥、水为主，以实际需求为依据，添加膨润土、砂石和粉煤灰等掺合料。在施工时，需在考虑水库大坝具体情况的基础上，选择适宜材料，以普通硅酸盐水泥较为常见，以高速搅拌机作为浆液拌制设备，制浆时先加水后加水泥，以浆液类型、搅拌机性能为依据，明确搅拌的时间，一般需要达30s以上。对于制浆的完成时间到使用时间，需要控制在4h以内，且浆液的温度要控制在40℃以内。在进行制浆施工时，制浆站用以0.5:1比例为依据，进行水泥浆液配制，且各机组要根据具体的情况进行浆液浓度配制，当使用之前要进行过筛处理。同时，在靠近配料台位置需要设置输浆泵，以减少浆液浪费并降低堵管的频率。

2.5 帷幕灌浆

（1）帷幕灌浆为孔内循环方式，采取孔口封闭和由上至下封端灌浆的模式，孔底和射浆管间距离应在0.5m以内。在进行帷幕灌浆时，应以下游排、上游排的步骤进行，且同一排相邻次序孔间，后序排第一序孔与其关联位置的前序排最后次序孔间隔高差应在15m及以上，每一排的帷幕灌浆需要按照Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔这几个步骤进行。（2）针对帷幕灌浆的施工分段，一是高程在2047m以下的一段和二段，段长分别为3m和5m；二是高程在2047m以上的一段和二段，此区域段长要以孔的深度为依据进行调整，最大段长应在8m以内。倘若无混凝土的盖板，需以一段为3m、其余各段为5m的原则进行分段。（3）在实施帷幕灌浆时，每一单元选一个序孔，将其作为先导孔，经先导孔测定地下水位并作为此单元代表，孔内水位需控制为5min/次。若水位连续两次降低速度在5cm/min之内，需要以最终观测值为地下水位值，并将此水位值作为这一单元水柱压力起算的零线。（4）在施工前，需要对先导孔进行声波测试操作，每20cm设一测点，从而为描述、编录标准岩芯创造有利条件。（5）在施工时，需要将底界深入不透水层控制到3m-5m。在实施最后一段的灌浆操作时，倘若简易压水的透水率在3Lu及以上，或者灌浆的单耗灰量在50kg/m，则需要将此情况详细反映至设计院和监理的工程师。帷幕灌浆施工重要参数如表1所示。

2.6 封孔

在实施水库大坝帷幕灌浆施工时，在规定压力范围内，当灌浆孔段注入率在1L/min以内时，需要继续灌浆至1h后，方可顺利完成灌浆施工。在封孔时，可选择全孔压力封孔法，经射浆管置换孔内的余浆，换为0.5:1浓浆，封闭孔口，用浓浆进行纯压灌浆封孔操作。

3 水库大坝防渗帷幕灌浆工程施工注意事项

3.1 表面冒浆

在进行帷幕灌浆施工时，坝体可能会面临表面冒浆问题，此时，需要及时降低压力，当确保无压力时再实施灌浆操作。另外，需要对冒浆变化进行详细观察，并做好观测及记录工作，及时封堵冒浆点，以防浆液发生大量渗漏等情况，倘若浆液的浓度不够进行封堵操作，需及时增加浆液的浓度。

3.2 邻孔串浆

在进行灌注时，经常会出现邻孔串浆情况，为尽可能避免这一现象，在进行灌浆孔灌注时，可增加一台设备灌注串浆孔。倘若没有增加设备的条件，可以先用橡胶塞将串浆孔封死，当灌浆孔完成灌注之后，以扫孔方式灌注串浆孔。不过，在扫孔时，应避免漏出非灌浆段浆材，可以先选择胶塞封堵隔离串浆孔非灌浆段。

3.3 大量耗浆

在灌浆时，极易出现漏浆集中区域，如裂缝较大位置和断裂结构等。于帷幕灌浆而言，施工重点之一即为封堵这些区域，避免浆液出现大量浪费现象，在确保帷幕有效使用的同时，提高灌浆质量。对此，可以通过下述措施，对大量漏浆问题进行解决：通过间歇灌浆方式，首先进行水泥灌注，第一次的灌注量保持在5t-10t间，第二次灌注4t-8t，之后静置以等待水泥凝固。在10h之后，可再次灌注，经此方式循环，直至孔洞内压力与灌浆压力相符为止。倘若出现耗浆量过大，且灌注了一段时间后，仍没有注浆量减小迹象，且孔内压力不便，则可以考虑在砂浆泵内掺入砂或增加水玻璃，以促进浆液浓度提高。

3.4 灌浆中断

在施工时，倘若出现机器损坏、停电等意外的情况，致灌浆作业不能继续进行时，需要首先找到中断原因，采取针对性措施，以达到灌浆恢复的目的。倘若灌浆的中断原因过于复杂，半小时内不能恢复，则需立刻进行钻孔冲洗，在解决存在问题之后再实施灌浆。若无法获得较佳的冲洗效果，可通过扫孔方式展开冲洗。当灌浆恢复后，需保证注入率和中断前是基本相似的，且灌浆液需要选择中断前比级，直至完成灌浆。

3.5 回浆浓度增加

在灌注时，倘若回浆浓度增加，需选择一致水灰比新浆液实施施工，若选择新浆液后，此情况仍没有改善，需于灌注半小时后停止，并无需再次灌注。

3.6 安全管理

为确保施工安全进行，需制定安全管理的制度，以工程要求为依据，设定出安全管理的小组，确保施工期间安全管理各项工作。从技术层面来看，在施工之前，要求安全管理的小组以工作具体情况为依据，切实进行技术交底工作，并在施工时加大安全监督力度，当出现安全问题时，需要及时处理和解决。

4 水库大坝防渗帷幕灌浆工程施工质量控制

4.1 原材料控制

在水库大坝帷幕灌浆施工质量控制中，原材料选择起着直接影响作用，故需要做好原材料控制工作。在监管原材料时，监理方应以择优选取为原则，在进行原材料购买时，需与国家的生产标准相符，且所选供应商要与相关规定相符，保证附有厂家的合格证。另外，加强对于原材料存放重视度，保证存放区域的干燥性和通风性，当出现结块时，需进行及时处理及销毁。

4.2 施工过程控制

施工前，需对现场障碍物进行清理，保证环境可靠安全；放孔前，需以设计要求为依据，做好放孔位置测量等；帷幕灌浆前，需检查不同孔位安全性等，当所有孔位与安全要求相符后，方可实施施工，且在施工时需严格依据规定进行。

4.3 质量检验

对于水库大坝防渗帷幕灌浆的质量检验，不仅与工程能否通过验收相关，而且与大坝能否可靠运行密不可分，因此在进行质量检验时，需要保证施工结果与设计要求、质量规范相符。另外，需要以工程的实际情况为依据，编制出质量检验的规范，在施工涉及到堤坝或者基岩时，可通过压水试验检测灌浆施工的质量，通过水压力变化情况观察，来对施工质量进行检验。另外，除了检验灌浆施工渗透性，还需通过抽样检测的方法，对灌浆后孔位置、质量进行检验。

5 结束语

总而言之，通过运用帷幕灌浆工程施工，能在保证水库大坝安全运行的同时，将水库的功能效益充分发挥出来。因此，有关人员需对帷幕灌浆工程施工工艺进行深入研究，在结合水库大坝实际情况的基础上，做好施工方案建立和技术交底等工作，遵循施工规范展开各项工作。同时，有效控制好各环节施工，及时处理遇到问题，在保障工程质量的同时，为大坝安全运行奠定坚实基础。