某混凝土面板堆石坝坝基帷幕灌浆施工技术

姜功华

贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550081

1 坝基帷幕灌浆工程概况

大坝坝基帷幕灌浆为孔距2 m单排孔帷幕，帷幕线总长约550 m，灌浆孔遇趾板伸缩缝可适当调整孔位，灌浆孔与缝的最小距离0.50 m，防渗底界以岩石透水率3 Lu 控制，且深入微风化岩体15～25 m 联合控制，地质不良部位，可增设一排加强孔，同时将孔距减少为1.50 m。帷幕灌浆总进尺10 855 m，副坝帷幕灌浆总进尺4 145 m。大坝灌浆持续369 d。帷幕灌浆工程量15 000 m，计划5台（备用1台）XY-150型钻机。

2 坝基帷幕灌浆钻孔次序及灌浆法

①依据“分序加密”原则，施灌遇同序孔先灌低高程孔，后灌高高程孔；“先导孔—I 序孔—II 序孔—III 序孔—质量检查孔”的钻孔先后次序。②自下而上、分段灌注、孔内循环。

3 帷幕灌浆施工技术应用

3.1 钻孔

3.1.1 钻头、孔位及原则①回转式钻机和金刚石钻头。②孔位偏差不得大于10 cm，测记孔位、孔深和孔口高程。③排序加密、自上而下分段。

3.1.2 布孔、钻机及孔序

①测量放线布孔，并注明孔号和序号，孔位偏差不得大于10 cm。②钻机用金刚石钻头清水钻进，灌浆平洞洞内成孔采用3 m 以下短钻杆。③先导孔——Ⅰ序孔——Ⅱ序孔——Ⅲ序孔——检查孔。

3.1.3 孔径

①物探测试孔、质量检查孔Ф91～Ф76 mm；②抬动观测孔、后期地下水位观测孔Ф91 mm；③先导孔孔口段Ф91 mm，以下各段Ф76 mm；④帷幕灌浆孔Ф56 mm。

3.1.4 孔斜

①钻孔采取防斜措施，保证孔向准确，孔斜值控制在允许范围。垂直孔或顶角小于5°的钻孔，孔底偏差不得大于规定。顶角大于5°的斜孔，方位角偏差不得大于2°，孔底偏差亦按规范控制。一是钻杆与孔位中心对准，以水平尺（精度2‰）前后、左右调整立轴处于垂直。斜孔应用地质罗盘测、调钻机立轴的倾角至符合设计倾角。二是地锚螺栓固定钻机，不平整场地保持钻机水平。三是使用Φ50 mm 厚壁钻杆，粗径钻具及钻杆要垂直，其同心度不得低于2‰。四是开孔减压慢转，0.30～0.50 m 后轻压慢转，校核立轴。五是每钻进回次结束后，用2‰的水平尺校核立轴。六是每钻、灌一定深度，使用KXP-1 型轻便测斜仪验证孔斜情况。②每钻进10 m 测一次孔斜，超过允许偏差及时纠偏并填报综合成果表。

3.1.5 钻孔取芯及保护

①取岩芯钻孔或孔段及其它指定钻孔均取岩芯，以取芯次序装箱、编录、素描和绘制孔柱状图，保存岩芯依据监理单位批示执行。②防止污水和异物，保护钻孔验收合格。

3.2 钻孔及裂隙冲洗和压水试验

3.2.1 冲洗孔与裂隙

①水冲孔至回水澄清10 min 后结束，测记孔深，孔底残留物小于等于20 cm。②以压力水脉动冲洗单孔或串通孔裂隙。③裂隙冲至回水澄清后10 min 止，单孔大于等于30 min，串通孔大于等于2 h；断裂、裂隙和岩溶发育带等需2 h 以上。50%灌浆压力，大于0.50 MPa 时取0.50 MPa，并经油水分离器过滤。④邻近灌浆孔结束不足24 h 不冲洗裂隙，同一孔段中断24 h后应再洗。

3.2.2 压水试验要求

①裂隙洗后24 h内压水试验，先导孔和检查孔用五点法。②Ⅰ序孔灌前均要压水试验，Ⅱ序和Ⅲ序孔段由前序孔段而定。③简易压水试验结合裂隙冲洗，取80%灌浆压力，最大1 MPa；压水每5 min测读一次，最后测值为计算流量，持续30 min。

3.3 帷幕灌浆试验内容

①浆液试验。原材料调研和取样，品质鉴定，浆液配合比试验。水泥浆液5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.70∶1、0.50∶1等6个比级，副坝帷幕灌浆5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.80∶1、0.60∶1等6个比级，采用粉煤灰掺量为水泥重量30%的配比试验，外加剂可由其品种选取掺量。②抬动观测。没有抬动变形的部位均应观测。坝基抬动变形允许值20 cm。③钻灌技术。验证孔口封闭，孔内循环，高压灌浆技术在本区的可行性，以确定用于生产的灌浆工艺。④物探测试孔。钻灌工作开始前视钻孔情况选择物探测试钻孔，钻孔不小于Ф76 mm，其钻孔、取芯、压水试验按规范进行，根据监理人要求，提供物探测试工作条件。⑤现场灌浆试验。

3.4 灌浆记录与监控

①ALJ-1型灌浆、压水测控系统布置。②系统适用于循环式、纯压式及GIN 法灌浆和单点法、五点法压水试验。③系统配置机外数据转存器和自动录入数据管理软件，并能把存储在转存器中的原始数据自动录入微机中生成规范图表。④查询进返浆量、浆液密度、累计灌浆量和耗灰量，修正参数。水灰比自动调节，密度0.002 g/cm3。

3.5 浆液拌制

①纯水泥浆：普通搅拌机大于等于3 min，高速搅拌机持续30 s以上，要在4 h以内用完。②细水泥浆加入减水剂，高速搅拌机转速大于1 200 r/min，制备至用完小于2 h。③集中制浆站浆液水灰比0.50∶1，输送流速1.40～2 m/s，灌浆点测来浆密度。④超过5 ℃～40 ℃浆液为废料。

3.6 灌浆施工

3.6.1 要求

①同一地段基岩帷幕灌浆在固结灌浆合格后施工。②平洞支护后帷幕灌浆。③固结和帷幕灌浆自动记录仪数据采集和分析。④基岩固结灌浆应在盖重下，钻孔部位混凝土强度达到设计值50%以上，无盖重灌浆须经监理人同意。

3.6.2 灌浆方法

①单孔施工工艺。钻机对中孔位、调平及固定钻机→钻进第一段→测斜→下阻塞器→洗孔→压水试验→灌浆→孔口管安装→（待凝）→第二段钻孔→洗孔→压水试验→灌浆→第三段钻孔→测斜→……（以下各段钻孔、洗孔、压水试验、灌浆）……终孔段灌浆→全孔机械封孔→人工封孔。②帷幕灌浆施工工艺。浆液注入300 L 以上或灌注30 min，压力和注入率均无改变时换浓一级水灰比浆液。

3.6.3 孔口管埋设及段长划分

①孔口管导正，待凝三天后，方可钻灌第二段，为了加快施工进度可以将孔口管段分序灌浆后，同时镶注孔口管。②段长划分。帷幕第一段（接触段）2 m，第二段3 m，第三段4 m，第四段以后均为5 m，终孔段可加长，最大段长小于等于8 m。

3.6.4 灌浆压力及浆液变换

①初拟灌浆压力0.30 MPa。接触段和注入率大的孔段分段升压，压力改变较大立即查明并上报。②普通水泥5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.70∶1、0.50∶1（重量比）六个比级，粉煤灰水泥浆1∶1、0.70∶1、0.50∶1（重量比）三个比级，细水泥浆3∶1、2∶1、1∶1、0.50∶1配置。浆液由稀到浓逐级变换，粉煤灰水泥浆加入高效减水剂。③压力不变而注入率减少或注入率不变而压力升高时，水灰比不变。注入率大于30 L/min时可越级变浓。

3.6.5 灌浆结束标准及封孔

①注入率小于等于1 L/min 持续30 min，灌浆在最大设计压力下大于等于120 min即可结束。先关闭孔口闸阀再停泵，待孔内浆液终凝再拆除孔口闸阀。②先清除孔内污物再验收合格后封孔。

4 特殊情况处理

①地表冒（漏）浆采用低压、浓浆及限流等方法处理。②塌孔、掉块或集中渗漏时，停钻明查，缩短段长，及时上报。与混凝土构造分缝、埋设仪器和混凝土冷却水管串通时，停钻上报。③最大浓度浆液注入率不见减少，采取定量供、间歇灌。④灌浆前测记涌水压力和涌水量，结束时将孔口闸阀先关闭再停机，待孔内浆液凝固后解除孔口闭浆装置。⑤中断恢复，注入率减少且短时停止吸浆要上报。

5 灌浆物探测试及质量检查

物探测试：提交要求的物探孔灌前、灌后物探测试成果—钻孔、取芯、孔斜测量、灌后扫孔及压水试验后物探测试—封孔。质量检查：①报送单元工程灌浆资料，并按指定位置和方法检查。②压水试验结合钻孔、记录和测试成果等综合评定质量。③结束14 天后用五点法或单点法，自上而下分段卡塞压水试验。④单元工程内至少布置一个检查孔，不少于灌浆孔总数10%。⑤第一、第二段100%合格率，其余90%以上，不合格透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，则灌浆质量合格。⑥压力水或空气洗孔，封孔并抽样检查。

6 结语

综上可知，全面认识坝基帷幕灌浆施工技术，规范掌握技术要点及操作工艺，注重灌浆物探测试和质量检查。