水庫大壩防滲帷幕灌漿工程施工工藝研究

李國信

佛山市南海區(qū)西樵鎮(zhèn)樵翰水利投資建設有限公司 廣東 佛山 528000

水利工程易受技術條件和施工環(huán)境等因素影響，而出現(xiàn)大壩滲漏的問題，但水庫大壩為城市防護重要屏障，若發(fā)生失穩(wěn)的情況，不僅會對民眾生命安全和財產安全產生影響，而且會危害到社會秩序穩(wěn)定，故保障好水庫大壩安全穩(wěn)定尤為重要。帷幕灌漿工程為水庫大壩防滲施工常用技術，其具有施工便捷和造價低等優(yōu)勢，能盡可能提高大壩穩(wěn)定性，降低滲漏問題出現(xiàn)可能性。

1 防滲帷幕灌漿概述

由于水利工程對自然環(huán)境依賴程度較大，不同地方地質環(huán)境存在差異，加之大部分的地質環(huán)境存在承載能力偏弱、穩(wěn)定性不足等現(xiàn)象，而致水利工程地基出現(xiàn)不規(guī)則的沉降問題，最終引發(fā)滲漏。因此，在建設水利工程時，往往會通過帷幕灌漿工程（施工工藝如圖1所示）來解決滲漏這一問題，其消耗量小，且具有顯著的防滲效果，故多用在大壩滲水預防中。同時，通過帷幕灌漿這一方式處理大壩防滲問題，可更好地控制工期，獲得明顯的施工成效，已成為水利工程地基防滲處理重要的手段，對工程安全運行起著保障性作用。帷幕灌漿工程具有實用性強、安全性強和經濟性好等優(yōu)勢[1]。第一，強實用性。在水產業(yè)及農業(yè)發(fā)展、排澇防洪、飲水安全保障中，水利工程發(fā)揮著重要性作用，能對水資源應用等問題進行有效解決。而通過帷幕灌漿工程，能在保證水利工程建設質量的同時，充分發(fā)揮其在工程安全運行中的功能。第二，強安全性。在運用帷幕灌漿工程施工時，首先需詳細勘察施工現(xiàn)場，之后在分析實際情況的基礎上制定施工的方案，以適宜帷幕孔為鉆孔的位置。同時，需要明確灌漿適宜壓力，且依據不同的地質環(huán)境調整灌漿的壓力，嚴格控制施工技術各參數，故能保證工程建設的安全性和質量。第三，優(yōu)經濟性。當制定完帷幕灌漿工程的施工方案之后，需要以工程設計、施工要求為依據，實施鉆孔和灌漿等操作，在灌漿原料凝固之后，則可和周邊的土體構成完整結構，故具備施工便捷和成本低等優(yōu)勢，有著廣泛的應用范圍。

2 水庫大壩防滲帷幕灌漿工程施工工藝

2.1 鉆孔

2.1.1 孔位測放及鉆機就位

在進行孔位測放時，需要使用水準儀、全站儀和鋼卷尺等儀器進行放線引點操作，當測放之后，在各孔位上進行鉆眼及鋼筋鍥入，并用油漆標識出孔序和孔號等。在鉆機平臺就位后，需要使用水平尺校準鉆機底座，當與標準相符之后用螺栓固定，固定時需保證鉆機保持水平和穩(wěn)固，且天車、立軸和鉆孔要保持三點一線方可。

2.1.2 鉆進混凝土蓋板層和埋設孔口管

由于廊道底板混凝土的厚度存在差異，加之混凝土的蓋板層較厚重，故在埋設孔口管時，需將深度嚴格控制到1m-2m。在開孔時，需要選擇孔徑110m、下Φ91mm的孔口管。另外，在進行孔口管鉆設時，需先將0.5:1水泥濃漿壓入到孔中，后進入孔口管內，在完成角度校正后實施固定待凝[2]。

2.1.3 基巖鉆進

以XY-2型的地質鉆機實施鉆進，先導孔和檢查孔孔徑分別為75mm、91mm，用金剛石實施回轉鉆進操作，取樣深度在1.8m以上，完成取芯處理及巖芯保存之后，及時進行裝箱、編錄和照相。將其他的試驗孔孔徑設為59mm，經復合片實施全斷面鉆進，無需進行巖芯保留。

2.2 沖洗鉆孔和裂隙

鉆孔沖洗是指運用壓縮空氣和水、清水，對孔壁巖粉、孔底沉淀的巖屑等污染物進行沖洗，將其沖到孔外，以確保順利注入漿液的操作。在鉆孔工序中，沖孔為重要環(huán)節(jié)，是保護孔口、避免異物或者污水進入孔內的有效途徑。裂縫沖洗則是在壓力水作用下，將松軟風化的泥質物或者巖石裂隙等沖出孔外。在沖孔時，可通過脈動壓水的方式進行，壓力是灌漿壓力80%，在1.0MPa以下。在沖洗的回水變清后，需要再持續(xù)進行10min后再停止，若是單孔沖洗，需將時間控制到20min之內或者是回水澄清后[3]。

2.3 壓水試驗

壓水試驗是指在鉆孔的試驗段壓入清水，于相應的時間內，以壓入水量、施加壓力大小為依據，計算巖體透水性，以掌握裂隙發(fā)展情況的一項試驗。針對檢查孔和先導孔壓水試驗，往往運用單點法，通過從上到下分段循環(huán)灌漿法、孔口封閉式灌漿法實施帷幕灌漿，普通灌漿孔可通過簡易壓水的方式進行，但流態(tài)分析檢查孔和具備精準要求檢查孔及先導孔，需要通過三級壓力五點法進行壓水。在進行壓水試驗時，需要將壓力控制為灌漿壓力80%，每5min測讀一次壓入的流量，并以最后流量的測量值為計算的流量，以保證與技術要求相符。

2.4 制漿

針對水泥灌漿，以純水泥漿液最為常用，采用材料以水泥、水為主，以實際需求為依據，添加膨潤土、砂石和粉煤灰等摻合料。在施工時，需在考慮水庫大壩具體情況的基礎上，選擇適宜材料，以普通硅酸鹽水泥較為常見，以高速攪拌機作為漿液拌制設備，制漿時先加水后加水泥，以漿液類型、攪拌機性能為依據，明確攪拌的時間，一般需要達30s以上。對于制漿的完成時間到使用時間，需要控制在4h以內，且漿液的溫度要控制在40℃以內。在進行制漿施工時，制漿站用以0.5:1比例為依據，進行水泥漿液配制，且各機組要根據具體的情況進行漿液濃度配制，當使用之前要進行過篩處理。同時，在靠近配料臺位置需要設置輸漿泵，以減少漿液浪費并降低堵管的頻率。

2.5 帷幕灌漿

（1）帷幕灌漿為孔內循環(huán)方式，采取孔口封閉和由上至下封端灌漿的模式，孔底和射漿管間距離應在0.5m以內。在進行帷幕灌漿時，應以下游排、上游排的步驟進行，且同一排相鄰次序孔間，后序排第一序孔與其關聯(lián)位置的前序排最后次序孔間隔高差應在15m及以上，每一排的帷幕灌漿需要按照Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔這幾個步驟進行。（2）針對帷幕灌漿的施工分段，一是高程在2047m以下的一段和二段，段長分別為3m和5m；二是高程在2047m以上的一段和二段，此區(qū)域段長要以孔的深度為依據進行調整，最大段長應在8m以內。倘若無混凝土的蓋板，需以一段為3m、其余各段為5m的原則進行分段。（3）在實施帷幕灌漿時，每一單元選一個序孔，將其作為先導孔，經先導孔測定地下水位并作為此單元代表，孔內水位需控制為5min/次。若水位連續(xù)兩次降低速度在5cm/min之內，需要以最終觀測值為地下水位值，并將此水位值作為這一單元水柱壓力起算的零線。（4）在施工前，需要對先導孔進行聲波測試操作，每20cm設一測點，從而為描述、編錄標準巖芯創(chuàng)造有利條件。（5）在施工時，需要將底界深入不透水層控制到3m-5m。在實施最后一段的灌漿操作時，倘若簡易壓水的透水率在3Lu及以上，或者灌漿的單耗灰量在50kg/m，則需要將此情況詳細反映至設計院和監(jiān)理的工程師。帷幕灌漿施工重要參數如表1所示。

2.6 封孔

在實施水庫大壩帷幕灌漿施工時，在規(guī)定壓力范圍內，當灌漿孔段注入率在1L/min以內時，需要繼續(xù)灌漿至1h后，方可順利完成灌漿施工。在封孔時，可選擇全孔壓力封孔法，經射漿管置換孔內的余漿，換為0.5:1濃漿，封閉孔口，用濃漿進行純壓灌漿封孔操作。

3 水庫大壩防滲帷幕灌漿工程施工注意事項

3.1 表面冒漿

在進行帷幕灌漿施工時，壩體可能會面臨表面冒漿問題，此時，需要及時降低壓力，當確保無壓力時再實施灌漿操作。另外，需要對冒漿變化進行詳細觀察，并做好觀測及記錄工作，及時封堵冒漿點，以防漿液發(fā)生大量滲漏等情況，倘若漿液的濃度不夠進行封堵操作，需及時增加漿液的濃度。

3.2 鄰孔串漿

在進行灌注時，經常會出現(xiàn)鄰孔串漿情況，為盡可能避免這一現(xiàn)象，在進行灌漿孔灌注時，可增加一臺設備灌注串漿孔。倘若沒有增加設備的條件，可以先用橡膠塞將串漿孔封死，當灌漿孔完成灌注之后，以掃孔方式灌注串漿孔。不過，在掃孔時，應避免漏出非灌漿段漿材，可以先選擇膠塞封堵隔離串漿孔非灌漿段。

3.3 大量耗漿

在灌漿時，極易出現(xiàn)漏漿集中區(qū)域，如裂縫較大位置和斷裂結構等。于帷幕灌漿而言，施工重點之一即為封堵這些區(qū)域，避免漿液出現(xiàn)大量浪費現(xiàn)象，在確保帷幕有效使用的同時，提高灌漿質量。對此，可以通過下述措施，對大量漏漿問題進行解決：通過間歇灌漿方式，首先進行水泥灌注，第一次的灌注量保持在5t-10t間，第二次灌注4t-8t，之后靜置以等待水泥凝固。在10h之后，可再次灌注，經此方式循環(huán)，直至孔洞內壓力與灌漿壓力相符為止。倘若出現(xiàn)耗漿量過大，且灌注了一段時間后，仍沒有注漿量減小跡象，且孔內壓力不便，則可以考慮在砂漿泵內摻入砂或增加水玻璃，以促進漿液濃度提高。

3.4 灌漿中斷

在施工時，倘若出現(xiàn)機器損壞、停電等意外的情況，致灌漿作業(yè)不能繼續(xù)進行時，需要首先找到中斷原因，采取針對性措施，以達到灌漿恢復的目的。倘若灌漿的中斷原因過于復雜，半小時內不能恢復，則需立刻進行鉆孔沖洗，在解決存在問題之后再實施灌漿。若無法獲得較佳的沖洗效果，可通過掃孔方式展開沖洗。當灌漿恢復后，需保證注入率和中斷前是基本相似的，且灌漿液需要選擇中斷前比級，直至完成灌漿。

3.5 回漿濃度增加

在灌注時，倘若回漿濃度增加，需選擇一致水灰比新漿液實施施工，若選擇新漿液后，此情況仍沒有改善，需于灌注半小時后停止，并無需再次灌注。

3.6 安全管理

為確保施工安全進行，需制定安全管理的制度，以工程要求為依據，設定出安全管理的小組，確保施工期間安全管理各項工作。從技術層面來看，在施工之前，要求安全管理的小組以工作具體情況為依據，切實進行技術交底工作，并在施工時加大安全監(jiān)督力度，當出現(xiàn)安全問題時，需要及時處理和解決。

4 水庫大壩防滲帷幕灌漿工程施工質量控制

4.1 原材料控制

在水庫大壩帷幕灌漿施工質量控制中，原材料選擇起著直接影響作用，故需要做好原材料控制工作。在監(jiān)管原材料時，監(jiān)理方應以擇優(yōu)選取為原則，在進行原材料購買時，需與國家的生產標準相符，且所選供應商要與相關規(guī)定相符，保證附有廠家的合格證。另外，加強對于原材料存放重視度，保證存放區(qū)域的干燥性和通風性，當出現(xiàn)結塊時，需進行及時處理及銷毀。

4.2 施工過程控制

施工前，需對現(xiàn)場障礙物進行清理，保證環(huán)境可靠安全；放孔前，需以設計要求為依據，做好放孔位置測量等；帷幕灌漿前，需檢查不同孔位安全性等，當所有孔位與安全要求相符后，方可實施施工，且在施工時需嚴格依據規(guī)定進行。

4.3 質量檢驗

對于水庫大壩防滲帷幕灌漿的質量檢驗，不僅與工程能否通過驗收相關，而且與大壩能否可靠運行密不可分，因此在進行質量檢驗時，需要保證施工結果與設計要求、質量規(guī)范相符。另外，需要以工程的實際情況為依據，編制出質量檢驗的規(guī)范，在施工涉及到堤壩或者基巖時，可通過壓水試驗檢測灌漿施工的質量，通過水壓力變化情況觀察，來對施工質量進行檢驗。另外，除了檢驗灌漿施工滲透性，還需通過抽樣檢測的方法，對灌漿后孔位置、質量進行檢驗。

5 結束語

總而言之，通過運用帷幕灌漿工程施工，能在保證水庫大壩安全運行的同時，將水庫的功能效益充分發(fā)揮出來。因此，有關人員需對帷幕灌漿工程施工工藝進行深入研究，在結合水庫大壩實際情況的基礎上，做好施工方案建立和技術交底等工作，遵循施工規(guī)范展開各項工作。同時，有效控制好各環(huán)節(jié)施工，及時處理遇到問題，在保障工程質量的同時，為大壩安全運行奠定堅實基礎。