大坝基础处理帷幕灌浆施工常见问题及应对方法

大坝基础处理帷幕灌浆施工常见问题及应对方法

杜凯平

中国水电基础局有限公司天津301700

摘要：由灌浆形成防渗帷幕对于水库类工程建设项目来说有着十分重要的作用，随着技术的进步，目前的帷幕灌浆设计与施工技术已十分完善，灌浆材料可灌性越来越好，设计灌浆压力越来越高，灌浆设备也越来越先进。

关键词：大坝基础；水利工程；帷幕灌浆；施工方法

1.帷幕灌浆主要施工工艺及质量管理措施

灌浆目的主要是用灌浆材料将帷幕线上岩石中的孔洞、裂隙充填。通过在岩石中分段钻孔、分段卡塞(主要是安装封闭器)，采用多杠柱塞泵、小孔径钢丝橡胶灌浆管路将水泥浆等浆液压入岩石裂缝或孔洞中。由于灌浆的隐蔽性，采用灌浆记录表记录灌浆全过程及主要成果。原先采用手工记录，然而手工记录工作量大，随意性也较大，从20世纪80年代后期、90年代初期起逐渐采用自动灌浆记录仪代替手工记录。灌浆过程中主要采取以下质量管控措施:

a.主要依靠施工监理在现场进行灌浆施工过程监督管理。

b.采用自动灌浆记录仪记录压水及灌浆过程。通常认为采用自动灌浆记录仪有助于质量管控，因此目前大、中型水利水电工程中多采用自动灌浆记录仪记录。

c.主要通过施工单位实施检查孔压水试验来检查最终灌浆效果。

d.部分依靠施工单位的质量自控体系保证灌浆质量。

2.灌浆材料质量要求

2.1水泥

水泥是帷幕灌浆的主要原材料，原材料的质量是工程质量保证的前提。帷幕灌浆施工前，首先要对水泥的标准稠度、用水量、凝结时间、安定性、强度等指标进行检验，检验合格后方能用于工程。除此之外，按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）要求，帷幕灌浆所用水泥的细度，要满足通过80μm的方孔筛的筛余量不大于5%。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度一般能满足帷幕灌浆，而矿渣硅酸盐水泥等其它种类水泥细度通常难以满足通过80μm的方孔筛的筛余量不大于5%的要求。

2.2灌浆用水

凡符合国家标准的饮用水，均可用于帷幕灌浆施工。但是在施工过程中，很多情况是在河滩挖掘浅井抽水进行帷幕灌浆。对于这种情况，必须检验3项指标：一是水对水泥凝结时间影响的限值；二是水对抗压强度的限值；三是水中有害物质的含量限值。

3.大坝基础处理中帷幕灌浆施工问题及应对方法

3.1工程概况

某水电站混凝土双曲拱坝坝顶高程1885m，建基面高程1580m，最大坝高305m。拱坝基础部位的帷幕灌浆平面布置近似平行拱坝轴线，坝基帷幕孔布置在基础帷幕灌浆平洞廊道内，主帷幕布置2～3排帷幕灌浆孔、孔距2m，形成一排主帷幕孔，河床部分在布置两排副帷幕孔。帷幕灌浆最大灌浆深度171m，其中右岸帷幕灌浆包括主防渗线路及厂房1670m高程以上帷幕灌浆，其施工均在1601m、1670m、1730m、1785m、1829m、1885m高程共六层灌浆洞内进行，上层平洞帷幕深入下层帷幕以下10m。地质条件复杂，最大孔深171m，最大灌浆压力达到6．5MPa，超深帷幕灌浆施工难度大、质量要求高，且属于隐蔽工程，质量控制难度突出。

3.2帷幕灌浆开工条件

1)同一地段的基岩灌浆必须在先完成固结灌浆，并经检查合格后才能进行帷幕灌浆。

2)平洞内的帷幕灌浆应在平洞的支护(锚杆、混凝土衬砌、混凝土底板等)作业完成后进行。

3)帷幕灌浆应在抬动变形观测装置安装完毕且能进行正常测试工作和灌浆前物探测试工作完成后进行。

4)帷幕灌浆必须在具备以下条件后才能开始:①灌浆区邻近30m范围内的勘探平洞混凝土回填、回填灌浆等后续工作完成并通过验收以后。②本层和下层廊道的混凝土衬砌、回填灌浆等后续工作完成并通过验收以后。③一定范围内固结灌浆、基岩接触灌浆、坝体基础层接缝灌浆、喷锚支护等作业完成并通过验收以后。④应先完成搭接帷幕灌浆，然后才能进行上下层相应区域的帷幕灌浆。⑤相应坝段两侧拱坝第一层横缝接缝灌区完工14d后方能进行帷幕灌浆施工。

5)对设有抬动观测设备的灌区，须待抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作后，方可进行灌浆作业。在进行钻孔冲洗、压水试验和灌浆过程中均应进行抬动监测并将观测成果报送监理人，抬动变形允许值超过设计值时应降低压力直至停止施工，并报请监理人共同研究处理措施。

6)在已完成或正在灌浆的地区，在安全质点振动速度控制的范围以内不得进行爆破作业。

3.3灌浆压力

灌浆压力是保证和控制灌浆质量的重要因素。灌浆压力是孔内灌浆段中点处所承受的压强，施工中以孔口安装的压力表测得的压力表示，两者一般存在一定的差异，且压力表离孔口越远，压力损失越大，压力表的测值差异越大。按照要求，压力表与灌浆孔孔口间的管路长度不宜大于5m；坝基抬动的观测，可采用千分表进行量测。

3.4灌浆

本工程帷幕灌浆采用常规灌浆塞自上而下、孔口封闭、孔内循环分段灌浆法。采用孔口封闭灌浆法灌浆时，压力控制原则上采用一次升压法，使压力尽快达到规定的设计压力，若达不到设计要求时，则采用二次升压法。第一次升压压力为0.7MPa，在最终灌注时达到设计压力。第一段～第三段灌浆压力递增宜快，河床两岸的第一段灌浆压力不宜小于0.3MPa，设计最大灌浆压力P=1.0MPa。左右岸的第一段灌浆压力应按坝前水深1～1.5倍确定，但最小的灌浆压力不得小于0.25MPa。在帷幕灌浆的灌浆孔中布置先导孔，先导孔在I序孔中选取，孔位按设计图纸布置。先导孔孔距24m。先导孔兼起勘探孔的作用，应自上而下分段进行钻孔，分段采用五点法灌前压水试验并分段灌浆，用以了解帷幕设计深度范围内的地质条件、岩层和在设计灌浆压力下的岩层注入率情况。帷幕灌浆按三个次序加密进行，先灌第I次序，后灌第II次序孔，再灌第III次序孔，最终达到设计要求的孔距。帷幕灌浆施工中，如果出现连续两个灌浆段灌前透水率＜5.0Lu的情况，应尽快通知设计，以便设计调整灌浆底线。

4.管理好第三方施工检查孔的施工

第三方检查孔一般布置在近坝端、溶洞溶槽及断层破碎带等地质缺陷段。为了便于分清责任，在施工单位自检合格的基础上进行。施工中应注意:

a.为确保检查结果客观、真实、准确，第三方检查孔压水过程宜有业主方人员参旁站，以防压水过程受其他方干扰。对于不合格段，应通知灌浆施工单位及业主方到场复压，然后各方签字确认。b.第三检查孔发现的不合格结果，视情况进行补灌，直至复检结果合格为止。对于施工单位自检合格单元所做的第三方检查后补灌，费用应由施工单位承担。

结语

工程建设需要达到优质、安全、节约成本，施工、监理企业也需要持续发展。希望业主能有长远眼光，真正从工程质量与安全角度出发，做好施工前策划，合理确定工程价格，正确选择灌浆施工及监理单位，加强施工过程的管理;希望监理单位增强责任感，尽自己应尽的责任;希望施工单位加强自我约束，兼顾业主与企业利益。

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