水庫大壩帷幕灌漿施工工藝分析

李宏偉

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院 沈陽市 110006）

1 工程概述

小灣水庫位于云南省西南部瀾滄江中游河段，工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉等功能。小灣水庫具有不完全多年調(diào)節(jié)能力，屬于瀾滄江中游河段規(guī)劃八個梯級中的第二級，也是瀾滄江中游河段的重要水庫工程。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高295 m，壩頂高程 1200m，壩頂長度915m，拱冠梁頂寬為12m，底寬為68m，水庫正常蓄水位1100 m，總?cè)萘考s為149.21億m3，有效庫容為97.35億m3。水電站裝配有5臺單機容量700MW的機組，總裝機容量為3500MW，保證出力1546MW，近年來平均發(fā)電量為185億kW·h，屬大（Ⅰ）型一等工程。

帷幕灌漿施工屬于小灣水庫工程的重要項目，灌漿孔數(shù)多，同時防滲要求較高，必須要有一定的帷幕厚度避免水力劈裂。該工程帷幕灌漿施工的特征是鉆孔深度較大、精度要求高、灌漿壓力大、施工環(huán)境較差等，主要技術(shù)難點在于超深孔小口徑鉆進偏斜控制和高壓灌漿的施工技術(shù)控制。

2 大壩帷幕灌漿施工技術(shù)流程

2.1 施工現(xiàn)場布置

（1）施工平臺。進水口邊坡施工平臺高程為EL799.3m～853m，混凝土蓋板設(shè)計厚度約為0.5m。因為帷幕不能提前形成0.5m厚貼坡混凝土，所以在這一區(qū)域的澆筑作業(yè)過程中，預(yù)留位置構(gòu)成臺階式灌漿平臺，臺階寬度和高度分別為3.2m和13m左右，最大混凝土蓋為10m。

（2）水泥漿制漿站。為避免其他因素影響施工，一般選擇集中制漿的辦法，在上游圍堰左端附近建立制漿站，面積根據(jù)水庫大壩工程的設(shè)計規(guī)模決定，水泥存儲量最小應(yīng)為150t左右。

（3）施工排污。在排污管出口以及上游圍堰左端頭設(shè)置集水井、沉淀池等，施工作業(yè)所產(chǎn)生的廢水和廢漿經(jīng)過沉淀處理之后，廢水排向上游圍堰，經(jīng)過管道引入河道，沉淀物集中運輸?shù)綏壴鼒觥?/p>

2.2 具體施工工藝

（1）測量。由于施工軸線上存在很多轉(zhuǎn)折點，同時施工環(huán)境往往地勢不是非常平坦，施工過程中必須要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計要求，選擇全站儀閉合誤差的辦法來對灌漿軸線進行測量，沿著軸線每隔30m左右的距離安置一個控制點，在轉(zhuǎn)折處以及地勢起伏較大的區(qū)域適當(dāng)多放置一兩個控制點，保證灌漿孔位的準(zhǔn)確性，之后逐一測量各個灌漿孔的位置和高程，從而得到非灌漿段深度與設(shè)計的終孔深度。

（2）灌漿孔布置。一是灌漿孔的位置、深度、直徑以及鉆孔順序必須按圖紙要求在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)下執(zhí)行。鉆孔之前必須測量好孔口高程，鉆孔全部選擇合金鉆頭與金剛石鉆頭，嚴(yán)禁選擇鋼粒鉆進，孔壁確保完整以便于止水止?jié){。二是灌漿孔開孔位置必須與設(shè)計圖紙相符合。帷幕灌漿孔的位置和設(shè)計圖紙的誤差要控制在10cm之內(nèi)。仔細檢查空位之后使用紅色油漆進行標(biāo)記。鉆機的安裝必須保持穩(wěn)定，鉆孔過程中確保天車、立軸以及空位三點一線，選擇Φ42mm或Φ50mm內(nèi)絲鉆桿，巖芯管長度應(yīng)大于3.0m。三是鉆孔作業(yè)過程中要控制好孔向，更改孔徑時必須帶上導(dǎo)向器。四是鉆孔過程中必須對其偏斜狀態(tài)進行反復(fù)檢查，選擇測斜儀對孔斜進行矯正，前20m左右孔深范圍要求相對嚴(yán)格，其偏斜量必須要低于孔深的1.25%，豎向偏角低于0.72。通常來說要求偏斜不超過孔深的1.5%，鉆孔空位的誤差要保持在5cm左右，從而確保鉆孔作業(yè)質(zhì)量。在實際的施工過程中，所有帷幕灌漿孔都應(yīng)當(dāng)選擇JJX－3A型物探測斜儀進行終孔測斜。

（3）裂隙沖洗。進行裂隙沖洗的主要目的是為了沖出灌漿孔中殘留以及粘附的雜質(zhì)，避免堵塞裂隙口對灌漿作業(yè)產(chǎn)生影響；另外巖石裂隙或者孔洞內(nèi)填充的泥質(zhì)物沖出孔外，有助于灌漿液進入裂隙和裂隙面緊固，發(fā)揮出防滲的功能。沖洗壓力一般是灌漿壓力的75%～80%左右，如果超過1MPa時，采用1MPa。沖洗過程中可以把沖洗管直接伸進孔中，使用阻塞器堵住孔口，壓力水與壓縮空氣輪換沖洗。

（4）灌漿。①灌漿材料的選擇。水庫大壩基巖選擇純水泥漿液進行灌注，壩體一般選擇水泥與黏土1∶2的混合漿液灌注，巖土接合位置選擇水泥與黏土1∶1的混合漿液灌注。水泥應(yīng)盡可能選擇強度等級為42.5R的普通硅酸鹽水泥，水泥材料必須保證新鮮，細度要求通過80mm方孔篩，篩余量不得超過5%；灌漿所用的黏土應(yīng)盡量選擇白云巖風(fēng)化料，在實際投入使用之前要選取土樣進行反復(fù)分析試驗。②灌注漿液的制作。灌漿一般選擇局部集中制漿法來攪拌。在實際的施工過程中，攪拌機必須結(jié)合工程量大小來選擇型號，保證其制漿能力符合施工要求。如果選擇高速攪拌機，攪拌時間應(yīng)不低于30s，若選擇普通攪拌機，攪拌時間不得低于3min。漿液攪拌完成之后應(yīng)盡快輸送到灌漿泵中存儲，以便施工使用。漿液從制備到完成的時間盡可能控制在4h之內(nèi)，同時必須要做好防寒保溫、防曬防熱等措施，讓灌注漿液的溫度維持在（5～40）℃左右[2]。③灌漿技術(shù)。帷幕灌漿作業(yè)要堅持分序加密的原則開展，分為Ⅲ序，按Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序的順序依次進行。灌漿選擇從上到下循環(huán)分段灌漿法，第一段接觸段為2m，其后二三段長度為5m左右，股長可以合理調(diào)整。為防止灌漿液沉淀導(dǎo)致堵塞裂隙，應(yīng)選擇0.6寸水管當(dāng)作射漿管，射漿管和孔底的距離要盡量保持在0.5m之內(nèi)。

（5）封孔。①選擇自下而上分段灌漿或者綜合灌漿的情況下，盡可能使用分段灌漿封孔法。當(dāng)全孔灌漿作業(yè)結(jié)束后，自下而上分段實施純壓灌漿封孔。分段的長度控制在（20～25）m，孔口段10m，封孔壓力應(yīng)當(dāng)保持在該段最大灌漿壓力，孔口段封孔時間約為1h，其余段封孔時間約為30min。②銜接帷幕灌漿通常選擇全孔灌漿封孔技術(shù)，全孔灌漿作業(yè)結(jié)束之后，首先使用導(dǎo)管注漿法把孔中的余漿更換為濃漿，之后在孔口位置塞入灌漿塞，再使用濃漿進行純壓式灌漿封孔。封孔壓力保持1.5MPa，時間維持1h。③選擇孔口封閉灌漿法的過程中，盡可能將封孔壓力保持在全孔最大灌漿壓力下，封孔時間約為1h。④灌漿作業(yè)完成之后，合格的檢查孔必須根據(jù)全孔灌漿封孔法來對其進行封孔處理。

（6）灌漿檢查。灌漿作業(yè)結(jié)束后必須要對封孔質(zhì)量進行嚴(yán)格檢查，可以采取抽查的方式，抽查數(shù)量為總灌漿孔的5%左右，每個壩段至少抽查1個，如果發(fā)現(xiàn)不合格則要加倍進行抽查。一般選擇順原孔實施鉆孔取芯檢查，12?！?2＃壩段抽查鉆孔入巖深度不低于20m，其他壩段的入巖深度不低于10m，得到的水泥結(jié)石芯樣長度應(yīng)超過鉆孔深度的95%，結(jié)石要保證連續(xù)完整且具有一定強度。

3 常見問題及處理對策

（1）漏漿、冒漿。因為容易受到軟弱底層或者裂隙等地質(zhì)條件的影響，地上容易產(chǎn)生通道和灌漿孔連接，進而產(chǎn)生漏漿冒漿的問題，導(dǎo)致漿液孔中的裂縫無法灌入、漿液大量流失，不但影響施工進度，同時還會降低灌漿作業(yè)質(zhì)量。所以在進行鉆孔時應(yīng)對存在的大裂縫或者溶洞進行標(biāo)記，灌注之前使用泥沙來堵塞漏洞。

（2）灌漿中斷。因為灌漿管堵塞或者破裂而導(dǎo)致灌漿作業(yè)停止，進而讓吸漿量在停止后明顯降低，甚至產(chǎn)生不吸漿的問題，對灌漿質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響。若灌漿作業(yè)中斷時間過長，止水固于孔內(nèi)，造成拔起困難，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。對于這一問題，首先要使用性能較好的灌漿設(shè)備，確保在規(guī)定的灌漿壓力之下保證長時間的連續(xù)作業(yè)，另外還應(yīng)選用符合標(biāo)準(zhǔn)、連接穩(wěn)定，在使用后確保不容易堵塞的輸漿管，從而確保灌漿作業(yè)持續(xù)開展[3]。

（3）灌漿孔斜。灌漿施工作業(yè)過程中，因為相關(guān)技術(shù)條件無法滿足要求或者施工作業(yè)人員操作失誤等，都會導(dǎo)致灌漿孔斜的問題，甚至?xí)?dǎo)致卡鉆、埋鉆等問題。對此我們應(yīng)當(dāng)確保鉆機的安裝處于水平穩(wěn)固的狀態(tài)，孔口管應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)范，當(dāng)灌漿孔較深時應(yīng)當(dāng)時刻注意鉆壓，發(fā)現(xiàn)異常立即進行糾正。

[1]肖東旭.帷幕灌漿施工工藝與質(zhì)量控制分析[J].黑龍江水利科技，2015，（02）：13.

[2]邱一柳.中小型水庫主壩帷幕灌漿施工技術(shù)探析[J].科技展望，2015，（06）：49.

[3]羅崇霄.帷幕灌漿在水庫中的應(yīng)用 [J].中國建材科技，2012，（01）：68.