帷幕灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探討

唐小成

（桂林市天理水利電力建筑安裝工程公司，廣西 桂林 541001）

帷幕灌漿技術(shù)是水工建筑物地基防滲處理的主要手段，是一項應(yīng)用范圍廣、實用性強(qiáng)的工程技術(shù)，對保證水工建筑物的安全運行起著重要作用。其基本原理是：首先用地質(zhì)鉆機(jī)在需要處理的地層鉆一排帷幕孔，然后用高壓將水泥漿灌注到被處理地層的縫隙內(nèi)，水泥漿凝固后，帷幕孔內(nèi)凝固的水泥柱體和周圍被水泥漿凝結(jié)到一起的地層共同形成一道密實的帷幕，從而起到防止水流從地層內(nèi)滲透的作用。帷幕灌漿既是技術(shù)又是工藝，施工中不僅要按序操作，還要注意量的掌握。

1 工程實例

某小型水庫總庫容381.3萬m3，正常庫容295萬m3，興利庫容289.5萬m3。該水庫經(jīng)過26年運行，在壩肩、壩基出現(xiàn)多處滲漏。局部滲漏嚴(yán)重，已影響到大壩的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)有關(guān)設(shè)計部門研究確定，對整個大壩基礎(chǔ)、壩身及兩壩肩進(jìn)行防滲灌漿處理。

2 施工現(xiàn)場布置

2.1 施工平臺

進(jìn)水口邊坡施工平臺高程為EL919.5 m～960.0 m，混凝土蓋板設(shè)計厚度為0.5 m。由于帷幕無法提前形成0.5 m厚貼坡砼，因此，在該部位砼澆筑過程中，預(yù)留部位形成臺階式灌漿平臺，臺階寬度3.1 m、臺階高度14 m左右，最大砼蓋重達(dá)10 m。

2.2 水泥漿制漿站

為減少施工干擾，計劃采用集中制漿的方式，擬在上游圍堰左端修建制漿站，其面積12 m×9 m，水泥儲存量不少于150 t。

2.3 施工排污

在排污管出口和上游圍堰左端頭修建集水井、沉淀池，施工廢水、廢漿經(jīng)沉淀分離處理后，廢水排至上游圍堰，經(jīng)管道引入河道，沉淀物運至棄渣場。

3 施工工藝

3.1 施工流程

測量→布孔→設(shè)備安裝→造孔→沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔→質(zhì)量檢查孔。

3.2 測量

考慮到施工軸線上轉(zhuǎn)折點較多，且地勢起伏不平，施工中嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求，采用全站儀閉合誤差的方法進(jìn)行灌漿軸線的測設(shè)，沿軸線每30 m放設(shè)1個控制點，同時在轉(zhuǎn)折點和地勢起伏較大位置處加密控制點，確保灌漿孔位的精確性。之后利用控制點逐個測設(shè)每個灌漿孔的孔位及孔口高程，以確定非灌段深度和設(shè)計的終孔深度。

3.3 灌漿孔布置

（1）鉆孔的孔位、深度、孔徑、鉆孔順序和孔斜等按施工圖紙要求和監(jiān)理工程師指導(dǎo)執(zhí)行。開孔前，均實測孔口高程，鉆孔一律采用合金鉆頭結(jié)合金剛石鉆頭鉆進(jìn)，禁止采用鋼粒鉆進(jìn)，孔壁保持完整以利于止水止?jié){。壩體采用無泵干鉆，壩基巖石采用清水鉆進(jìn)。

（2）灌漿孔的開孔孔位需符合施工圖紙要求。帷幕灌漿孔的開孔孔位與設(shè)計位置的偏差應(yīng)不大于 10 cm。復(fù)核孔位無誤后，用紅油漆標(biāo)明序號。鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，鉆進(jìn)時要保證天車、立軸和孔位三點一線。鉆桿用φ42 mm或φ50 mm內(nèi)絲鉆桿，巖芯管長度不低于3.0 m。

（3）鉆孔時必須保證孔向準(zhǔn)確。孔深超過20 m改孔徑時，要帶導(dǎo)向器。

（4）鉆孔施工期間，應(yīng)對灌漿孔的鉆孔偏斜情況進(jìn)行檢查。采用測斜儀進(jìn)行孔斜檢查，前20 m孔深范圍要求較為嚴(yán)格，偏斜量應(yīng)小于孔深的 1.25%，豎向偏角不大于 0.72。一般要求偏斜小于孔深的1.5%，鉆孔孔位允許偏差5 cm。施工過程中，所有帷幕灌漿孔均采用JJX－3A型物探測斜儀進(jìn)行終孔測斜，經(jīng)測斜證實。

3.4 裂隙沖洗

裂隙沖洗的目的是沖出孔內(nèi)殘存和粘附的巖粉等雜質(zhì)，以免堵塞裂隙通道口而影響灌漿質(zhì)量；同時巖石裂隙或孔洞中所充填的松軟的、風(fēng)化的泥質(zhì)充填物沖出孔外，以利于漿液流進(jìn)裂隙并與裂隙面膠結(jié)緊固，起到防滲和固結(jié)作用。沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，該值若大于1 MPa時，采用1 MPa。沖洗時，可將沖洗管插入孔內(nèi)，用阻塞器將孔口堵緊，用壓力水沖洗，壓力水和壓縮空氣輪換沖洗或壓力水和壓縮空氣混合沖洗。

3.5 灌漿

（1）灌漿材料：本灌漿工程基巖采用純水泥漿液灌注，壩體采用水泥∶黏土＝1∶2的水泥黏土漿灌注，巖土接合部采用水泥∶黏土＝1∶1的水泥黏土漿灌注。水泥采用強(qiáng)度等級42.5R的普通硅酸鹽水泥，所采用水泥必須新鮮，其細(xì)度要求通過80 m方孔篩，其篩余量不大于5%。灌漿用黏土采用庫區(qū)附近白云巖風(fēng)化料，使用前采取土樣進(jìn)行分析試驗后確定使用。

（2）漿液制備：灌注漿液采用局部集中制漿方式進(jìn)行攪拌。本次工程中，攪拌機(jī)采用自制400 L水泥漿攪拌機(jī)，生產(chǎn)能力即能滿足施工要求。若采用高速攪拌機(jī)攪拌漿液，攪拌時間不少于30 s。如使用普通攪拌機(jī)攪拌漿液，攪拌時間不小于3 min。灌注漿液攪拌結(jié)束后，直接送入灌漿泵儲漿桶內(nèi)，供灌漿施工使用。灌注漿液自制備至用完的時間為4 h，超過4 h應(yīng)棄掉，重新攪拌新漿使用。另外，注意做好防寒、保溫、防曬、放熱措施，漿液溫度保持在5～40 ℃。

（3）灌漿方法：帷幕灌漿工程按分序加密的原則進(jìn)行，分Ⅲ序，先進(jìn)行 I序孔，Ⅱ序孔次之，最后進(jìn)行Ⅲ序孔施工。灌漿采用自上而下循環(huán)式分段灌漿法，灌漿段自上而下分段，第一段（接觸段）2 m，以下每段長均為5 m，股長可適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整。灌漿采用自上而下分段卡塞法灌凝，為了避免漿液沉淀堵塞裂隙用0.6寸水管做射漿管，漿管距離孔底不超過0.5 m。

3.6 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔

根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求，當(dāng)達(dá)到該段次的設(shè)計壓力、注入率不大于1 L/min時繼續(xù)灌注60 min，灌漿即可結(jié)束。封孔采用“置換和全孔壓力灌漿封孔法”即終孔段灌漿結(jié)束后先將孔內(nèi)余漿置換成0.5∶1的濃漿，而后在孔口封閉進(jìn)行全孔壓力灌漿封孔，封孔壓力值采用該孔灌漿的最大壓力，其摒漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)段次相同。封孔結(jié)束后將孔口部分用0.5∶1的水泥砂漿填滿、搗實、抹平。

4 特殊情況處理

4.1 地表冒漿

灌漿過程中漿液從裂隙往上冒出，或沿底板與基巖接觸帶冒出的現(xiàn)象稱地表冒漿。發(fā)生冒漿現(xiàn)象后采用嵌縫、表面封堵等措施，同時適當(dāng)降低灌漿壓力、增大漿液濃度、限制進(jìn)漿量，待冒漿停止，壓力達(dá)到規(guī)定壓力后，再正常進(jìn)行灌漿。

4.2 串漿

灌漿過程中，漿液從其他孔流出的現(xiàn)象為串漿。產(chǎn)生串漿的原因是由于巖石中裂隙相互串通的結(jié)果。灌漿過程中串漿孔若為待灌孔時，則同時進(jìn)行灌漿。若無條件同時灌漿，則將串漿孔管口堵塞嚴(yán)密，灌漿孔結(jié)束后，串漿孔立即進(jìn)行掃孔、沖洗而后繼續(xù)灌漿。并適當(dāng)增長相鄰兩個次序孔先后施工的間隔時間，防止新灌入漿液將前期灌入到裂隙中的漿液結(jié)石沖開。

4.3 灌漿孔吃漿量大、難以終孔

若破碎斷裂帶張開性裂隙較大，延伸較遠(yuǎn)時，可能會出現(xiàn)灌漿孔吃漿量異常放大的情況。灌漿過程中與處理冒漿相似，即降低灌漿壓力、增大漿液濃度、限制進(jìn)漿量，并適當(dāng)間歇灌漿。

該工程經(jīng)帷幕灌漿處理后，灌漿洞洞壁基本保持干燥，未發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象，灌漿質(zhì)量較好。目前水庫已蓄水并達(dá)到發(fā)電要求水位，大壩下游及邊坡周圍沒有較大的滲水情況。大壩帷幕灌漿施工是成功的，達(dá)到了該工程的防滲要求。

5 結(jié)束語

帷幕灌漿技術(shù)是水利工程施工中一種既經(jīng)濟(jì)又行之有效的方法之一。帷幕灌漿主要是對防滲墻底部基巖進(jìn)行防滲處理，對于減小大壩滲漏至關(guān)重要，但此部分屬于隱蔽工程，施工過程較難控制，稍有不慎，則會對工程造成很大影響，因此，對灌漿施工一定要做好施工方案設(shè)計，嚴(yán)格控制每一道工序。