帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理中的應(yīng)用

商 坡

（山東省寧陽縣水利工程公司，山東 寧陽 271400）

1 帷幕灌漿防滲加固設(shè)計分析

帷幕灌漿防滲加固設(shè)計主要是針對壩體與周邊建筑物的相互滲透進(jìn)行分析,并對其變形、裂縫等現(xiàn)象做出科學(xué)處理，以達(dá)到減少水庫大壩滲漏水的目的。在施工過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定規(guī)范要求做好灌縫護(hù)壁封堵工作、防滲漏等措施，并根據(jù)實際工況合理選用鉆機(jī)及設(shè)備,以提高施工效率和質(zhì)量。通過對水庫工程實際情況的分析, 我們發(fā)現(xiàn)帷幕灌漿施工技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢, 可以有效減少水庫大壩滲漏水現(xiàn)象。因為帷幕灌漿施工技術(shù)的優(yōu)點是施工效率高、成本低,而且具有較好的經(jīng)濟(jì)性，因此在水庫大壩防滲加固中得到了廣泛的應(yīng)用。但是帷幕灌漿施工技術(shù)也有其不足之處,如鉆孔深度較小,對壩體材料要求比較高等，并且由于鉆進(jìn)過程中會產(chǎn)生一定量水壓力差、動液面流速較慢等問題，這導(dǎo)致注縫出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象而影響到整個工程效果和質(zhì)量。

1.1 帷幕設(shè)置

該水庫壩基工程應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雙排灌漿帷幕, 在水庫大壩進(jìn)行帷幕灌漿施工時,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的要求,對防滲材料、設(shè)備和方法等方面進(jìn)行有效控制。其中整個灌漿帷幕的設(shè)置中其深度范圍為55～60 m，其具體的施工工藝為:先進(jìn)行防滲體層鋪設(shè),之后將整個帷幕灌漿材料鋪設(shè)到大壩壩面上, 接著在鉆孔灌注水泥砂漿以及混凝土，接著進(jìn)行鉆孔灌注。在整個施工過程中, 應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的要求, 對防滲體層鋪設(shè)厚度、孔徑以及混凝土強(qiáng)度等方面都要有一定的控制?；谏鲜雒枋鲠∧还酀{施工工藝見圖1。

圖1 帷幕灌漿施工工藝

1.2 左、右壩肩帷幕

在大壩防滲加固處理中, 帷幕灌漿施工是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),對于水庫壩體穩(wěn)定性具有重要作用。左、右壩肩帷幕的防滲加固效果比較好,大壩蓄水后,由于壩體填土覆蓋層厚薄變化小、透水性強(qiáng)等特點直接影響水庫的穩(wěn)定安全，其之間7 ～14 m 的碎裂石灰?guī)r層，而該巖層的滲透系數(shù)為4.923 m,屬于軟弱土層,粘性土和松散砂卵石、淤泥質(zhì)粉砂巖等均較易發(fā)生滲流問題，因此在水庫大壩防滲施工中必須嚴(yán)格控制帷幕灌漿工程質(zhì)量。另外,灌漿施工應(yīng)當(dāng)在內(nèi)坡一級平臺上進(jìn)行,并且在壩體中部部位、河床部分以及帷幕灌漿的施工過程中, 要嚴(yán)格控制各段鉆孔壁與護(hù)砌之間出現(xiàn)裂縫問題。

2 帷幕灌漿工藝技術(shù)

2.1 施工工藝流程

單孔灌漿工藝是目前水庫大壩防滲加固的主要施工工藝，其具有顯著優(yōu)勢,在實際工程應(yīng)用中，通過對單孔灌漿技術(shù)進(jìn)行分析和研究發(fā)現(xiàn)，該方法不僅可以有效提高壩體穩(wěn)定性、保證下游地下水水位不受影響，并且不需要引排泄流槽及其他設(shè)備投入資金等，同時還能實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性承載力。單孔灌漿工藝具體流程見圖2。

圖2 單孔灌漿工藝具體流程

2.2 鉆孔技術(shù)

鉆孔施工中,必須對注漿管柱的尺寸、位置和數(shù)量進(jìn)行確認(rèn)，在灌漿過程中將注入一定量的水泥砂子作為止水劑，在注漿的過程中,需對灌縫位置進(jìn)行嚴(yán)格控制,同時還需要做好相關(guān)檢測工作[1]。同時應(yīng)保證泥皮具有較好地流動性及良好粘結(jié)性，并確保泥餅進(jìn)入管道內(nèi)時與壓氣管內(nèi)空氣充分混合均勻后才能將壓力轉(zhuǎn)移到灌縫處，防止出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)鉆孔深度不超過2 m，設(shè)計標(biāo)高以及施工圖紙要求值時,應(yīng)對注漿管柱的位置進(jìn)行檢查和驗收工作。鉆孔施工工藝見圖3。

圖3 鉆孔施工工藝

鉆孔技術(shù)中最重要的就是鉆孔偏斜率的計算，其斜率具體可以通過連續(xù)分段測斜的方法進(jìn)計算鉆孔偏斜率，具體見圖4。具體的偏距計算見公式(1)：

圖4 鉆孔偏斜的水平投影與立面投影示意

鉆孔立面投影長度計算見公式(2):

鉆孔偏斜的方位角計算見公式(3):

鉆孔偏斜率計算見公式(4):

鉆孔的偏斜角計算如公式(5)所示:

鉆孔技術(shù)在實際應(yīng)用中，首先要進(jìn)行空位測放和鉆機(jī)就位工作，并且在鉆進(jìn)過程中要不斷對孔壁和護(hù)筒進(jìn)行加固,從而有效的防止壩基出現(xiàn)滲流情況,進(jìn)而保證大壩主體結(jié)構(gòu)安全。另外根據(jù)灌漿的實際情況,對鉆孔進(jìn)行合理布置，確保注水壓力能夠滿足大壩運行維護(hù)和防滲漏要求，確保注漿效果,在施工中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制灌漿壓力, 保證鉆進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)能夠滿足大壩運行維護(hù)和防滲漏要求。此外針對帷幕灌縫處地質(zhì)條件、地質(zhì)變化以及裂縫出現(xiàn)等問題采取相應(yīng)處理措施，保證帷幕灌漿施工順利進(jìn)行,提高水庫大壩運行安全度，促進(jìn)水利水電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其次是混凝土蓋板層鉆進(jìn)和孔口管埋設(shè)工作，在灌漿施工中應(yīng)當(dāng)做好注漿材料的選擇,確保其具有良好性能,同時還需要注意對注水嘴進(jìn)行密封,以防止?jié)B漏問題出現(xiàn)。最后是混凝土灌縫的施工, 在工程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求, 確?？卓诔叽绾臀恢媚軌驖M足大壩運行維護(hù)及防滲漏等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求, 同時還需要注意施工中的質(zhì)量問題,保證帷幕灌漿工程能夠順利進(jìn)行[2]。

3 帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩防滲加固的實驗分析

帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩防滲加固中的應(yīng)用,主要是通過對鉆孔器與噴射混凝土進(jìn)行對比,從而確定該工程壩址內(nèi)地下水情況,進(jìn)而分析其水頭位置。帷幕灌漿施工技術(shù)作為水利水電開發(fā)項目中的重要環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接關(guān)系到工程項目的安全性與可靠性,因此在水庫大壩防滲加固處理過程當(dāng)中應(yīng)用十分必要。以下為該水庫工程帷幕施工情況。

3.1 單元工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)及情況

水庫大壩防滲加固過程中，質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)是其整個工程能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵，它不僅決定著灌漿施工方案、灌注工藝及成孔效果是否符合要求和設(shè)計規(guī)范等問題，還對水庫大壩的整體施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響[3]。水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各個單位工程施工質(zhì)量具體情況見表1。

表1 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各單位工程評定匯總

由表1 可以看出, 該水庫帷幕灌漿施工中各單元工程質(zhì)量全部都合格,整體質(zhì)量都處于穩(wěn)定狀態(tài),水庫大壩防滲漏水工作效果明顯。但是由于帷幕灌漿施工過程中存在諸多不確定因素, 導(dǎo)致部分部位出現(xiàn)不同程度的問題，如:結(jié)構(gòu)體系斷裂、巖體破碎等現(xiàn)象[4]。

3.2 單位耗灰量計算

根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),對大壩滲漏情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)灌漿過程中的耗灰量較高。水庫大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿各分段分排序單位的耗灰量匯總結(jié)果見表2。

表2 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿單位耗灰量匯總

3.3 孔透實驗結(jié)果

在帷幕灌漿施工過程中, 首先需要對孔口周圍進(jìn)行透水檢查, 并根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定是否存在滲漏問題。其次是要嚴(yán)格控制鉆頭的水平和鉆桿的垂直度，保證鉆桿垂直度能夠達(dá)到設(shè)計要求,同時要嚴(yán)格控制漿液質(zhì)量,避免出現(xiàn)孔壁失穩(wěn)現(xiàn)象。再次就是對于已經(jīng)進(jìn)入水庫壩身之中出現(xiàn)裂縫、松動等現(xiàn)象時必須立即停止作業(yè)，并且及時處理堵塞通道而造成返工，最后便是在注漿完成后需做好灌縫封堵工作防止發(fā)生滲流破壞孔口, 并根據(jù)具體施工情況確定是否需要補(bǔ)水進(jìn)行排空排氣。目前灌漿孔進(jìn)行檢查的常用方法就是以孔總數(shù)的10%來進(jìn)行檢測, 同時還需在注漿完成后對孔口進(jìn)行封堵, 并根據(jù)實際情況確定是否需要補(bǔ)水,如果出現(xiàn)滲流問題就必須停止灌漿[5]。本研究實例中，帷幕灌漿施工中各部分壓水結(jié)果見表3。

表3 帷幕檢查孔壓實驗結(jié)果

4 結(jié)論

綜上所述，帷幕灌漿施工技術(shù)是水庫大壩防滲加固的主要手段, 其在實際工程中被廣泛應(yīng)用于各類水利樞紐以及泄水建筑物，其對水庫大壩防滲加固的質(zhì)量有著直接影響。水利樞紐工程地下空間較為廣闊,且具有一定復(fù)雜性。在實際施工過程中,由于地質(zhì)條件、地層巖性以及水文情況等諸多因素都會引起帷幕灌漿出現(xiàn)各種問題，影響到灌漿質(zhì)量。因此，必須要對帷幕灌注施工技術(shù)進(jìn)行深入研究, 以確保其在水庫大壩防滲加固中的實際應(yīng)用效果，同時對水庫大壩的實際運行狀況進(jìn)行有效改善,以保證水利工程能夠安全可靠地投入使用。本研究就針對該類鉆孔鑿板灌注樁進(jìn)行分析和探討來確保高效安全地將帷幕防滲加固處理工作落到實處，并通過實驗驗證,最終得出結(jié)論。認(rèn)為該方法可以有效地提高鉆孔灌注樁的整體施工質(zhì)量,為水庫大壩防滲加固工作提供便利。