大壩防滲中的帷幕灌漿施工方法分析

鄧智柏

摘要：隨著我國(guó)的水利工程事業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，水利工程建設(shè)的規(guī)模正日益擴(kuò)大，大壩的防滲處理的要求也應(yīng)該適應(yīng)這種快速的發(fā)展達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。本文主要對(duì)大壩防滲中所采用的帷幕灌漿施工法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析，探究了當(dāng)下我國(guó)采取的幾種基本的帷幕灌漿施工方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，及其各自所適用的情況。希望能為帷幕灌漿施工方法的發(fā)展和改進(jìn)提出一些意見，推動(dòng)我國(guó)水利工程事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，使大壩工程的安全得到更高的保障，發(fā)揮出更重要的作用。

關(guān)鍵詞：大壩；防滲；帷幕灌漿法

最近幾年來，我國(guó)不斷的加大在水利工程中大壩基礎(chǔ)設(shè)施的施工建設(shè)力度，推動(dòng)大壩建設(shè)的發(fā)展。然而，發(fā)展必然帶來矛盾，在大壩施工建設(shè)的過程中，各類問題使施工人員產(chǎn)生了很大的困擾，因此，越來越多的施工企業(yè)開始將帷幕灌漿施工的方法重視起來，積極的改進(jìn)創(chuàng)新這種方法并運(yùn)用到自己的施工團(tuán)隊(duì)中以希望得到更高的施工效率和更有質(zhì)量保障的大壩設(shè)施。成功的高質(zhì)量的帷幕灌漿施工能夠?qū)⒋髩位A(chǔ)建設(shè)的施工質(zhì)量提高到新的層次，這使得很多施工企業(yè)擁有更高的經(jīng)濟(jì)收益和更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展空間。所以，從事于大壩基礎(chǔ)建設(shè)施工的相關(guān)企業(yè)，需要積極的對(duì)帷幕灌漿施工方法的原理、技術(shù)進(jìn)行探索，發(fā)現(xiàn)并解決現(xiàn)有不足，為提升大壩建設(shè)的質(zhì)量付出一份力量。

1帷幕灌漿施工中鉆孔和沖洗

1.1鉆孔方法

回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)是在大壩建設(shè)中應(yīng)用帷幕灌漿鉆孔法時(shí)基巖中的常用鉆孔方法。硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)以及鉆粒鉆進(jìn)這三種方法需要根據(jù)不同的巖石性質(zhì)進(jìn)行分析選擇，其主要依據(jù)是巖石硬度、可鉆性和完整性等因素。在6～7級(jí)以下比較軟的、可鉆性高的巖層中，通常要從使用硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的方法；對(duì)于比較堅(jiān)硬的巖石，即7級(jí)以上的巖層，施工通常采用鉆粒鉆進(jìn)；而對(duì)于堅(jiān)硬而且石體相對(duì)比較完整的巖石，這種巖石的石質(zhì)更難鉆孔，要使用質(zhì)地更為堅(jiān)硬的金剛石鉆進(jìn)方法。金剛石鉆進(jìn)的方法在應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生更少的巖石粉屑，鉆進(jìn)效率也很高，鉆孔時(shí)的方向更容易控制。在施工中，鉆孔方向主要取決于施工條件、巖層結(jié)構(gòu)和裂隙結(jié)構(gòu)。鉆孔方向選取的主要標(biāo)準(zhǔn)是多穿裂隙、利于帷幕穩(wěn)定、便于施工。而且在施工中，與裂隙面垂直是最佳的方向，所鉆孔可以更多通過裂隙，大大的減少了鉆孔的消耗，減少鉆孔數(shù)量，增大鉆孔效率。但是隨技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程，鉆孔方向漸漸跳脫出原有的垂直鉆孔，而開始采取大斜度鉆孔。

1.2沖洗方法

為了能將施工中產(chǎn)生的空洞和裂縫中的雜質(zhì)土質(zhì)清除掉，帷幕灌漿沖洗是及其重要的一步。裂隙沖洗和鉆孔沖洗是實(shí)際施工過程中較為普遍應(yīng)用的兩種方法。鉆孔沖洗能夠?qū)⒖椎讱埩粑锖涂妆诟街?，例如巖粉碎屑等雜質(zhì)需要通過沖洗的方式?jīng)_出孔外，以便之后灌漿時(shí)漿液能夠順暢流入。鉆孔的沖洗過程：首先，鉆孔結(jié)束時(shí)，用水沖和風(fēng)吹的效應(yīng)組合將孔內(nèi)殘留雜質(zhì)驅(qū)除，沖洗結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是殘留雜質(zhì)厚度小于20cm，然后再對(duì)巖縫沖洗處理。裂隙沖洗是利用壓力的原理，通過水將裂隙中較軟的風(fēng)化的雜質(zhì)驅(qū)除。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域或?qū)Ｓ械奶厥馍婕暗赜?，裂隙沖洗要先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者尋找類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行分析后最終確定。

2.帷幕灌槳形式和長(zhǎng)度

2.1帷幕灌槳形式

在施工建設(shè)中，帷幕形式的選擇直接影響工程的防滲質(zhì)量。

通常大多數(shù)巖層的滲透性隨著向山體的兩岸和深部延伸而減小，需要較小的施工處理就能達(dá)到尚佳的防滲效果。封閉式帷幕和懸掛式帷幕是在帷幕灌漿施工中比較常用的兩種形式。

2.1.1封閉式帷幕

對(duì)于不透水的巖層，灌漿帷幕通過深入巖層的方式，將要滲出的水流從中基本阻截?cái)r斷的帷幕形式被稱作封閉式帷幕。封閉式帷幕的形式有更優(yōu)秀的防滲效果，但受到環(huán)境條件的限制比較大，在地質(zhì)允許時(shí)，通常采取封閉式帷幕。

2.1.2懸掛式帷幕

在一些不透水的巖層分布很深或呈現(xiàn)散亂分布的區(qū)域，帷幕深度不足以接觸到深處埋藏的不透水巖層，這種帷幕的形式就是懸掛式帷幕。對(duì)于覆蓋層比較厚重的大壩，懸掛式帷幕是很好的選擇，但是這種帷幕形式存在很多不足，在應(yīng)用時(shí)仍然需要其他的防滲措施相互協(xié)調(diào)達(dá)到大壩防滲的目的。

2.2帷幕長(zhǎng)度

帷幕長(zhǎng)度的確定一般考慮兩點(diǎn)：

第一，帷幕延伸中，在相對(duì)不透水巖層和正常高水位延伸的標(biāo)準(zhǔn)線在大壩兩岸的交接處。

第二，水庫蓄水前和正常高水位兩種情況時(shí)，兩岸地下水位線交接處。

若沒有合適的資料可供參考，需要依據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)和大壩的實(shí)際施工情況，在延伸30米到50米左右后，通過大壩蓄水后的滲漏狀況，繼續(xù)綜合考慮帷幕的延伸與否。

2.3帷幕厚度

帷幕厚度由下面公式進(jìn)行計(jì)算并確定：

T=δ/IaH；

其中：T—帷幕厚度（m）；

Ia—帷幕內(nèi)允許的水力坡降；

H—水頭（m）；

δ—通過帷幕的水頭衰減系數(shù)。

3.帷幕灌漿的施工次序

對(duì)于兩排孔構(gòu)成的帷幕，需要先對(duì)大壩下游的孔進(jìn)行灌漿，在對(duì)上游的孔進(jìn)行灌漿。

對(duì)三排孔帷幕或多排孔帷幕，先將下游排孔灌漿處理，在對(duì)上游灌漿，最后處理中間的孔。

4.帷幕灌漿施工法

4.1自上而下分段法

自上而下分段法在巖石破碎、裂隙發(fā)散、滲水嚴(yán)重的一類很難處理的地質(zhì)條件中應(yīng)用廣泛，為我國(guó)現(xiàn)在的水利工程施工建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。自上而下分段法指的是，先對(duì)大壩上部首段進(jìn)行鉆孔和灌漿的步驟，然后依次向下，一段段的進(jìn)行重復(fù)的鉆孔和灌漿作業(yè)，直到灌漿處理完成。通過這種逐段灌輸漿液的方法，不會(huì)出現(xiàn)漿液環(huán)繞灌漿塞從而導(dǎo)致的漿液反出現(xiàn)象。同時(shí)，由上而下的依次灌漿，成功的將上段的裂隙進(jìn)行填充堵塞，增大灌漿處理后大壩工程的強(qiáng)度。隨漿液逐漸深入，自上而下每段壓力有序增加。這種灌漿的方式，更準(zhǔn)確的將漿料用量計(jì)算出來。但該種灌漿法也存在弊端，如分段灌漿過程中，需要在灌漿后等待漿液凝結(jié)，加長(zhǎng)了工期，這種灌漿方式還會(huì)導(dǎo)致孔的傾斜。

4.2自下而上分段法

先鉆孔到原定深度，然后從下端開始向上灌漿。這種方法不需等待漿液凝結(jié)，鉆孔和灌漿分別進(jìn)行，減少工序交叉，提高了機(jī)械使用效率和施工效率。

4.3綜合分段灌漿法

綜合4.1和4.2中介紹的方法，在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境和鉆孔深度要求大，通過一種方式難以完成要求的工程中，這種方法發(fā)揮了巨大作用。

4.4孔口封閉自上而下灌漿法

這種方法是4.1中方法的改進(jìn)，通過安放孔口封閉期，然后再按照自上而下順序分段灌漿。這種方法解決了原來需要等待漿凝的弊端。此法的每段孔可以自行重復(fù)灌漿，有效堵塞裂隙空洞。鉆孔和灌漿結(jié)合，方便協(xié)調(diào)工作，提高效率。這種方法成孔的孔徑小，降低了成本，增大了效率，工期較短。

5.結(jié)語

帷幕灌漿的發(fā)展極大推動(dòng)了我國(guó)水利工程的建設(shè)，但是必須要解決發(fā)展帶來的質(zhì)量不高的矛盾，深入探究帷幕灌漿的施工方法，更為妥善的解決大壩工程滲漏的問題。

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