龍?zhí)端畮?kù)帷幕灌漿施工質(zhì)量管控技術(shù)探討

鄧貴方

（中山市南方水電工程有限公司）

1 引言

由于灌漿形成防滲帷幕對(duì)于水庫(kù)類工程建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)有著十分重要作用，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的帷幕灌漿設(shè)計(jì)與施工技術(shù)已十分完善，灌漿材料可灌性越來(lái)越好，設(shè)計(jì)灌漿壓力越來(lái)越高，灌漿設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)等正趨于可行性、合理性和先進(jìn)性發(fā)展。然而，帷幕灌漿技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，因?yàn)閮?nèi)帷幕灌漿沒(méi)有灌好、沒(méi)有管理到位導(dǎo)致工程試運(yùn)行不成功、裝不住水而進(jìn)行補(bǔ)灌甚至多少次補(bǔ)灌的項(xiàng)目不少，也有的項(xiàng)目因此降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。帷幕灌漿項(xiàng)目最終造價(jià)一般都會(huì)超出合同價(jià)較多。因此，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)灌漿是最難以管控的項(xiàng)目，更是業(yè)主最擔(dān)心的項(xiàng)目，可能的話盡量采用別的方案代替，如防滲墻等。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)帷幕灌漿施工質(zhì)量管控技術(shù)的研究，確保灌漿過(guò)程和灌漿施工質(zhì)量。

2 工程概況

中山市三鄉(xiāng)龍鎮(zhèn)潭水庫(kù)位于三鄉(xiāng)鎮(zhèn)西南面，水庫(kù)集雨面積2.67km2，總庫(kù)容128.94萬(wàn)m3，是一座集防洪、灌溉、供水為一體的小（1）型水庫(kù)；根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家等標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）和水利標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）的相關(guān)規(guī)定，中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)龍?zhí)端畮?kù)工程等別為Ⅳ等，水庫(kù)工程規(guī)模為?。?）型水利工程，工程主要水工建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。

中山市三鄉(xiāng)龍鎮(zhèn)潭水庫(kù)位于三鄉(xiāng)鎮(zhèn)西南面，大壩位置處于東經(jīng)113°23′26″、北緯度 22°19′54″，距三鄉(xiāng)鎮(zhèn)約 3km，水庫(kù)集雨面積 2.67km2，總庫(kù)容128.94萬(wàn)m3，是宗以防洪、灌溉、供水為一體的?。?）型水庫(kù)。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家等標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）和水利標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）的相關(guān)規(guī)定，中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)龍?zhí)端畮?kù)工程等別為Ⅳ等，水庫(kù)工程規(guī)模為?。?）型水利工程，工程主要水工建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。

參考《中山市水利工程防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)》（2003年），水庫(kù)大壩正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇（P=2%），非常運(yùn)用校核洪水位采用1000年一遇（P=0.1%）。

2010年，通過(guò)對(duì)水庫(kù)大壩開(kāi)展安全鑒定工作發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)現(xiàn)存主要問(wèn)題為壩體及壩基滲漏。具體問(wèn)題為：部分壩體滲透系數(shù)和填筑壓實(shí)度等指標(biāo)達(dá)不到規(guī)范要求，對(duì)土壩滲流有不利影響；壩基滲漏量大；下游左側(cè)壩腳反濾體失效，淘沙嚴(yán)重影響下游右側(cè)消能工出口左邊墻底部有大量滲水。鑒于項(xiàng)目實(shí)際，故采用帷幕灌漿施工技術(shù)解決上述問(wèn)題，結(jié)合大壩水文地質(zhì)剖面圖，帷幕灌漿底部深入巖體中等透水帶底線以下3m，最大灌漿深度為17.64m，頂部高出強(qiáng)風(fēng)化巖層頂線0.5m；帷幕灌漿與防滲墻共軸線，布置一排，孔距1.5m，共121孔，鉆孔總長(zhǎng)度3225.64m，灌漿總長(zhǎng)度為1439.56m。

3 帷幕灌漿施工工序的質(zhì)量管控

3.1 帷幕灌漿鉆孔

3.1.1 施工工序

（1）帷幕灌漿按照鉆孔、洗孔、壓水、灌漿循環(huán)方式進(jìn)行，最后封孔。此次工程采用單排帷幕灌漿孔，孔間距1.50m，共121個(gè)孔，先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序，分三序孔施工，自上而下分段灌漿。

（2）鉆孔放樣：結(jié)合施工設(shè)計(jì)圖紙對(duì)帷幕灌漿邊線或中線進(jìn)行測(cè)量放樣，再用鋼尺放出灌漿孔位置。并應(yīng)測(cè)出各個(gè)孔的高程。

3.1.2 鉆孔

灌漿孔宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)鉆進(jìn)，適用于較高的壩體，目前常用的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)有處理深度100m、150m、300m等立軸式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。灌漿前，根據(jù)灌漿設(shè)計(jì)所確定的孔位，安裝鉆機(jī)后進(jìn)行鉆孔。造孔時(shí)用一鋼管做環(huán)，用機(jī)械或人力將導(dǎo)管插入。本工程鉆孔要求采用干式造孔，不得采用清水循環(huán)鉆進(jìn)。偏斜不得大于孔深的2%。

采用自上而下分段成孔，開(kāi)鉆孔徑約為120mm，終鉆孔徑≥70mm，鉆至強(qiáng)風(fēng)化接觸面頂板后，下入110mm套管把基巖與壩體隔開(kāi)，更換成大于70mm的金剛石鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，直至鉆至終孔。

鉆孔中注意事項(xiàng)：當(dāng)鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生卡鉆現(xiàn)象時(shí)，繼續(xù)保證沖洗液的灌入，同時(shí)采用扭轉(zhuǎn)或向上拉的方式進(jìn)行處理；鉆進(jìn)時(shí)要及時(shí)對(duì)鉆孔傾斜度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)誤差允許時(shí)，采用跳級(jí)換徑的方法進(jìn)行糾斜；鉆至設(shè)計(jì)深度（孔底最大允許偏差值不超過(guò)住25m）后，等待灌漿過(guò)程中，應(yīng)對(duì)孔口進(jìn)行加蓋保護(hù)。

3.1.3 鉆孔沖洗

灌漿孔在灌漿前應(yīng)進(jìn)行鉆孔沖洗，采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直到回水清凈為止。沖洗壓力可為0.2～0.4MPa孔頂取小值，孔底取大值。用80%的壓力水從孔底向孔外對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，當(dāng)沖洗水回流恢復(fù)潔凈超過(guò)10min，鉆孔內(nèi)沉積厚度＜20cm時(shí)，說(shuō)明鉆孔沖洗合格。

3.1.4 注水試驗(yàn)方法及試驗(yàn)的基本原理

（1）注水試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用鉆孔成井常水頭注水試驗(yàn)。

（2）基本原理

鉆孔常水頭注水試驗(yàn)是野外測(cè)定土層滲透性一種比較常用的方法之一。其基本原理是：用一定的壓力（水壓高程）作用證，根據(jù)注入穩(wěn)定水量多少反映土層的滲透能力的大小，根據(jù)規(guī)程的公式進(jìn)行計(jì)算求出土層的滲透系數(shù)。

（3）試驗(yàn)工作程序及計(jì)算

本次試驗(yàn)采用鉆孔成井注水試驗(yàn)。其試驗(yàn)流程為：試驗(yàn)段清水鉆孔卡取巖芯→沖洗鉆孔→下管卡止水栓塞→觀測(cè)穩(wěn)定地下水位→正式注水→穩(wěn)定流量的正誤判斷→松塞提管→完成。按下式計(jì)算出大壩土層的綜合滲透系數(shù)K。

3.1.5 壓水試驗(yàn)方法及試驗(yàn)的基本原理

（1）壓水試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用鉆孔成井常水頭注水試驗(yàn)。

（2）基本原理

鉆孔壓水試驗(yàn)是野外測(cè)定巖層滲透性一種比較常用的方法之一。其基本原理是：用栓塞將鉆孔隔離出一段長(zhǎng)度的孔段，并向該孔段壓水，根據(jù)壓水與流量的關(guān)系確定巖體滲透特性的一種原位滲透試驗(yàn)。

（3）試驗(yàn)工作程序及計(jì)算

本次試驗(yàn)段為強(qiáng)風(fēng)化砂巖（壩基帷幕）及全風(fēng)化砂巖層為主，屬于穩(wěn)定的均質(zhì)體，采用鉆孔成孔壓水試驗(yàn)。其試驗(yàn)流程為：試驗(yàn)段清水鉆孔卡取巖芯→沖洗鉆孔→下置止水栓塞→觀測(cè)穩(wěn)定地下水位→安裝儀器等壓水設(shè)備→正式壓水→壓力和流量觀測(cè)→松塞提管→完成。按下式計(jì)算出隔離段的透水率。

3.2 灌漿施工質(zhì)量管控

3.2.1 灌漿材料

壩段采用42.5R普通硅酸鹽水泥進(jìn)行帷幕灌漿。漿液配比：集中拌和和站配置0.5：1級(jí)漿液，由高速攪拌機(jī)拌制。漿液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1 等 6 個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌水灰比 5：1，具體根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。灌漿漿液漿濃度按照由稀到濃，逐級(jí)變換。

3.2.2 灌漿方法

帷幕灌漿方式采用自上而下分段灌漿法，灌漿段長(zhǎng)度為5m，如遇到特殊情況可適當(dāng)縮短或延長(zhǎng)，但段長(zhǎng)不超過(guò)10m。灌漿采用循環(huán)式，射漿管距孔底不得大于50cm。灌漿時(shí)，在蓋板混凝土孔段和相鄰已灌段底以上0.5m處塞上灌漿塞，同時(shí)相鄰的2個(gè)次序孔間保持3個(gè)灌漿段的間隔高差。

3.2.3 灌漿段長(zhǎng)劃分及灌漿壓力

灌漿接觸段段長(zhǎng)為2.0m，以下每段長(zhǎng)度為5.0m；灌漿時(shí)，為了使灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)定的壓力值，當(dāng)對(duì)灌漿率大的接觸段進(jìn)行灌漿時(shí)采用分段升壓，避免因漿液流串過(guò)遠(yuǎn)而發(fā)生抬動(dòng)破壞。其帷幕灌漿段長(zhǎng)及壓力值見(jiàn)表1。

表1 灌漿段長(zhǎng)及灌漿壓力

3.2.4 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法

灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1Lmin后，繼續(xù)灌漿30min，可以結(jié)束灌漿。

灌漿結(jié)束后，應(yīng)使用水灰比為0.5：1的漿液置換孔內(nèi)稀漿或積水，采用“全孔灌漿封孔法”封孔。

3.2.5 特殊情況處理

灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，應(yīng)阻塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔，沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)或灌漿。如注入率不大，且串漿孔具備灌漿條件，可一泵一孔同時(shí)灌漿。

灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，可按照下述原則進(jìn)行處理：

①應(yīng)及早恢復(fù)灌漿。否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)灌漿。若無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔，而后恢復(fù)灌漿。

②恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)使用開(kāi)灌比級(jí)的水泥漿進(jìn)行灌注，如注入率與中斷前相近，即可采用中斷前水泥漿的比級(jí)繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減小較多，應(yīng)逐級(jí)加濃漿液繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減小很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，則應(yīng)采用取補(bǔ)救措施。

3.3 灌漿質(zhì)量檢查

灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部灌漿孔結(jié)束14d后進(jìn)行，灌漿檢查孔應(yīng)自上而下分段卡塞進(jìn)行試驗(yàn)。在帷幕中心線上、巖石破碎、斷層、大孔隙等以及地質(zhì)復(fù)雜部位，注入量大的孔段附近等灌漿檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其檢查孔的數(shù)量為灌漿總孔數(shù)的10%，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：檢查孔壓水試驗(yàn)透水率為0.05L/（min·m·m），滿足要求。灌漿質(zhì)量壓水試驗(yàn)檢查，檢查孔接觸段及其一下段的合格率應(yīng)100%，其余各段的合格率應(yīng)在90%以上，不合格段的透水率值不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值的100%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。否則應(yīng)由建設(shè)單位同設(shè)計(jì)、施工單位商定處理方案。

4 帷幕灌漿施工的綜合管控措施

4.1 全面加強(qiáng)工程建設(shè)管理

針對(duì)帷幕灌漿施工作業(yè)現(xiàn)有質(zhì)量與安全風(fēng)險(xiǎn)，需在明確項(xiàng)目法人、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位等職責(zé)的基礎(chǔ)上，通過(guò)加強(qiáng)建設(shè)管理的方式，保證水利水電工程質(zhì)量與進(jìn)度；在帷幕灌漿作業(yè)階段，采取升壓法對(duì)灌漿孔進(jìn)行清洗與檢查，以保證灌漿質(zhì)量；完成帷幕灌漿作業(yè)后，通過(guò)壓水試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)灌漿孔是否能達(dá)到水利水電工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以免出現(xiàn)泄壓?jiǎn)栴}而影響項(xiàng)目的保水性能等。

4.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督管理

開(kāi)展水利水電工程帷幕灌漿施工作業(yè)，應(yīng)督促施工人員嚴(yán)格按照灌漿施工工藝與規(guī)范進(jìn)行施工。工程管理人員要做好質(zhì)量監(jiān)督管理，強(qiáng)化施工人員的質(zhì)量意識(shí)，約束自身的施工操作行為，從根本上加強(qiáng)施工質(zhì)量的把控；質(zhì)量監(jiān)督管理人員可采取定期巡查與抽查結(jié)合的方式，聯(lián)合設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位和試驗(yàn)檢測(cè)單位等做好帷幕灌漿工程的質(zhì)量檢查工作，重點(diǎn)檢查灌漿施工和混凝土溫度控制，對(duì)于巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，要督促相關(guān)部門及時(shí)落實(shí)整改工作，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

在帷幕灌漿施工完成后，對(duì)龍?zhí)端畮?kù)進(jìn)行單元驗(yàn)收，質(zhì)量評(píng)定為合格；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察和檢測(cè)，證明龍?zhí)端畮?kù)帷幕灌漿施工質(zhì)量可靠，防滲效果明顯，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。由此可見(jiàn)，龍?zhí)端畮?kù)帷幕灌漿施工作業(yè)的開(kāi)展，要嚴(yán)格按照帷幕灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化施工，加強(qiáng)施工質(zhì)量的把控，落實(shí)各項(xiàng)質(zhì)量管理規(guī)范，提升工程質(zhì)量管理水平與效率。

[1]仲深意.斷層破碎帶帷幕灌漿施工質(zhì)量控制[J].水利水電技術(shù)，2013，44（7）：77～78.

[2]《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T5148-2012）[S].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[3]《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL62-2014）[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.

[4]邱集煦.水利工程中帷幕灌漿施工工藝探究[J].內(nèi)蒙古水利，2010（6）.[5]孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.