水利工程中帷幕灌漿施工工藝

閆先照

水利工程中帷幕灌漿施工工藝

閆先照

本文圍繞水利工程中帷幕灌漿施工工藝展開討論，簡述了帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理和帷幕灌漿技術(shù)的施工工藝流程，并就帷幕灌漿施工過程中的常見問題處理進(jìn)行了探討，希望能夠?yàn)樘嵘覈こ讨械尼∧还酀{施工工藝添磚加瓦。

一、簡述帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理

帷幕灌漿技術(shù)作為一種有效的防滲技術(shù)，其應(yīng)用原理在于利用地質(zhì)鉆機(jī)對地層鉆孔，利用高壓水泥漿注孔。因?yàn)樗酀{注入的過程會(huì)不斷滲透進(jìn)地層縫隙，隨著水泥漿的不斷凝固，鉆孔內(nèi)的土體會(huì)與水泥漿相凝結(jié)，進(jìn)而形成一道密實(shí)的防水帷幕。防水帷幕能夠有效地阻礙灌漿地層滲水問題的發(fā)生，原理是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和鋼筋混凝土的閘壩底，或是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和土層壩底，因?yàn)獒∧还酀{的底部能夠深入不明顯透水的地巖層內(nèi)部，因此地下水的滲透被有效阻止、預(yù)防。另外，帷幕灌漿技術(shù)不僅能夠與下游排水系統(tǒng)相輔相成，更能夠有效減少滲透水對閘壩的壓力，提升水利工程的整體安全性，增加水工建筑物地基的穩(wěn)定性。

二、帷幕灌漿技術(shù)的施工工藝流程

1.測量

鉆孔的準(zhǔn)確位置需要在帷幕灌漿施工之前測量并嚴(yán)格按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。測量的落實(shí)可以依靠全站儀測設(shè)灌漿軸線進(jìn)行，如果遭遇高程差較大的地方或是轉(zhuǎn)折點(diǎn)，那么需要在這些位置上加設(shè)控制點(diǎn)。嚴(yán)密地核查測量過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將控制的重點(diǎn)放在布控灌漿孔位置和孔口高程等參數(shù)上，精確參數(shù)，以參數(shù)的準(zhǔn)確性保證帷幕灌漿技術(shù)測量的準(zhǔn)確性。

2.成孔

成孔作業(yè)之前應(yīng)首先確定鉆孔位置、鉆孔深度、孔徑、鉆孔順序等。眾所周知，帷幕灌漿的第一道工序是成孔，因此可以被認(rèn)為是帷幕灌漿的基礎(chǔ)，重要性不言而喻。成孔的質(zhì)量會(huì)影響整個(gè)帷幕灌漿的質(zhì)量和效果，因此不僅要保證速度，更要保證質(zhì)量。在進(jìn)行成孔作業(yè)的時(shí)候，首先要安裝鉆機(jī)，將其平整擺放并固定牢靠。為保證鉆機(jī)場地平整，可以在充分考慮實(shí)際情況的基礎(chǔ)上在鉆機(jī)場地鋪設(shè)墊層或平臺(tái)，為鉆機(jī)穩(wěn)固和端正固定夯實(shí)基礎(chǔ)。待完成鉆機(jī)平整擺放、固定工作后，還需要調(diào)整鉆桿、灌漿孔以及鉆機(jī)平臺(tái)，確保三者中心點(diǎn)在一條直線上，只有保證了這一點(diǎn)才能夠進(jìn)行后續(xù)的工作。其次是試機(jī)和試鉆，利用此過程調(diào)整包括鉆機(jī)動(dòng)力、供水、供電等一系列參數(shù)，直到機(jī)械設(shè)備和運(yùn)行系統(tǒng)均達(dá)到正常值后才可進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。值得一提的是，在鉆進(jìn)之前，部件檢查步驟不可或缺，檢查的重點(diǎn)應(yīng)被放在檢查鉆桿和鉆具方面，一旦發(fā)現(xiàn)這兩者出現(xiàn)彎曲變形的情況，一定要及時(shí)更換，避免影響鉆進(jìn)效果以及成孔質(zhì)量。因?yàn)殂@孔過程摩擦生熱，對鉆機(jī)的影響非常的巨大，因此，鉆進(jìn)過程中還應(yīng)時(shí)刻觀察鉆機(jī)的運(yùn)行，保證鉆頭處于冷卻狀態(tài)。

3.縫隙沖洗

鉆孔過程破壞了孔洞周圍的結(jié)構(gòu)，孔洞內(nèi)部也會(huì)有所殘留，因此，待成孔完成后，還需要利用高壓水從下往上不斷沖洗孔壁，保證水壓（灌漿壓力的80%以內(nèi)）和流量，待沖洗鉆孔的水變清以后，還需再?zèng)_洗10min，總沖孔時(shí)間不能少于2h，縫隙沖洗結(jié)束以后，孔底的沉渣厚度必須符合相關(guān)的規(guī)定。

4.壓水試驗(yàn)

壓水試驗(yàn)在縫隙沖洗完成之后，最常采用的壓水試驗(yàn)方法是單點(diǎn)法且水壓力與縫隙沖洗壓力要求一樣，不得超過灌漿壓力的80%且不能超過1MPa。

5.灌漿

（1）泥漿制備

灌漿過程中所采用的材料是水泥漿，水泥漿用普通硅酸鹽水泥調(diào)制，強(qiáng)度和等級的確定依靠工程的實(shí)際情況來確定。灌漿水泥漿可以利用自動(dòng)攪拌機(jī)（預(yù)先調(diào)試過，能夠滿足施工需要）集中配制、攪拌。值得一提的是水泥漿暴露于空氣中會(huì)出現(xiàn)固化現(xiàn)象，因此，水泥漿制備到使用完成之間的時(shí)間應(yīng)被有效控制，最好是現(xiàn)配現(xiàn)用，如無法滿足此要求，時(shí)間隔必須控制在4h內(nèi)，否則水泥漿的良好性能將無法保證。

（2）灌漿

帷幕灌漿可分段進(jìn)行、自下至上完成，但灌漿壓力必須符合要求。灌漿時(shí)間并不一定，需要結(jié)合注入率調(diào)整。例如，注入率<0.4L/min時(shí)，灌漿時(shí)間不得小于半個(gè)小時(shí)；注入率≤1L/min時(shí)，灌漿時(shí)間不得小于一個(gè)小時(shí)。如果自上而下分段灌漿，那么灌注的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾樱?.5小時(shí)到1小時(shí)的時(shí)間間隔為最佳。值得一提的是，灌漿過程應(yīng)時(shí)刻觀察回漿量和進(jìn)漿量，一旦出現(xiàn)回漿變濃的情況，那么必須及時(shí)地更換泥漿，選擇與原先漿配比相同的新漿并嚴(yán)格控制灌注時(shí)間。

6.封孔

封孔作業(yè)是灌漿工序完成以后必不可少的一道工序，一般采用置換灌漿、壓力灌漿封堵封孔，用5∶1的水泥漿置換全孔灌漿作業(yè)完成后的孔內(nèi)漿液并取出孔內(nèi)灌漿管。完成上述工作后，以最大的灌漿壓力壓同配比的水泥漿灌半小時(shí)，并記錄灌漿過程。

7.質(zhì)量檢驗(yàn)

帷幕灌漿技術(shù)施工的最后步驟是質(zhì)量檢驗(yàn)，質(zhì)量檢驗(yàn)的最主要任務(wù)是基巖的灌漿質(zhì)量以及孔壓水的試驗(yàn)成果。壩體質(zhì)量可利用注水試驗(yàn)檢查，如果壩體滲透系數(shù)在達(dá)標(biāo)的規(guī)定范圍內(nèi)，便可視為檢驗(yàn)合格。灌漿孔的檢查標(biāo)準(zhǔn)以位置契合帷幕中心線為檢測標(biāo)準(zhǔn)，檢測位置可以是地質(zhì)條件復(fù)雜的部位，如巖石破碎地帶或是斷層地帶等。因?yàn)獒∧还酀{過程中孔的數(shù)量眾多，檢查不必依次、逐個(gè)進(jìn)行，只需要隨機(jī)選取孔總數(shù)的10%左右即可。壓水試驗(yàn)的檢測方法利用卡塞方法自上而下分段進(jìn)行。

三、施工過程中的常見問題處理

1.灌漿中斷問題

灌漿中斷現(xiàn)象是帷幕灌漿施工中極容易發(fā)生的一種情況。灌漿中斷的原因并不單一，可能是電機(jī)故障、可能是停電、可能是漿液堵塞，還可能是注漿管破裂。如果發(fā)生灌漿中斷問題，那么也需要及時(shí)采取措施，盡可能地減少中斷時(shí)間、保證水泥的良好性能。當(dāng)然，灌漿中斷問題的解決需要以預(yù)防為主，在施工的前期、中期、后期都做好萬全的預(yù)防措施。具體來說，在施工的前期需要檢查施工需要使用的全部的機(jī)械、設(shè)備，以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇輸漿管材。在施工的中期需要有專人負(fù)責(zé)，隨時(shí)檢查管材連接、破損、堵塞等等問題，一旦發(fā)現(xiàn)則需要及時(shí)采取措施，合理解決。在灌漿過程中，灌漿泵等機(jī)械的應(yīng)用非常的頻繁，也因此需要對其運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢查，以防止大灌漿壓力影響灌漿泵等機(jī)械的正常工作。灌漿作業(yè)的原料是水泥漿料，為避免水泥漿料固化凝結(jié)灌漿，因此每次使用灌漿泵后，都需要對之進(jìn)行清理，及時(shí)的調(diào)整、校正灌漿泵的壓力表，確保灌漿泵能夠在灌漿作業(yè)中正常工作。施工完成以后，還需要對灌漿泵進(jìn)行必要的保養(yǎng)工作，及時(shí)清理高壓灌漿閥門、隔漿塞等部件。

2.串漿問題

串漿問題是帷幕灌漿施工中漿液從其它鉆孔或地下裂隙流出帷幕的一類問題的總稱，是比較常見的一類帷幕灌漿施工問題。導(dǎo)致這一問題發(fā)生的主要原因是巖層縫隙較多，灌漿孔之間相互連通，漿液在灌漿時(shí)“流竄”到其它部位。為了解決串漿問題，可以借助多個(gè)灌漿泵同時(shí)對灌漿孔和串漿孔進(jìn)行灌漿作業(yè)。值得一提的是，利用灌漿塞封堵串漿部位的漏漿區(qū)域可以有效解決串漿問題還能夠避免漿液流失浪費(fèi)。

3.漏漿問題

漏漿問題指漿液注入率過大，注漿過程出現(xiàn)大量漏漿的情況，導(dǎo)致漏漿問題出現(xiàn)的原因主要有二：第一，灌漿區(qū)域縫隙過大；第二，灌漿壓力過大。解決漏漿問題可采用的辦法是低壓灌漿或者自流式灌漿，這兩種灌漿可以有效地降低灌漿的壓力。待到縫隙充滿漿液、流動(dòng)性降低后，可以逐步提升灌漿的壓力，利用濃漿灌注方式開展灌漿作業(yè)。但需要注意的是，注漿速度以30~40L/min為最佳，隨著灌漿進(jìn)程的增加，進(jìn)漿量會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，此時(shí)則可以將灌漿壓力調(diào)整到正常水平。此外，解決漏漿問題除了可以從調(diào)節(jié)注漿壓力角度出發(fā)考慮，也可以從降低漿液流動(dòng)性的角度出發(fā)，例如在漿液中摻加適量砂料后再進(jìn)行灌漿作業(yè)，此舉增加了漿液壓力，再適當(dāng)降低灌漿壓力，那么漿液的流動(dòng)范圍就可以被人為的限制。一旦單位吸漿量達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)范圍，隨后則可以進(jìn)行正常的漿液灌注，并逐步增加壓力，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

四、結(jié)語

綜上所述，帷幕灌漿施工技術(shù)決定了水利工程建設(shè)的成敗，是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵。帷幕灌漿施工技術(shù)的合理利用，能夠有效地減少水利工程中的滲漏問題，保障水利工程的安全性與穩(wěn)定性。

（作者單位：濟(jì)寧市東魚河管理處）