淺談帷幕灌漿

沈小明

（中電（福建）電力工程有限公司，福建 南平 353000）

一﹑工程概況

梁家坪水庫位于福建省邵武市和平鎮(zhèn)，所在河流為富屯溪流域內(nèi)的支流，是一座以灌溉為主，結(jié)合供水﹑養(yǎng)殖等綜合利用的?。ǘ┬退畮臁Ｋ畮鞓屑~工程包括攔河壩﹑溢洪道﹑輸水涵洞等建筑物。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂實(shí)際高程413.0m， 上游防浪墻墻頂高程413.6m，壩頂全長118.0m，最大壩高15.4m，壩頂寬度3.0m。迎水坡為干砌塊石護(hù)坡，坡比1:2.5，背水坡為土石壩坡，坡比1:2；高程402.2m以下為排水棱體，棱體頂寬1.5m，上﹑下游邊坡分別為1:1與1:1.2。

水庫建成于1974年3月，歷經(jīng)多年使用后，建筑物逐漸遭受到不同程度的損壞，出現(xiàn)多種問題，不能滿足安全運(yùn)行和使用需要。同時，岸坡壩段和繞壩滲漏嚴(yán)重，經(jīng)過多方案比選，推薦采用帷幕灌漿處理。

二﹑帷幕灌漿施工

1 施工布置

按設(shè)計(jì)要求，將灌漿孔布置在壩頂軸線上，分為Ⅲ序，孔距為2.0m，共計(jì)60孔，孔位軸向偏差≤10.0cm，灌漿后壓水試驗(yàn)透水率q≤5.0Lu。

2 施工方法

2.1 施工設(shè)備

造孔采用3臺150型回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)及金剛石鉆頭，灌漿采用3臺高壓灌漿泵。

2.2 施工程序

采用3序跳孔法施工，先鉆Ⅰ序孔，Ⅰ序孔鉆灌后再進(jìn)行Ⅱ序孔，Ⅱ序孔鉆灌后再進(jìn)行Ⅲ序孔。施工工藝流程如圖1：

2.3 主要施工方法

2.3.1 測量放樣

根據(jù)監(jiān)理提供的測量控制網(wǎng)點(diǎn)及水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)資料，復(fù)核測區(qū)內(nèi)有關(guān)平面控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)，在二等控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上增設(shè)施工所需的三等平面和高程控制網(wǎng)點(diǎn)。施工控制網(wǎng)與二等網(wǎng)點(diǎn)組成大地四邊形網(wǎng)，設(shè)4個控制點(diǎn)，6條邊，平均邊長150.0m，組成全邊角網(wǎng)。同時，在4 個控制點(diǎn)上進(jìn)行光電測距三角高程測量，建立三維控制網(wǎng)。

2.3.2 灌漿孔布置

灌漿孔布置在壩頂軸線上，分為Ⅲ序，孔距2.0m，孔位軸向偏差≤10.0cm，孔深由壩基面至相對隔水層以下1.0m。

2.3.3 造孔

采用91.0mm的孔徑，金剛石鉆頭鉆進(jìn)，用水沖洗，記錄鉆桿﹑鉆具﹑機(jī)上余尺長度。

2.3.4 孔斜測量

垂直或頂角小于5°的帷幕灌漿孔，其孔底偏差值不得大于表1規(guī)定的數(shù)值。若鉆孔偏斜值超過規(guī)定，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，對鉆孔進(jìn)行糾斜或封堵重鉆。如表1所示。

鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，開鉆前加強(qiáng)觀測，埋設(shè)好孔口管，鉆機(jī)主軸方向正確，開鉆時先采用慢速低壓鉆進(jìn)。

采用鉆孔測斜儀全孔測斜，在鉆孔過程中定時進(jìn)行孔向測量。每5.0m量測一次，不足5.0m的鉆孔，終孔必須量測一次。

2.3.5 沖洗和壓水試驗(yàn)

（1）沖洗

采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗，將具有一定壓力的風(fēng)﹑水兩管同時下入孔底，孔口敞開，通過閥門控制，輪換向孔內(nèi)送入風(fēng)﹑水，使孔內(nèi)裂隙充填物順著風(fēng)水混合體攜帶出來。

沖洗水壓采用80.0%的灌漿壓力，該值大于1.0MPa時采用1.0MPa；沖洗風(fēng)壓采用50%灌漿壓力，該值大于0.5MPa時采用0.5MPa。

（2）裂隙沖洗

裂隙沖洗應(yīng)沖洗至回水澄清后10.0min結(jié)束，且總的時間要求，單孔≥30.0min，串通孔≥2.0h。對回水達(dá)不到澄清要求的孔段，繼續(xù)進(jìn)行沖洗，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度≤20.0cm。當(dāng)鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24.0h，不得進(jìn)行裂隙沖洗。裂隙沖洗過的孔應(yīng)立即進(jìn)行連續(xù)灌漿作業(yè)，因故中斷超過24.0h的，應(yīng)在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

（3）壓水試驗(yàn)

采用簡易壓水法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，應(yīng)在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。其試驗(yàn)壓力取灌漿壓力的80.0%，該值大于1.0MPa時采用1.0MPa；壓水時間20.0min，每5.0min測讀一次壓水流量，選取最后的流量值作為計(jì)算流量。

圖1 帷幕灌漿施工工藝流程

2.3.6 灌漿方法

按分序加密的原則進(jìn)行，分Ⅲ序，先進(jìn)行Ⅰ序孔，然后Ⅱ序孔，最后進(jìn)行Ⅲ序孔施工。采用自上而下分段灌漿法，灌漿塞應(yīng)阻塞在該灌漿段段頂以上0.5 m處，防止漏灌。各灌漿段灌漿結(jié)束后一般可不待凝，但在灌前涌水﹑灌后返漿或遇其他地質(zhì)條件復(fù)雜情況，則應(yīng)待凝，待凝時間應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工程具體情況確定。

每灌漿段采用5.0m長度，可適當(dāng)調(diào)整；在巖石條件較好﹑滲透性較弱的地區(qū)，段長可長些，但不得大于10.0m；灌漿段的長度因故超過10.0m，對該段應(yīng)采取補(bǔ)救措施；在巖石破碎﹑裂隙發(fā)育﹑滲漏嚴(yán)重的地區(qū)，段長縮短至3.0—4.0m。

射漿管距離孔底≤0.5m。灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值（灌漿壓力為0.6—0.9 MPa，Ⅰ序孔采用小值，Ⅱ﹑Ⅲ序孔采用大值），當(dāng)注入率較大或易于抬動的部位應(yīng)分級升壓，但最大壓力值不允許超過每段規(guī)定的極限壓力值，而且灌漿過程中不允許降壓，方法如表2所示。

2.3.7 灌漿材料

（1）采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級不低于32.5（R），細(xì)度要求：通過80.0μm的方孔篩，其篩余量不大于5.0%。

（2）根據(jù)灌漿需要，可加入以下?lián)胶狭希?/p>

砂：質(zhì)地堅(jiān)硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于1.5mm。

表1 帷幕灌漿孔孔底允許偏差值（m）

表2 灌漿注入率與壓力之間的關(guān)系

膨潤土或黏性土：膨潤土品質(zhì)應(yīng)符合GB/T 5005《鉆井液材料規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，黏性土的塑性指數(shù)不宜小于14，黏粒（粒徑小于0.005mm）含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有機(jī)物含量不宜大于3%。

粉煤灰：品質(zhì)指標(biāo)應(yīng)符合DL/T 5055《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

水玻璃：模數(shù)宜為2.4～3.0，濃度宜為30～45波美度。

（3）根據(jù)灌漿需要，可加入以下外加劑：

①速凝劑：水玻璃﹑氯化鈣等。

②減水劑：木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑﹑萘系高效減水劑﹑聚羧酸類高效減水劑等。

③劑：膨潤土及其他高塑性黏土等。

④他外加劑。

（4）各類漿液中加入摻合料和外加劑的品種﹑性能及數(shù)量，應(yīng)根據(jù)工程情況和灌漿目的通過室內(nèi)漿材試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定。外加劑的品質(zhì)應(yīng)符合DL/T 5100《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。外加劑凡能溶于水的，應(yīng)以水溶液狀態(tài)加入；膨潤土宜加水潤脹后再加入。

2.3.8 制漿

制漿材料應(yīng)按規(guī)定的漿液配合比計(jì)量，計(jì)量誤差應(yīng)小于5.0%。水泥等固相材料宜采用質(zhì)量（重量）稱量法計(jì)量。制漿過程要嚴(yán)格控制投料量﹑摻合料及外加劑，各類漿液必須攪拌均勻，測定漿液密度和粘滯度等參數(shù)，并作好記錄。

純水泥漿液的拌制時間，使用高速制漿機(jī)時應(yīng)大于30s；使用普通攪拌機(jī)時應(yīng)大于3min。漿液在使用前應(yīng)過篩，漿液自制備至用完的時間不宜大于4h。拌制細(xì)水泥漿液和穩(wěn)定漿液時，應(yīng)使用高速攪拌機(jī)并加入減水劑。細(xì)水泥漿液自制備至用完的時間宜少于2h。

集中制漿站宜制備水灰比為0.5:1的純水泥漿液，加料誤差應(yīng)＜5.0%，輸漿流速 1.4～2.0m/s，輸漿壓力 0.2～1.0MPa，各灌漿地點(diǎn)應(yīng)測定來漿密度，并根據(jù)各灌漿點(diǎn)的不同需要調(diào)制使用。漿液溫度保持在5～40℃，低于或超過此標(biāo)準(zhǔn)的視為廢漿。

2.3.9 漿液水灰比和變漿標(biāo)準(zhǔn)

漿液水灰比：遵循由稀到濃的原則逐級變換，分為 5﹑3﹑2﹑1﹑0.8﹑0.5等六級，開灌水灰比采用5：1。

變漿標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級的漿液注入量已達(dá)到300.0L以上或灌注時間已達(dá)30.0min，而灌漿壓力和注入率均無顯著變化時，改換較濃一級漿液灌注；當(dāng)注入率＞30.0L/min時，可視具體情況越級變濃；當(dāng)灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)措施。

2.3.10 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

采用自上而下分段灌漿法，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率大于0.4L/min后，繼續(xù)灌注30min，或注入率不大于1.0L/min時，繼續(xù)灌注60min，可結(jié)束灌漿。

2.3.11 抬動變形觀測

（1）設(shè)有抬動變形觀測裝置的部位，觀測孔周邊10.0m范圍內(nèi)的灌漿孔（段）在裂隙沖洗﹑壓水試驗(yàn)及灌漿過程中均應(yīng)連續(xù)進(jìn)行抬動變形觀測，其觀測成果應(yīng)反映在灌漿綜合成果中。

（2）應(yīng)派專人進(jìn)行抬動變形觀測﹑記錄，每10 min測記一次讀數(shù)，數(shù)值上升較快時應(yīng)加密測讀，抬動變形觀測允許值200μm，當(dāng)變形值接近允許值時，各工序操作人員應(yīng)降壓施工，防止發(fā)生抬動破壞。

（3）抬動變形觀測裝置應(yīng)防止碰撞﹑震動，在非觀測期間應(yīng)妥善保護(hù)﹑防止破壞；在露天砼壓漿板上進(jìn)行觀測時應(yīng)有防雨﹑防曬設(shè)施；使用的千分表須經(jīng)計(jì)量部門鑒定，在使用過程中經(jīng)常檢查校驗(yàn)，確保其靈敏度和準(zhǔn)確性。

2.3.12 特殊處理

（1）灌漿過程中發(fā)生冒漿時，應(yīng)視具體情況采用嵌縫﹑表面封堵﹑加濃灌液和降低壓力等方法處理。

（2）發(fā)生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，應(yīng)一泵一孔同時灌漿。否則，應(yīng)塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進(jìn)行掃孔﹑沖洗﹑而后繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)或灌漿。

（3）涌水量較大的孔段，灌漿前記錄涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，采取下列措施：減短灌漿段長﹑純壓式灌漿﹑濃漿灌注﹑屏漿﹑閉漿﹑掃孔﹑復(fù)灌等。

2.3.13 封孔

灌漿結(jié)束后，采用分段壓力灌漿封孔法封孔，用最稠一級水泥漿液，按10—15 m的段長將全孔作一次自下而上的復(fù)灌。等水泥漿干硬后，對未被填滿的部分，排除孔內(nèi)積水，再直接用干硬性水泥砂漿人工封填﹑搗實(shí)，孔口壓抹齊平。

三﹑工程質(zhì)量檢查

1 檢查孔

灌漿結(jié)束14d后，鉆檢查孔進(jìn)行檢查，按灌漿孔總數(shù)的10.0%取數(shù)。

2 鉆孔取芯

芯樣的最大長度不大于3.0m，統(tǒng)一編號，繪制鉆孔柱狀圖﹑進(jìn)行巖芯描述，并按要求試驗(yàn)。

3 壓水試驗(yàn)

采用5點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)及壓力與灌漿的壓水試驗(yàn)要求相同。灌后檢查孔壓水試驗(yàn)要求巖石透水率小于5.0Lu。滿足設(shè)計(jì)小于5.0Lu的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出，透水率最大值4.67Lu，最小值0.80Lu，各孔段透水率均小于5.0Lu，說明帷幕灌漿后，滲水通道已被有效堵塞，灌漿效果良好。

結(jié)語

帷幕灌漿是地基處理常用的防滲方法，本除險加固工程通過周密的設(shè)計(jì)和施工，防滲加固效果顯著，大壩壩體形成了連續(xù)完整的防滲帷幕體，壩體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)，安全隱患被消除，水庫安全運(yùn)行有了保障。實(shí)踐證明，該技術(shù)有效地解決了工程現(xiàn)有的很多問題，極大地提高了工作效率，是一種很好的﹑值得推廣的施工技術(shù)。

[1] DL/T5148-2012，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：國家能源局，2012：10—16.

[2] 張永桂.紅旗水庫壩基防滲帷幕灌漿施工分析[J].哈爾濱：黑龍江科技信息，2008，141（9）：18—19.

[3] 于立.鬧德海水庫帷幕灌漿施工與質(zhì)量控制[J].北京：中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，22：55.

[4] 馬曉東.水庫除險加固中帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用探討[J].武漢：中國水運(yùn)，2011，11（10）：28.