水利工程施工中帷幕灌漿技術(shù)應用分析

吳甘露

(江西省水利水電建設有限公司，南昌 330025)

0 引言

在水利工程施工中，帷幕灌漿技術(shù)較為廣泛的應用到水壩修建加固及地基防滲處理等方面。帷幕灌漿技術(shù)也稱為止水帷幕技術(shù)，是指使用從地面鉆取注漿孔洞及地質(zhì)探孔，然后向孔洞中注入水泥漿或其他種類的漿液，使用導入的漿液擠出開挖斷面及其周圍一定的范圍內(nèi)巖縫嵌水，這樣保證圍巖的縫隙處可以被已經(jīng)達到一定強度的漿液填充密實且形成完整的統(tǒng)一固結(jié)體。本文在介紹技術(shù)的基礎上進行了實例分析。

1 帷幕灌漿施工的技術(shù)工藝流程

1.1 施工測量

鉆孔的精度對于帷幕灌漿技術(shù)來講至關(guān)重要，必須依據(jù)相應的信息資料進行精確測量。測量過程中還要進行動態(tài)的控制，實時檢查相關(guān)數(shù)據(jù)，確保所有數(shù)據(jù)精確到位，測量工作對于鉆孔的分布進行了設置。

1.2 布置灌漿孔

按照設計的要求進行防滲墻軸線上的灌漿孔布置，分序列進行，孔間距在2 m左右。布置灌漿孔需要滿足多項參數(shù)要求，除了孔洞間距之外，孔位軸向的偏差不能夠超過10 cm，孔洞深度要求達到防滲墻混凝土底部約20 m～30 m，必須超過設計的帷幕灌漿的底線。

1.3 開挖成孔

開挖成孔是帷幕灌漿技術(shù)工藝中非常重要的一個環(huán)節(jié)，也是進入該技術(shù)的首要工序，其施工質(zhì)量及進度情況對整個帷幕灌漿施工的進度和質(zhì)量都有著直接的影響，一定要做到又快又好:①情理并平整場地，根據(jù)現(xiàn)場的情況來鋪設地板并用方形木材搭設鉆孔平臺，接著安裝鉆架并且將鉆機擺放到位。鉆機要穩(wěn)固而端正的安放好，而且必須保持鉆桿、灌漿孔同鉆機平臺的三個中心點形成一條直線。②完成鉆機的安防之后，進行試鉆和試機操作，等到了解了鉆機的供水、供電和動力等所有的系統(tǒng)和設備都正常運行，然后開始進行鉆進工作。③仔細認真檢查所有鉆具、鉆桿和其它相關(guān)鉆進零部件等，嚴格禁止有彎曲變形等情況的鉆具和鉆桿投入使用，各個部位接頭必須做到牢固而且要保持其良好的同心度，接著才能進行鉆孔。因為金剛石只能做到間隙較小的鉆進成孔，所完成的鉆頭水口同樣都是較窄的，必須注意使用較大泵量及泵壓的設備完成強制沖洗及冷卻的作用。

1.4 沖洗縫隙和壓水試驗

完成帷幕灌漿技術(shù)的成孔后，需要使用導管使大流量高壓的水流自孔底向孔外一直進行沖洗，不斷進行孔壁的沖洗。這樣單孔的沖洗要維持到回流的水澄清了，還要再繼續(xù)沖洗10 min，總的沖洗時間必須保持多于30 min，對于串通的孔要多于兩小時的時間，沉渣的厚度＜20 cm。通常情況下，設置縫隙沖洗的壓力值在該段灌漿的壓力值8成左右。完成了縫隙的沖洗之后就需要進行壓水試驗，其一般采用單點方法進行，同樣設置壓力為該段灌漿的壓力8成，并且＜1 MPa。

1.5 灌漿施工

試驗達到了相關(guān)規(guī)定要求即進入到關(guān)鍵性環(huán)節(jié)灌漿施工操作，帷幕灌漿的施工一般使用自下到上分段的方式進行。施加規(guī)定的壓力作用，在注入率＜0.4 L/min的時候，需要繼續(xù)進行半小時的灌注，或者＜1 L/min的時候，需要繼續(xù)進行1 h的灌注，這樣灌漿操作完成。工程應用中也存在自上到下的灌漿施工，此種情況下繼續(xù)進行灌漿的時間相應都需要增加半小時或者1 h。灌漿施工流程之中，必須實時的進行進漿和回漿比值的測量，如果發(fā)現(xiàn)回漿變濃，馬上更換同進漿一致配合比新漿進行灌注，對于灌漿效果不好的情況，必須繼續(xù)進行半小時的灌注才能停止灌注。

1.6 密封孔洞

完成了灌漿后需要使用置換及壓力灌漿等封堵的方法進行孔洞密封。全孔灌漿完成之后，使用配合比5∶1的水泥漿以置換出孔洞內(nèi)部漿液并且將孔內(nèi)灌漿管取出，接著用同樣配合比的水泥漿運用更大的灌漿壓力完成0.5 h的純壓，全部過程做好灌漿的記錄工作。

2 施工中常見問題及解決方案

2.1 灌漿過程中斷

由于灌漿過程，可能出現(xiàn)停電、輸漿管道破裂、機械故障和漿液堵塞等情況都會造成灌漿中斷。解決灌漿中斷現(xiàn)象較為成熟的預防措施有很多，主要是從材料和工藝等方面著手:①輸漿管材必須嚴格控制性能和質(zhì)量，施工過程中經(jīng)常對連接的牢固程度、破損情況及堵塞情況進行檢查。②保證施加最大灌漿壓力的情況下灌漿泵要能持續(xù)長時間進行工作，保養(yǎng)好灌漿泵，每次灌漿之后都要進行灌漿泵清洗。③及時矯正壓力表，確保壓力表使用符合要求，顯示數(shù)據(jù)精確。④及時清洗隔漿塞和高壓灌漿閥門等各個部件。⑤定期的進行水電系統(tǒng)等全方位的檢查，按照要求進行相關(guān)保養(yǎng)工作。如果發(fā)生了灌漿中斷，馬上采取相應措施以使中斷時間盡量縮短，爭取灌漿施工操作盡快恢復。

2.2 漏漿現(xiàn)象

因為灌漿過程存在縫隙較多和灌漿壓力較大情況，一般都有漿液注入率較計算值過大的現(xiàn)象，主要原因為灌注過程出現(xiàn)較為大量的漏漿現(xiàn)象。處理大量漏漿的措施有:①使用低壓甚至是自流形式灌漿方式以降低灌漿的壓力，直至縫隙漸漸的充滿了漿液，流動性降低以后才慢慢的提高灌漿壓力。②限制進漿量小于30至40 L/min，同時使用濃漿來灌注，直至進漿量有了明顯的減少才慢慢的提高灌漿壓力。③如果出現(xiàn)了巖層長時間內(nèi)持續(xù)大量進漿現(xiàn)象的時候，采用間歇性灌漿的方法，也就是連續(xù)灌注一段的時間之后停止灌漿，等到漿液經(jīng)歷一定時間凝結(jié)之后繼續(xù)灌注。

3 某水庫除險加固工程中帷幕灌漿施工技術(shù)應用分析

3.1 工程地質(zhì)條件概況及滲漏分析

某水庫的出險加固工程之中，土壩的左右壩肩出現(xiàn)了繞壩的滲漏問題，針對這種情況采用了帷幕灌漿的方案加以處理。該水庫壩址區(qū)域外露的地層主要巖性屬于太古界遷西群的花崗巖片麻石和輝長巖脈的侵入體，漫灘和河床外露部分為第四系全新統(tǒng)的地層條件。

攔河大壩左壩肩上部的壩體土厚度在7.1～8.5 m，下部屬于弱風化的花崗巖片麻石，局部有強風化巖石，存在節(jié)理和裂隙發(fā)育，沒有灌漿處理之前掩體的透水性很強，所以出現(xiàn)繞壩的滲漏問題。攔河大壩右壩肩的上部壩體土層厚度6～13.2 m，下部是全風化、強風化及弱風化的花崗巖片麻石，節(jié)理裂隙發(fā)育，有中等透水的基層，局部透水非常嚴重，造成繞壩的滲漏難題。

3.2 灌漿使用材料設備

該帷幕灌漿施工采用標號P.O 32.5的普通硅酸鹽水泥，使用 ZL—400A的攪拌機、3SNS型號的灌漿泵、XY—2和CY—100A型號的鉆孔回轉(zhuǎn)式工程鉆機等設備。

3.3 相關(guān)技術(shù)參數(shù)

按照相關(guān)標準規(guī)范和設計的要求確定此段帷幕灌漿壓力值為:第一段0.5 MPa，下面各段為每增加1 m深度，壓力值增加0.05 MPa。沖洗裂縫和水壓力取灌漿壓力八成，當壓力大于1 MPa的時候使用1 MPa，右壩肩的輸水洞部分灌漿孔的最下段灌漿壓力取0.6 MPa，漿液的配合比采用5∶1的開灌比。下表1對具體的帷幕灌漿孔的孔底允許偏差值進行詳細規(guī)定。

表1 帷幕灌漿孔的孔底允許偏差值

3.4 帷幕灌漿

該工程項目按照一般的帷幕灌漿技術(shù)施工操作流程進行，完成了鉆孔的測斜后進行了鉆孔取芯檢驗，接著進行了鉆孔和何裂隙的沖洗，并完成壓水試驗。該項目遵從分序加密原則操作，使用單排的帷幕灌漿孔進行設計施工，灌漿施工分3個工序，使用自下而上的分段灌漿方案，灌漿前對可能出現(xiàn)的問題進行了一一排查，灌漿過程中保持實時的監(jiān)控，灌漿施工順利完成。

3.5 帷幕灌漿技術(shù)應用處理效果

該水庫出險加固工程中，應用帷幕灌漿技術(shù)完成土壩左右壩肩的處理之后，經(jīng)過將近兩年的滲壓檢測和運行觀測加固前后對比，左右壩肩的繞壩滲壓管線水位明顯發(fā)生下降，處理成效顯著。

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[2] 李文華.帷幕灌漿在友誼水庫除險加固中的應用[J].水科學與工程技術(shù)，2007(1):27-28.

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