帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的运用思考

帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的运用思考

 肖翌均 

中国水利水电第七工程局有限公司  四川成都  610000

摘要：在水库大坝基础防渗加固处理过程中，帷幕灌浆是一种常用的施工技术，其通过钻孔灌浆将渗流场压力传至水库大坝的下游结构，从而使坝体安全稳固，达到防渗的效果。本文以某工程为例，简单介绍了帷幕灌浆施工技术，重点阐述了帷幕灌浆施工方法和质量控制措施，希望能为各位同仁提供参考。

关键词：水库大坝；基础防渗加固；帷幕灌浆施工技术

引言

调查发现，很多水库大坝在建设时因缺少地质勘察，或勘察深度不够，导致坝基材料不足，无法为坝基的防渗处理提供必要的支撑，因此多在蓄水运行中出现坝基渗滑问题，严重影响大坝的稳定性和安全性。为此，必须加强水库大坝基础防渗处理，以增强大坝基础的防渗性能。帷幕灌浆技术是目前常用的防渗技术，对于坝基渗漏问题的处理，维持坝基稳定性等极为有效。本文就某工程的水库大坝施工，对帷幕灌浆施工方法展开探讨。

1、工程概况

某水库总库容1170.2万m3，灌溉面积约2.2万亩。基于相关标准，该水库为中型规模，属于III等水库枢纽工程等级。构筑物的主要部分为导流输水隧洞、溢洪道、拦河大坝，其中拦河大坝为风化料坝。以5958.79m为帷幕灌浆设计整体进尺，帷幕灌浆轴线和坝轴线上游相距1.5m，单排孔，孔距1.5m，使用纯水泥浆液为帷幕灌浆，从上到下的分段灌浆。构造、岩性、地形是坝址区域岩体风化的影响因素，无滑坡分布；坝基岩体为泥岩、泥质粉砂岩，未发现对稳定不利的软弱夹层，目前坝基具有良好的抗滑稳定条件。

2、帷幕灌浆施工技术概述

帷幕灌浆是指将浆液灌入土层或岩体中的孔隙、裂隙，形成持续性的阻水帷幕，以降低渗透压、减少渗流量的灌浆工程。在水利工程建设施工中，渗漏问题是影响工程质量的常见因素，帷幕灌浆技术可以有效的解决该问题。实际施工中，帷幕顶部和混凝土闸底板、坝体相连，底部达到不透水岩层的一定深度，以减少或阻止地下水渗透；和位于下游的排水系统共同发挥作用，降低渗透水流给闸坝带来的扬压力[1]。

3、帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的运用

3.1 帷幕灌浆施工工艺

帷幕灌浆施工工艺见下图1。

图1 帷幕灌浆施工工艺流程图

3.2 帷幕灌浆施工方法

3.2.1 施工准备

（1）灌浆材料和浆液准备。选择比例为1：1的普通硅酸盐水泥、粉煤灰，严格检查其品质，防止出现结块的现象。基于灌浆施工的需要，在水泥中添加适量水玻璃。在水泥浆液配制过程中，先加入库水，再加水泥、外加剂，最后加粉煤灰/细砂，如果施工现场温度低，要做好防寒保暖处理，确保浆液温度处于5℃-40℃之间。（2）灌浆设备准备。预见检测灌浆管路，保证其可承受最大的灌浆压力。在灌浆孔、灌浆泵处安装压力表，将灌浆压力调为压力表标值（最大）的二分之一。同时，结合工程需求，准备孔口封闭器、灌浆阀门等器材。

3.2.2 测量放线

结合设计要求，选择全站仪明确灌浆轴线、控制点，用水准仪测定高程。待灌浆轴线和灌浆孔里程确定后，使用钢卷尺测定孔位。随后用水准仪测定孔口高程，并根据帷幕底线计算钻孔深度。

3.2.3 钻孔

结合工程情况，使用回旋钻机钻孔施工，一般选用口径小的机械设备钻孔，如果选择其他口径的机械设备，要将孔径控制在46mm左右。统一标注钻孔，和孔位设计相比，帷幕灌浆孔位误差要在10cm以内。为防止孔壁塌陷，要严格控制坡积层、坝体等位置的送水量[2]。如果钻孔施工遇到泉眼、断层等问题，需做好记录，及时采用措施解决，避免给钻孔操作带来影响。钻孔施工要严格按照顺序进行，首先对下游排钻孔，再进行上游排，最后中间排。在上下游排同时钻孔时，先导孔间距要控制为16cm。另外，合理划分灌浆段长，从上到下依次为2m、3m、5m，其他各段段长5-7m。如果施工现场地质条件较好，可适当延长灌浆段长，但仍要控制在10m内。需要注意的是，钻孔位置偏差要控制在10cm内，钻孔要铅直，孔斜率<1%。钻孔最大允许偏差见下表1。

表1 钻孔最大允许偏差值

需要注意的是，为保证钻孔施工质量，需要计算钻孔偏斜率，即通过持续分段测斜的方式计算，公式如下：

3.2.4 钻孔冲洗和裂隙冲洗

钻孔冲洗、裂隙冲洗在搭建的平台上进行，使用导管接入大流量的水流从孔底向外冲洗，冲洗水压为80%，待回水澄清后结束冲洗，孔内残渣厚度不能超过20cm。钻孔冲洗结束后，用压力水对裂隙孔进行冲洗，冲洗压力仍为80%，回水清净后停止，单孔冲洗时间不能少于30min，串通冲洗时间不能少于2h。如果邻近有灌浆施工的孔或灌浆结束不满24h，不得冲洗裂隙。裂隙冲洗完成后，立即灌浆操作，因故中断24h的，要在灌浆前重新冲洗裂隙。从上到下分段灌浆时，在灌浆前对全孔进行裂隙冲洗。

3.2.5 压水试验

压水试验是指在钻孔试验段压入清水，基于某时段的压力大小、水量关系，计算岩体的透水性，了解裂隙的发育程度[3]。对于检查孔、先导孔的压水试验，通常采用单点法进行，采用从上到下分段灌浆法或孔口封闭灌浆法时，普通灌浆孔采用简易压水，需要流态分析的检查孔、有精度要求的先导孔，则采用五点法压水。在对检查孔、先导孔进行压水时，将压力控制为灌浆压力的75%，每个灌浆段的压水试验维持在20min左右，如果流量在每分钟30L以上，可适当缩短试验时间。

3.2.6 灌浆

本工程采用循环式基岩灌浆施工，孔底、射浆管距离50cm，按照从上到下的顺序进行，在第一段灌浆段的盖板下方堵塞灌浆塞。如果施工现场地质条件复杂，要在灌浆结束后待凝，遇到特殊情况要下钻孔套管，灌浆结束后再拔除，并回填粘土球，做好振捣、压实处理。采用孔口封闭灌浆法灌浆施工时，要遵循压力控制的原则，可使用一次升压法，尽量快速提升压力，如果一次难以实现，要再次升压，一般以0.7P作为升压压力值，灌浆完成前要满足设计压力。将具有勘探效用的先导孔布设在灌浆孔内，结合图纸科学布设孔位，通常以24m为先导孔的距离[4]。灌浆施工时，要左右摆动灌浆管，合理控制回浆量，一般以15min为宜，防止孔内水泥堵塞灌浆管。如果灌浆压力处于最大，要将灌浆段的注入率控制为每分钟1.0L，持续30min后停止；如果水文地质条件复杂，出现灌浆压力降低、注入量增多的情况，可适当延长灌浆时间；如果灌浆期间出现回浆失水变浓的情况，可增加灌浆压力，或采用更换灌注方法、更换浆液的方式处理；如果灌浆时出现中断情况，要及时恢复灌浆，若短期内无法复灌，需在冲洗钻孔或扫孔后，再恢复灌浆。

3.2.7 浆液变换

灌浆浆液的更换，要遵循从稀到浓的原则，浆液水灰比使用工程师批准或灌浆试验水灰比，也可以根据施工规范比级（7个）进行。初始水灰比为5：1，无回水或简易压水则为3：1或2：1。浆液变换原则：当某比级浆液注入量超过300L，或灌浆时间超过1h，注入率、灌浆压力无明显改变时，需更改为一级水灰比；当注入率超过每分钟30L时，结合工程情况越级变浓。但是，如果越级变浓后压力增大，要及时分析原因，更换为原水灰比；当灌浆压力不变、吸浆率不断降低时，无需更换水灰比。

3.2.8 封孔

结合工程地层情况，明确灌浆段的结束条件。灌浆操作按照从上到下的顺序分段施工，在设计压力最大、注入率为每分钟1L时，持续灌浆60min，即可完成灌浆操作。如果长时间达不到标准，上报监理工程师商讨处理措施。每个钻孔灌浆完成后，和监理工程师共同验收，合格后才能封孔。帷幕灌浆使用全孔段压力灌浆封孔法，采用比例为0.5：1的水泥浆封孔。

3.2.9 帷幕灌浆施工技术的应用效果分析

在水库大坝基础防渗加固处理中，质量评定标准是决定工程能否顺利施工的关键，不仅关系着灌浆工艺、施工方案是否符合要求，还影响着水库大坝的整体质量。在本工程中，通过帷幕灌浆施工技术的应用，各单元质量均合格（见下表2），整体质量稳定，基础防渗加固效果明显。

表1 各单元工程评定汇总

在帷幕灌浆施工期间，需要检查孔口周围的透水情况，并结合现场情况明确有无渗漏问题；控制钻头的水平度，确保钻孔垂直度符合要求；控制浆液质量，防止孔壁失稳情况的出现。如果施工期间发现坝身松动、开裂等问题，要停止作业，及时处理通道封堵问题带来的返工，最后在注浆结束后封堵灌缝，避免渗流破坏孔口。现阶段，灌浆孔常用的检查方法是以总孔数的10%来检测，并在注浆后封堵孔口，检查是否存在渗流的情况。本工程中，各部分压水实验结果均在允许范围内，帷幕灌浆施工段的密封性能均满足设计要求。具体见下表3。

表3 帷幕检查孔压水实验结果

3.3 帷幕灌浆施工质量控制措施

3.3.1 现场管理措施

在帷幕灌浆施工中，要建立单独的质管部门，全程监管整个施工过程，便于及时发现施工问题，提高施工合格率。在施工前的准备阶段，要认真检查仪表仪器，检测施工原材料的性能，对于检验结果不达标的原材料和仪表仪器，不能进入施工现场。注意控制成孔质量，及时校正立轴，确保钻孔垂直度满足设计要求[5]。同时，确保孔位偏差不超过10cm；严格按标准和要求冲洗钻孔，注意控制灌浆时间。如果施工期间遇到特殊情况，要及时上报设计和监理部门，并协助其处理。

3.3.2 工程质量检查

帷幕灌浆施工质量的检查，主要依据检查孔的压水试验结果，结合施工记录、测试资料等综合评定。灌浆施工结束2周后，对检查孔的施工质量进行检查；检查孔数量控制为灌浆量的10%，一个单元工程至少要设置1个检查孔，地质条件好时适当减少，灌浆操作困难时则增加

[6]。工程质量的评定标准：对检查孔进行压水试验后，大坝基岩、混凝土连接段的透水率为100%，其余段超过90%以上，即视为合格；如果个别孔段检验不合格，但透水在设计标准的150%内，且不集中分布，也可视为合格。

4、结语

综上所述，渗漏是水库大坝基础施工中的主要问题，通过帷幕灌浆技术可增强基础结构的防渗性能，延长水库的使用寿命。在帷幕灌浆施工中，施工单位和人员要充分掌握技术要点，合理选择施工工艺方法，科学安排施工设备和人员，同时加强施工人员的技能培训，以便有效解决施工问题，提高帷幕灌浆施工质量，进而增强水库大坝的稳定性，使其安全运行。

参考文献：

[1]商坡.帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的应用[J].科学技术创新,2022(26):117-120.

[2]梅艺宾.水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工方法与质量控制[J].黑龙江水利科技,2022,50(06):176-178.

[3]邱灿.水工建筑施工中帷幕灌浆施工技术的运用[J].长江技术经济,2022,6(S1):53-55.

[4]孙建伟,李怡.帷幕灌浆技术在水库大坝防渗处理中的应用研究[J].居业,2022(01):241-243.

[5]丁晋.防渗灌浆施工技术在水库大坝基础工程中的应用[J].四川建材,2021,47(12):160+165.

[6]蔡国森.水利工程中帷幕灌浆施工技术的重难点分析[J].工程技术研究,2021,6(17):109-110.