淺談巖溶水庫帷幕灌漿工程施工管理控制要點

王太銀，陸廣良，楊 勝

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550002）

1 帷幕灌漿含義及目的

帷幕灌漿是將水泥、粉煤灰、水泥黏土混合等漿液灌入土層或巖體中的孔隙、裂隙、巖溶空腔，形成連續(xù)的阻水帷幕，以減小滲流量和降低滲透壓力的灌漿工程，屬于重要隱蔽工程。

其目的主要有：

1）減少滲漏損失，保證水庫能正常發(fā)揮效益，其標(biāo)準(zhǔn)因河流大小、水庫規(guī)模而異，一般要求滲漏量大于河流多年平均流量的3%~5%時，需進行防滲處理。

2）降低滲透壓力，防止?jié)B漏影響工程的安全，如壩基、壩肩、邊坡穩(wěn)定、廠房浸水防潮等。

2 先導(dǎo)孔的作用

在我省巖溶水庫中，尤其是利用洼地、地下暗河成庫的水庫，其主要靠防滲帷幕攔水，帷幕灌漿分部工程施工質(zhì)量顯得更為重要，而先導(dǎo)孔布設(shè)為了核對或補充勘探資料，盡可能準(zhǔn)確地掌握帷幕灌漿線路區(qū)地質(zhì)情況，特別是對設(shè)計帷幕邊界（底限、端點）進行驗證與確認，以便有針對性的灌漿，為下一步灌漿工作提供鋪墊和指導(dǎo)。

3 先導(dǎo)孔施工過程常見問題

在水利建設(shè)實施過程中，容易疏忽如下問題：

3.1 壓水試驗

規(guī)范規(guī)定壓水試驗的壓力不應(yīng)大于灌漿施工時該孔段所使用的最大灌漿壓力的80%，且≤1.0MPa?，F(xiàn)場人員為操作方便，壓水試驗壓力往往直接讀取壓力表壓力，為灌漿壓力的80%，但未考慮水柱壓力，當(dāng)考慮水柱壓力時，就遠超了該孔段灌漿壓力的80%，且＞1MPa。

壓水試驗前，應(yīng)先觀測孔內(nèi)水位情況，根據(jù)其水位與試驗段的位置關(guān)系，計算出其水柱壓力，壓水時通過三通調(diào)節(jié)壓力表壓力，當(dāng)壓力表壓力穩(wěn)定后，方能測讀壓力、流量等數(shù)據(jù)；使壓力表顯壓力+水柱壓力≤該孔段灌漿設(shè)計壓力×80%。

此外，壓力表、水表及控制閘閥不宜距試驗孔太遠，除了壓力表、水表不易控制（讀取數(shù)據(jù)）外，管路漏水和壓力的損失也不易控制；應(yīng)在孔口增設(shè)三通，安裝壓力表、水表，就近方便控制。

3.2 壓水試驗段長

在壓水試驗資料中，常見試驗段均為5.0m的整數(shù)。而實際操作中，試驗段很難取到整數(shù)，因為殘留巖心、泥漿等，影響試驗段長，底部鉆桿+花管長度≠5.0m。

試段長度宜為5m左右，但在斷層破碎帶、裂隙密集帶、巖溶洞穴等的孔段應(yīng)根據(jù)具體情況確定試段長度，即根據(jù)孔內(nèi)地質(zhì)條件，通過調(diào)整底部鉆桿長度，上下調(diào)節(jié)栓塞位置，使得栓塞處于一個相對完整的孔壁段，達到良好隔水效果；由此可以看出工作管長度為一個固定值，下部鉆桿和殘留巖心（泥漿）的長度為可變值。因此試驗前需復(fù)核孔深，得出殘留巖心（泥漿）等長度，底部鉆桿長度+工作管（花管）長度+殘留巖心（泥漿）長度＝試驗段長，試驗段長往往不會是5.0m的固定值[1]。

3.3 壓水試驗成果計算

1）在壓水試驗資料中，因讀數(shù)疏忽，未在壓入流量的穩(wěn)定時就開始測讀數(shù)據(jù)，流量不穩(wěn)定導(dǎo)致差值波動大，連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差＞最終值的10%且最大值與最小值之差遠＞1L/min，造成計算結(jié)果不合規(guī)。

規(guī)范要求在穩(wěn)定的壓力下每3~5min測讀一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差＜最終值的10%，或最大值與最小值之差＜1L /min，本階段試驗即可結(jié)束，取最終值作為計算值；在實際操作中，需在壓力表壓力穩(wěn)定后，先試讀流量，當(dāng)流量基本穩(wěn)定后，再進行試驗測讀工作。

2）壓水計算成果未考慮水柱壓力，造成計算結(jié)果偏大，尤其是壓水壓力較小，而鉆孔水位深，水柱壓力較大時，對壓水成果影響大。

式中q為試段透水率，Q為壓入流量，P為作用于試段內(nèi)全壓力，L為試段長度；P1壓力表讀數(shù)，P2水柱壓力，Pf為壓力損失。因壓力表、水表、三通在孔口布設(shè)，Pf可忽略不計；所以P=P1+P2×0.01h（MPa），h為壓力起算零線（m）。

①當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我陨蠒r，壓力起算零線為地下水位線；②當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我韵聲r，壓力起算零線為通過試段中點的水平線；③當(dāng)?shù)叵滤辉谠嚩我詢?nèi)時，壓力起算零線為通過地下水位以上的試段中點的水平線。

例如，試驗段為孔深25~30m，當(dāng)鉆孔水位hw分別為24m，32m，28m時，則依次對應(yīng)：

①hw=24m，水柱壓力P2=24×0.01=0.24MPa；②hw=32m，水柱壓力P2=25+0.01（30-25）/2=0.275MPa；③hw=28m，水柱壓力P2=25+0.01（28-25）/2=0.265MPa。

若該段壓水表壓力為0.3MPa，則計算時不考慮水柱壓力時，計算結(jié)果基本會翻倍。

3.4 壓水試驗止水效果分析

在某次抽檢中發(fā)現(xiàn)，鉆探巖心取樣顯示試驗段巖體完整，無溶孔、溶隙、裂隙等發(fā)育，但壓水結(jié)果偏大。經(jīng)旁站復(fù)核發(fā)現(xiàn)，壓水試驗3~5min后，孔口開始返水，說明止水效果未滿足要求，分析為鉆桿接頭（未扭緊）、栓塞部位（栓塞長度不足，現(xiàn)場檢查栓塞球僅5個）漏水，漏水量達0.5L/s，導(dǎo)致q增大；經(jīng)現(xiàn)場指導(dǎo)，放置鉆桿時在鉆桿接頭部位纏好止水膠帶或麻絲，增加栓塞球（栓塞長度不小于8倍鉆孔直徑，增加至8個栓塞球）后，取得較好效果[2]。

在壓水試驗操作中，可以通過實測孔內(nèi)水位，壓水過程需監(jiān)測外管水位，檢測止水效果，如在鉆桿接頭部位纏好止水膠帶或麻絲，增加栓塞球的基礎(chǔ)上，依然發(fā)現(xiàn)外管水位明顯上升，應(yīng)采取在栓塞處包裹干海帶加壓止水等止水措施或調(diào)整底部鉆桿長度（使栓塞處于在比較完整的孔壁部位），止水達到要求后（壓水時管外水位無明顯上升），讀取的數(shù)據(jù)才能作為該試驗段孔壁巖體透水性的評判依據(jù)[3]。

3.5 先導(dǎo)孔鉆孔下限

在檢查先導(dǎo)孔壓水試驗統(tǒng)計資料時，部分鉆孔終孔段呂榮值較大，未滿足設(shè)計防滲標(biāo)準(zhǔn)，但未按設(shè)計要求加深，深入防滲下限1~2段。

1）終孔段基巖透水率應(yīng)滿足設(shè)計防滲標(biāo)準(zhǔn)，否則施工方應(yīng)根據(jù)監(jiān)理指示加深至滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。

2）終孔段遇性狀較差、規(guī)模較大的破碎帶等地質(zhì)缺陷時，應(yīng)加深鉆孔至穿過該地質(zhì)缺陷5m以上。

4 灌漿過程常見問題

4.1 孔斜控制

鉆孔應(yīng)采取可靠的防斜措施，保證孔向準(zhǔn)確，孔斜值應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。垂直孔或頂角＜5°的鉆孔，其孔底偏差值不得大于鉆孔孔底最大允許偏差值表1的規(guī)定：

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值表

在檢查中常出現(xiàn)因鉆進過程未作防斜糾偏處理，造成孔深時鉆進困難甚至無法鉆進，亦或深孔帷幕底部偏移過大，形成犬牙狀，不能形成良好封閉帷幕，而造成水庫運行中蓄水不理想的情況。

鉆孔過程中應(yīng)首先平整修建鉆場，鉆場地基應(yīng)堅實，鉆探設(shè)備應(yīng)固定在連成一體的基臺上，安裝應(yīng)做到穩(wěn)固、周正、水平，保證鉆機平臺的水平。每5m進行一次孔斜測量，形成測斜記錄，尤其應(yīng)注意控制上部20m范圍內(nèi)的鉆孔偏差，如果偏差超出最大允許偏差的，應(yīng)及時采取糾偏等補救措施；如處理無效時，應(yīng)報廢原孔，重新鉆孔。

4.2 未發(fā)現(xiàn)異?；虬l(fā)現(xiàn)異常不上報

在實施過程中，常因工人疏忽等原因，遇到溶洞未發(fā)現(xiàn)；或者根據(jù)不同的承包模式，選擇性的進行隱瞞、漏報或不上報（按進尺承包還是按耗灰量承包，溶洞的處理耗費大量人力物力），未經(jīng)討論研究處理方式私自處理，草草結(jié)束灌漿，進而錯失重要滲漏通道的處理，造成水庫運行中蓄水不理想或蓄不了水的情況。帷幕灌漿工程是一項重要隱蔽性工程，質(zhì)量的好壞直接影響工程的使用，況且灌漿結(jié)束后無法直觀判斷其質(zhì)量，而且灌入量也難以控制。如果發(fā)生質(zhì)量問題，還得重新查找、揭露、處理，會造成返工等非常大的損失。

為了避免資源的浪費和當(dāng)事人雙方的損失，保證工程的質(zhì)量和工程順利完成；需加強現(xiàn)場質(zhì)量管理，加強現(xiàn)場管理人員、記錄人員、操作人員與管理班子的聯(lián)系；要求施工班組對異常點進行異常匯報機制，嚴防少灌、漏灌，管理人員需做到對防滲帷幕質(zhì)量心中有底。可在實施過程執(zhí)行發(fā)現(xiàn)異常及時匯報和獎勵機制，對瞞報、漏報執(zhí)行處罰機制，避免發(fā)生質(zhì)量事故。

5 其他在稽查過程常見問題

5.1 設(shè)備定期校驗或檢定

設(shè)備的第三方檢測主要涉及水表、壓力表、灌漿自動記錄儀以及其他監(jiān)測試驗儀表，應(yīng)定期進行校驗或檢定，保持計量值準(zhǔn)確；需要進行定期校驗或檢定，形成校驗或檢定報告?zhèn)洳椤Ｓ绕涫枪酀{自動記錄儀應(yīng)經(jīng)有關(guān)部門鑒定和率定，校準(zhǔn)測記灌漿壓力、注入率和水灰比。使用過程中應(yīng)按廠家要求放置干燥劑，并定期更換，以防電子元件受潮。經(jīng)率定的灌漿自動記錄儀與傳感器，儀器不能互用，換用時必須重新率定。

5.2 皮帶、鏈條等設(shè)備的轉(zhuǎn)動、傳動部位應(yīng)安設(shè)防護裝置

在水利建設(shè)項目稽察中，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備轉(zhuǎn)動、傳動裸露部分未安設(shè)防護裝置，則為較重問題；各種施工設(shè)備、機具傳動與轉(zhuǎn)動的露出部分，如傳動帶、開式齒輪、電鋸、砂輪、接近于行走面的聯(lián)軸節(jié)、轉(zhuǎn)軸、皮帶輪和飛輪等必須安設(shè)拆裝方便、網(wǎng)孔尺寸符合安全要求的封閉的鋼防護網(wǎng)罩或防護擋板或防護欄桿等安全防護裝置。

5.3 用電設(shè)備-電壓器保護圍欄

施工變電所周圍設(shè)有高度不低于 2.0m 的實體圍墻或圍欄， 圍欄上端與垂直上方帶電部分的凈距，不得＜ 1.0m。

6 其他工程經(jīng)驗

6.1 參建各方建立交流機制

參建各方加強管控，對施工現(xiàn)場作好有效溝通交流，建立有效溝通交流機制；施工單位在施工期間發(fā)生巖溶異常帶、巖溶異常孔段、壓水異常帶（段），及時整理資料，匯報參建各方；便于各方及時了解施工進度、程序、方法和工藝；施工過程中異?，F(xiàn)象；及時進行動態(tài)設(shè)計。

6.2 重視物探工作在灌漿工程中的應(yīng)用

物探，是勘查的重要手段之一。孔壁成像探測是采用專業(yè)儀器，運用成像技術(shù)，將探頭置入鉆孔內(nèi)進行拍攝及觀察，通過攝影資料直觀識別地層巖性、巖土結(jié)構(gòu)、孔壁空洞、夾層、節(jié)理裂隙、破碎帶、地下水位等地質(zhì)現(xiàn)象。其就像給人做胃鏡一樣，可以讓測點更接近巖溶洞穴、溶隙、裂隙等勘探對象，從而大大增加勘探精度，讓采集到的信息能更加精準(zhǔn)地刻畫出探測對象的本來面目。

物探承擔(dān)著為勘探開發(fā)提供第一手精準(zhǔn)地下地質(zhì)資料的職責(zé)，被譽為地質(zhì)家的“眼睛”，鉆孔的鉆進過程發(fā)現(xiàn)有較大的掉鉆現(xiàn)象，借助于物探手段，在先導(dǎo)孔進行孔壁攝影工作，取得成果進一步驗證鉆探成果，查明巖溶規(guī)模，及時提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)給參建各方作方案決策，通過現(xiàn)場共同研究、制定“一孔一策”灌漿方案，在遇到巖溶洞穴、大型空腔時，制定投沙、碎石或其他材料，個別鉆孔采用待凝達30多次，反復(fù)掃孔、壓水、復(fù)灌，方能起壓，達到巖溶處理的目的。

6.3 建立計量臺帳

嚴格監(jiān)管帷幕灌漿材料的進量、用量，建立完善灌漿耗材計量臺賬，對每個灌漿孔段的材料實際用量進行現(xiàn)場旁站，現(xiàn)場計量，現(xiàn)場簽證。尤其是異?？锥蔚墓酀{耗材，需加強計量管理工作。

7 總 結(jié)

帷幕灌漿工程過程控制要點，其核心任務(wù)是通過先導(dǎo)孔準(zhǔn)確地掌握帷幕灌漿線路區(qū)地質(zhì)情況，特別是對設(shè)計帷幕邊界（底限、端點）進行驗證與確認，在查明巖溶在帷幕灌漿線路區(qū)區(qū)分布情況及發(fā)育規(guī)律，通過針對性的工程處理措施，達到成庫蓄水目的。文章依次介紹了先導(dǎo)孔壓水試驗容易疏忽的試驗壓力、試驗段長、試驗成果計算、試驗止水效果等問題；帷幕灌漿施工中容易疏忽的孔斜控制、孔內(nèi)異常少灌漏灌等問題；水利建設(shè)項目稽察中容易疏忽的設(shè)備校驗檢測、安全防護裝置、用電設(shè)備的防護等問題；同時也介紹了在成功案例中較好的帷幕灌漿管理經(jīng)驗。為提升現(xiàn)場管理人員的水平提供參考。