浅析水库除险加固工程中帷幕灌浆技术

浅析水库除险加固工程中帷幕灌浆技术

李三元

乐昌市防洪排涝工程管理处广东乐昌512200

摘要：除险加固工作是为了保障水库的安全并维持其正常运转。因此，对于水库的除险加固必须要引起重视，本文结合工程实例，对水库除险加固工程中帷幕灌浆的施工技术进行了探讨，以保证水库运转工作的顺利进行。

关键词：除险加固；帷幕灌浆；施工；处理

水库作为拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼等。其大坝的安全关系到水库周边百姓的生命财产安全，因此，维护大坝的安全就显得尤为重要。而帷幕灌浆技术是处理地基与防渗的一种重要技术，在大坝的加固中具有十分重要的作用。它是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。本文就帷幕灌浆在某水库除险加固工程中的实际应用，分析其施工技术，相信对有关工程的工作有一定的帮助。

1除险加固工程概况

某水库坝址控制集水面积557km2是一座以防洪为主，兼顾供水、发电和灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。水库由主坝、副坝、溢洪道及引水隧洞等建筑物组成。水库坝址以上流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生的季节一致，较大洪水多出现在6月。流域河流属山区河流特征，河床坡降较陡，暴雨强度大，汇流快。水库为构造侵蚀面貌，河床基岩裸露。

该水库所处河流两岸地理环境特征较为特殊，多为坚硬的石英砂岩，坝基表面多基石砂砾覆盖，坝基夹层石砾结构松散至中密，厚度在3.40-52.OOra之间，坚硬度强，很大程度上加大了工程施工的难度。由于受地质条件制约，坝基难以造孔，易出现塌孔、泥浆流失等现象，很大程度上加大了钻凿基岩的难度。在正式开始施工之前，需要严格按照施工图纸的要求，通过采用孔口封闭法来完成工程相关试验。根据试验得出的结果，并充分考虑固结灌浆的具体情况，对原施工设计方案进行适当修改和变更，根据大坝高程的不同可将上、下游各划分为1、2、3排，将排之间的间距控制在1.7m，孔之间的间距控制在2.0m。

2水库除险加固中帷幕灌浆施工技术

一般情况下，使用帷幕灌浆技术前必须详细勘探整个工程的地质，全面了解施工地的水文地理信息。该水库除险加固中，主要使用的是自上而下、小口径钻人，孔口封闭、孔内来回循环的高压灌浆施工方案，如图1所示。

图1帷幕灌浆施工简图

2.1合理选择施工材料

灌浆工作开始施工时，灌浆材料必须依据工程的设计及规范要求进行选择，该工程使用P.042.5硅酸盐水泥掺n级粉煤灰作为灌浆材料。对特大断层破碎地带等位置，需要在水泥浆内加入混合料或外加剂，其材料掺人量根据试验结果确定，并把试验结果上报至监理工程师批准方可施工。

2.2施工流程

此次灌浆工作主要依据是甲方提出的坝基处理灌浆要求、灌浆合同，同时遵循《小型水电站施工技术规范》（SL172—96）规定，压水试验按《水电压水试验技术规范》（SL55—99）进行。灌浆主要采用岩芯钻探（采用XY-100型钻机）进行成孔，成孔后使用顶压式注塞压力灌浆法灌浆。灌浆施工一般采用自下而上的方式展开操作。帷幕孔主要由两排组成，先对下游排孔进行施工，后展开上游施工，每一排帷幕孔主要分为三序施工，依次进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。如果设有加密孔，必须最后对加密孔展开施工。同一排帷幕线两个邻近的先序孔到基岩以下15m后方可进行后续孔施工。帷幕灌浆使用孔口封闭、孔内循环法，采用钻杆做射浆管，射浆管按照施工要求伸至灌浆底步，距离孔底距离不能大于50cm。孔口部位采用孔内阻塞循环灌浆，灌浆尾管距离孔底不大于50cm。灌浆操作中对发生串口、冒浆、漏浆等问题，制定合理的处理方案，必须上报监理工程师审批方可施工。

2.3设置灌浆孔

水库帷幕灌浆工程施工流程如图2所示。根据工程设计要求设置合理的灌浆孔，分序列展开操作，每两个灌浆孔相隔3m。灌浆孔位置与所设计的位置最大偏差不得超过l0cm。如果出现特殊情况必须调整孔位，要上报监理工程师批准后方可施工，并认真记录具体孔位。开展钻孔施工操作时，钻孔要依据循环灌浆分序原则施工，相同次序孔可以在相同时间段展开钻孔施工。成孔作为帷幕灌浆施工的首道工序，也是尤为重要的环节（成孔质量直接影响整体帷幕灌浆施工的质量及施工效果。因此，想要又好又快地完成施工，设置钻架和钻机时，必须先对场地实施整平清理操作，并依据工程情况铺设相应的地板并搭设钻孔平台，安装的钻机要保持在稳定、端正的状态。钻机安放完成后，必须对钻机进行试验，明确钻机的动力、供电等设备后方可正常施工。每次钻孔时均要认真检查所用钻杆、钻具及其零部件，禁止运用弯曲变形的钻杆或钻具。

钻孔主要分为三序工程，Ⅰ序、Ⅱ序孔均为钢管桩注浆孔，在开展基坑开挖操作时起到支护作用，Ⅲ序孔设置为旋喷注浆孔，具有固沙封水的效果。沿着井筒中心线方向设置三排帷幕注浆孔，孔距为3m，排距设置为2.8m。共设有42个注浆钻孔，每个孔的深度约为13.5m，采用和φ108钻头进行施工，钻人所设计的孔深，下部采用φ89x3.5mm钢管至孔底，孔口焊接使用批φ89法兰盘。沿井筒中心线在其两侧设计II序孔，在井筒外侧设置加密钻孔，与I序孔间距约为1.5m，共有37个，孔深为18.5m。钻进操作与I序孔相同，孔口也使用φ89法兰盘焊接。旋喷钻孔设置在注浆孔外侧及其开挖部位东西段，钻孔间距设置为l.0m，终孔完成后立即旋喷注浆，共设有44个，孔深度设置为15m，采用扣φ127钻头钻至要求孔深，钻孔结构如图3所示，钻孔使用压力水脉动冲洗。帷幕灌浆施工中必不可少的工序就是导孔，对开展钻孔操作后返水情况较好的孔段，需要实施简单的压力处理，压力时间掌控在20min，每隔5min读一次表，共实施4次读数。最大值与最小值差小于终值12%即可。

2.7密封孔底

水库除险加固完成灌衆操作后，必须采用置换或压力灌浆等封堵法展开孔洞密封操作。全孔灌浆完工后，采用配合比为5：1的水泥浆来置换孔洞内部架液，同时采用相同配合比的水泥浆设置较大的灌浆压力实现0.5h纯压。

2.8特殊情况处理

2.8.1冒浆处理

在帷幕灌架施工过程中，发现有浆液通过裂隙向上冒出，或沿着底板与基础岩接触地带冒出的情况，拥有施工经验的工作人员都知道此为冒浆情况。灌浆施工中发生冒浆后，工作人员应及时实施铅封、封堵等处理措施，并合理控制灌浆压力，加大浆液浓度，设置恰当的进浆量，待冒浆停止后，压力达到设定的压力，再开展正常灌浆操作。

2.8.2串浆处理

若发现浆液从其他孔内流出，经深人分析可知，这是因岩石中裂隙互相串通引起的串浆。灌浆操作时，如果串浆孔是待灌孔，可以同时开展灌浆操作。如果没有条件一同进行灌浆操作，可把串浆孔管孔进行堵塞处理。待灌浆孔施工结束后，对串浆孔及时进行扫孔、冲洗后方可继续灌浆。同时，可以适当加长相邻两个序孔施工时间间隔，避免新灌人的泥浆把前期灌人裂隙内的浆液结石冲开。

2.8.3灌浆中断处理

因出现突发事件不得不停止灌浆施工时，现场施工人员采用以下措施进行处理：

（1）使用高效的方法尽可能缩短灌浆中断时间；

（2）若灌浆中断时间大于30min，采用恰当的方法对钻进行冲洗操作，如果冲洗并无效果，可以进行扫孔后再次灌浆；

（3）恢复正常灌浆操作后，采用中断前所用的水灰比，如：灌浆注人率相似或有一定程度上的减少，可以按照正常灌浆方法展开注人操作直至完成灌浆施工。

2.8.4大耗浆孔处理

因该工程存在断层或溶洞等地质缺陷的情况，一旦出现大耗浆量情况且长时期无法达到施工标准，应及时上报监理工程师一同研究并制定合理的处理对策，如：待凝固后实施复灌，如果复灌操作并未达到规范标准，可以使用孔内电视录像等方法进行检查。

3结语

总之，帷幕灌浆技术是处理水工建筑物地基防渗的主要手段，广泛应用于水库的除险加固施工中，对确保水库运行的安全起着非常重要的作用，且具有很强的实用性。因此，我们需要不断完善帷幕灌浆技术的建设，从而进一步提高水库施工质量和维护水库的正常运行，为社会带来良好的经济效益。

参考文献：

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