水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)分析

李根旺 史冠軍

（1.四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610000；2.史冠軍，江蘇科興項目管理有限公司，江蘇 南京 210000）

在水電站工程大壩項目建設(shè)的過程當(dāng)中，為了在最大程度上提升建設(shè)水平，有效地減少壩基和兩岸巖土體滲流量，避免出現(xiàn)滲漏方面的損失，有效地采取水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)是十分必要的。該項技術(shù)在水電站大壩工程建設(shè)的過程當(dāng)中有著極其廣泛的應(yīng)用，主要是利用一排或者是多排連續(xù)鉆孔實施灌漿作業(yè)，從根本上保障滲透的穩(wěn)定性。水電工程項目建設(shè)過程當(dāng)中所采取的帷幕灌漿技術(shù)有著十分強的專業(yè)性特征，可以有效地運用在深孔帷幕灌漿施工難度比較高的水電站大壩工程項目中，進而避免在施工建設(shè)的過程當(dāng)中出現(xiàn)埋鉆、燒鉆、夾鉆、鉆具折斷以及脫落等不良事故[1]。另外，工程建設(shè)過程當(dāng)中，如若孔深、孔斜等相關(guān)指標(biāo)沒有達到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和要求，那么就不能夠保證最終的防滲透效果，所以必須要對帷幕灌漿施工技術(shù)進行更加深度的研究和分析，從而確保水電站大壩的安全平穩(wěn)運行，降低事故的發(fā)生率，減少經(jīng)濟損失。

1 深孔帷幕灌漿施工技術(shù)概述

現(xiàn)代化經(jīng)濟社會的快速發(fā)展帶動了多個行業(yè)以及產(chǎn)業(yè)的誕生和發(fā)展，水電站也在時代的發(fā)展背景之下應(yīng)運而生，與此同時，為了滿足社會發(fā)展的用水需求，水資源開發(fā)利用率也處于不斷上升的趨勢，水電站數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模持續(xù)加大，全方面地滿足了社會的多方面需求，維護了社會的正常平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。對于水電站大壩建設(shè)工程項目來說，在建設(shè)的環(huán)節(jié)當(dāng)中采取深孔帷幕灌漿施工技術(shù)有著極高的應(yīng)用價值，能夠提升大壩基礎(chǔ)防滲漏效果，確保水電站工程大壩的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

深孔帷幕灌漿一般情況下都是作用在大壩基巖中鉆孔以及高壓灌注水泥漿液的環(huán)節(jié)當(dāng)中，通過水泥漿液對基巖裂縫部位進行有效的填充和加固，從而構(gòu)建形成了地下防滲漏墻，起到了封閉或者是堵塞地下水通道的作用，密封效果良好，能夠有效地隔絕水滲漏。此種施工技術(shù)能夠從根本上解決大壩上游水庫中水體以及地下水向基巖滲漏現(xiàn)象，并在技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中，產(chǎn)生滲透和揚壓兩種不同的破壞力，在兩種破壞力的作用之下，大壩會呈現(xiàn)出向上抬舉的狀態(tài)，甚至大壩的基礎(chǔ)部位會受到嚴(yán)重?fù)p壞。水電站大壩工程項目在早期的建設(shè)過程當(dāng)中受到了多方面因素的限制，尤其是大壩施工技術(shù)的限制，導(dǎo)致整個大壩的帷幕灌漿規(guī)模比較小，并且鉆孔深度較淺，通常情況下難以滿足施工的建設(shè)需求，達不到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[2]。隨著水電站大壩技術(shù)的快速發(fā)展，以及大壩基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和要求的不斷提升，深孔帷幕灌漿施工技術(shù)受到了高度的重視，并且應(yīng)用范圍越來越廣，應(yīng)用效果也得到了充分的肯定，在水電站大壩工程項目建設(shè)的過程當(dāng)中有著重要的價值意義。

通常情況下，水電站大壩的帷幕灌漿應(yīng)當(dāng)維持在100m 以內(nèi)，如果項目的孔深超出了100m，那么則被定義為“深孔帷幕灌漿”，其主要的施工技術(shù)流程為：（1）根據(jù)具體建設(shè)要求，定位并鉆孔；（2）鉆進成孔，同時開展跟蹤測斜，有效地保持鉆進的方位；（3）沖洗鉆孔部位，同時開展壓水試驗；（4）灌漿作業(yè)；（5）等待漿液凝固。水電站壩基深孔帷幕灌漿施工過程當(dāng)中所承受的孔深會更大，有著施工難度高以及專業(yè)水平要求高和施工工藝控制要求嚴(yán)格等多方面特征。例如，在進行鉆孔作業(yè)的環(huán)節(jié)當(dāng)中，如若鉆孔方位把握不準(zhǔn)確，那么極有可能會出現(xiàn)鉆孔方向偏斜的狀況，此時將會進一步加大深孔帷幕灌漿鉆孔輔助的作業(yè)量，使得施工的時間進一步延長，投入的時間以及人工、資金成本也會更多。另外，鉆孔作業(yè)所需要運用到的鉆具時常會發(fā)生被卡埋以及擠壓等問題，這就要求作業(yè)的過程當(dāng)中必須要嚴(yán)格地按照相關(guān)規(guī)章制度以及施工流程開展作業(yè)，充分地保證處理工作的有效性，在最大程度上滿足鉆孔作業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本篇文章著重分析了水電站壩基帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用情況。

2 水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用要點分析

根據(jù)水電站壩基深孔帷幕灌漿的具體特征以及建設(shè)難點等，必須要結(jié)合項目建設(shè)的實際情況，開展灌漿方面的實驗，確保最終的灌漿方案能夠滿足項目建設(shè)的多方面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求，在最大程度上保證建設(shè)的各個工序都能夠得到順利的實施，確保防滲加固效果得到提升。從整體上看，水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)主要有以下幾個應(yīng)用要點：

2.1 灌漿試驗

水電站壩基對于整個水電站工程項目都有著極其重要的作用，必須要有效地提升水電站壩基處理技術(shù)，所以，在建設(shè)的前期階段，要嚴(yán)格按照項目的具體情況以及工程地質(zhì)環(huán)境和施工技術(shù)條件等多方面情況，采取最為科學(xué)有效的灌漿工藝，嚴(yán)格地計算出最終的灌漿參數(shù)，全方面確保深孔帷幕灌漿的處理水平和質(zhì)量。水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)在正式應(yīng)用之前，必須要展開灌漿試驗，其主要具有如下施工要點：（1）利用帷幕灌漿試驗，準(zhǔn)確地把握水電站壩基不同巖層的滲透性以及可灌性；（2）結(jié)合項目的具體施工特征以及地質(zhì)環(huán)境等多方面因素選取最為科學(xué)有效的施工工藝技術(shù)，確定具體的施工工序流程，按照項目實際特征，應(yīng)用最為科學(xué)的灌漿材料，并確定漿液配合比；（3）按照設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和需求，確定最終的施工參數(shù)并開展灌漿試驗，對技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中漿液存在的有效擴散半徑進行全方面的研究和分析，并充分地論證水電站壩基深孔帷幕灌漿的相關(guān)設(shè)計參數(shù)，存在不合理的情況時，要提出針對性的建議和解決方案，確保灌漿試驗開展的有效性[3]。（4）在水電站壩基深孔帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用的過程當(dāng)中會存在多方面的問題，例如，鉆孔偏斜、鉆夾、鉆具受損等多種不良情況，應(yīng)當(dāng)在整個施工方案開展之前，制定科學(xué)合理的預(yù)防措施，充分地保障項目建設(shè)進度和建設(shè)質(zhì)量。

2.2 灌漿工序

在灌漿操作過程當(dāng)中，必須要始終遵循縮小孔距兼顧合理性的原則，根據(jù)項目的實際建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，選取科學(xué)有效的灌漿施工工序和技術(shù)，在最大程度上保證最終的灌漿施工效果，主要涉及以下兩點注意事項。

首先，在灌注漿液環(huán)節(jié)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)逐漸地加密，從而確保灌漿壓力得到逐步的提升，進一步增強漿液擴展范圍和凝結(jié)的密實度。另外，可采取壓水實驗，有效地檢查上一個鉆孔最終的灌注效果。如果建設(shè)項目的地質(zhì)環(huán)境相對來說較為復(fù)雜，排序較多時，例如有兩排排序，那么應(yīng)當(dāng)優(yōu)先下游排；如若排序達到了三排及其以上，那么應(yīng)當(dāng)優(yōu)先施工邊排，再檢查中間排[4]。

其次，要充分地提升灌漿水平，保障灌漿的合理性，在施工的環(huán)節(jié)當(dāng)中，及時地做好處理工作，以便于后續(xù)灌漿作業(yè)擁有較好的便利性，避免出現(xiàn)不良影響，從而延誤整個建設(shè)周期。例如，在進行大壩灌漿施工作業(yè)的過程當(dāng)中，通常情況下必須要先進行壩基固結(jié)灌漿施工，在該施工步驟結(jié)束之后，再開展帷幕灌漿以及接觸灌漿作業(yè)，確保上述環(huán)節(jié)操作無誤，操作效果得到保障時，才能夠開展壩體接縫灌漿作業(yè)。

通常情況下，針孔后沖洗并且完成壓水試驗之后，才能夠開展單一孔的工序，并且灌漿的相關(guān)參數(shù)必須要結(jié)合試驗的最終結(jié)果來進行確定，確保終孔以及封孔工作能夠順利地完成。分段灌漿主要有三種不同的操作方式，分別是自上而下、自下而上和綜合分段措施，結(jié)合漿液具體的流動路線可劃分成兩種不同的施工方式，分別是純壓式以及循環(huán)式[5]。在這當(dāng)中，純壓式灌漿主要指的是把漿液灌入到鉆孔當(dāng)中去之后，漿液不會再返回到灌漿泵當(dāng)中去，此種方式能夠充分的保障灌漿的有效性，將也不會再滲漏，然而，采取這種方式也具有一定的劣勢，例如，在作業(yè)的過程當(dāng)中已經(jīng)灌注到鉆孔當(dāng)中的灌漿管，由于出現(xiàn)了故障堵塞的現(xiàn)象，壓力表會進而引發(fā)故障現(xiàn)象。這對于最終的灌漿結(jié)果是極其不利的，不能夠良好地判斷灌漿是否結(jié)束，出現(xiàn)這種情況必須要做進一步的檢查，進而導(dǎo)致施工進度受到延誤。又例如鉆孔當(dāng)中，一部分漿液在灌注的過程當(dāng)中流動的速度極其緩慢，不能夠有效地預(yù)測漿液是否已經(jīng)到達了鉆孔的底部部位，而流動速度緩慢，也容易堵塞縫口[6]。所以，在進行灌漿施工的整個過程當(dāng)中，必須要對管路進行全方面的檢查，防止出現(xiàn)堵塞以及設(shè)備故障的現(xiàn)象，充分地保障灌漿質(zhì)量能夠滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)式灌漿方式主要指的是漿液在進入鉆孔機中后，能夠返回到灌漿泵當(dāng)中，并持續(xù)開展循環(huán)。然而，此方式有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及操作流程繁瑣的特征。如果項目的孔深持續(xù)增大之后，施工的難度將會更高，對于施工控制要求較為嚴(yán)格，因此，在該項目灌漿技術(shù)施工的過程當(dāng)中，必須要做好相應(yīng)的處理工作，針對一部分項目建設(shè)所面臨的復(fù)雜地層，灌漿區(qū)域當(dāng)中有著多種類型的裂縫，為了充分地達到項目的灌注要求，一般情況下，要應(yīng)用粘度較低的稀漿采取灌注施工。

3 事故處理

根據(jù)水電站大壩項目過往的實踐經(jīng)驗對水電站壩基深孔帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中存在的主要事故以及處理措施進行總結(jié)分析：

3.1 鉆孔偏斜問題

在進行深孔帷幕灌漿施工的環(huán)節(jié)當(dāng)中，要重點關(guān)注鉆孔孔斜控制，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，把控鉆孔的偏斜程度，施工過程當(dāng)中，通常應(yīng)用鉆機四角錨固以及加長導(dǎo)具等方式，另外還采取測斜儀對鉆孔鉆進過程當(dāng)中的偏斜度進行檢測。通常情況下，孔深越小，在100m以下，偏斜程度就越好控制，如果孔深在100 m 以上，那么偏斜的控制難度將會進一步加大。對于此種現(xiàn)象，在立足于項目的基礎(chǔ)之上，有效地把控并縮小灌漿孔設(shè)計間距，從而消除掉個別孔孔斜所帶來的不良影響。在進行鉆孔作業(yè)的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)有效地把控鉆壓以及轉(zhuǎn)速，確保其處于合理的范圍之內(nèi)。

3.2 “鑄鉆”問題

深孔帷幕灌漿施工技術(shù)對于水泥漿液有一定的要求，如若采取普通的水泥漿液，“鑄鉆”問題的發(fā)生率將會持續(xù)升高。根據(jù)研究的結(jié)果來看，這主要是和水泥漿液的具體類型有極大的關(guān)聯(lián)，一般要應(yīng)用濕磨細(xì)水泥。除此之外，要結(jié)合實際情況選擇合適的鉆頭，有效地減小鉆頭和鉆桿的間隙，不斷增大漿液在孔內(nèi)環(huán)狀間隙上返速度，在最大程度上避免出現(xiàn)“鑄鉆”問題。

3.3 孔口滲水問題

在深孔帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用的具體過程當(dāng)中，極有可能會出現(xiàn)孔口涌水的問題，此種事故類型較為常見，出現(xiàn)該現(xiàn)象時要及時地采取處理措施，首先對涌水壓力和具體流量進行科學(xué)的測量，在進行灌注的環(huán)節(jié)當(dāng)中，始終把設(shè)計灌漿壓力與涌水壓力作為關(guān)鍵的衡量指標(biāo)，有效地控制灌漿壓力。除此之外，結(jié)合實際情況，適當(dāng)?shù)貞?yīng)用灌漿栓塞孔口阻漿，在其凝固8-12 小時之后，能夠有效地提升涌水孔段灌漿效果。

3.4 回漿變濃問題

此類問題的解決方式，一般情況下是更換原比級的新鮮漿液，如果在更換之后，效果仍然得不到保障，可利用濕磨細(xì)水泥進行替換。此種水泥類型的應(yīng)用，基本上能夠解決深孔帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用過程當(dāng)中存在的回漿變濃問題。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)代化社會的快速發(fā)展，在水電站工程項目建設(shè)的過程當(dāng)中，深孔帷幕灌漿施工技術(shù)得到了極其廣泛的應(yīng)用，有效地解決了水電站壩基防滲加固方面所面臨的問題，應(yīng)用的效果較為良好。在該技術(shù)施工的環(huán)節(jié)當(dāng)中，由于鉆孔的深度比較深，并且面臨的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，所以容易引發(fā)多種類型的質(zhì)量問題，必須要結(jié)合實際情況開展科學(xué)有效的灌漿試驗，進一步確定合理的灌漿參數(shù)，嚴(yán)格地按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展各項施工工序，并做好質(zhì)量檢查工作，確保技術(shù)應(yīng)用的最終效果。