灌浆技术在水利水电大坝施工中的应用

灌浆技术在水利水电大坝施工中的应用

曾家虎

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：在工程辅助施工中，灌浆工程常被用于稳定开挖面、提高土层的抗液化能力、建筑物的扶正以及地面强化等方面，其灌浆效果可达到止水、强化和稳定等多种效果。随着水利水电工程建设事业的发展和人们环保意识的提高，对混凝土大坝防渗加固处理提出更高要求，因而灌浆工艺在水利水电工程中应用越来越广泛。基于此，本文对灌浆技术在水利水电大坝施工中的应用进行深入研究，期望能够为同行业者提供参考。

关键词：灌浆技术；水利水电工程；大坝施工；应用分析

在水利水电工程大坝的建设过程中，灌浆技术扮演着至关重要的角色，其质量的高低直接决定大坝的品质和使用寿命，是不可或缺的关键因素。所以说灌浆工作是整个水利工程项目实施的重要环节之一，也是决定工程质量好坏的关键因素之一。因此，在进行灌浆工作之前，必须对工作人员进行专业技能的系统培训，以确保其具备必要的知识和技能，方能打造出更为完美的大坝，从而减少质量问题的出现。

1灌浆施工作用

压实作用。当泥浆通过机械压力流入地面时，其周围会形成双向加压，使周围变得密实，同时又会对地面产生巨大的压实效果。这种自身的加压效应能够使得一些无法流入泥浆的缝隙和细微裂缝变得密实，形成挤密或挤压，从而全面提高地层密度，保证建筑物的安全性。具有固化特性。当泥浆通过机械作用流入地面时，其周围会形成双向加压，使周围变得密实，同时又会对地面产生巨大的压实效果。这种自身的加压效应能够使得一些无法流入泥浆的缝隙和细微裂缝变得密实，形成挤密或挤压，从而全面提高地层密度，保证结构的稳定性。黏合效应。浆液具有卓越的胶凝特性，在受到压力注入后，能够与周围物质形成紧密的结合，在经过脱松的建筑物、岩块裂缝等方面发挥黏合作用。通过注入充填，各种物质得以充分结合，全面提升联合承载能力，确保周边环境的稳定性。

2工程概况

铜厂水库位于云南省巧家县北东部包谷垴乡铜厂沟村，距巧家县104km，距昭通市昭阳区79km。铜厂水库流域面积15.7km²，坝址河床高程2035.1m，水库正常蓄水位高程2090m，总库容445.0万m³。水库枢纽设大坝、输导结合隧洞、溢洪道等建筑物。灌区布置1条干渠，长13.48km，其中设隧洞2座（洞身总长428m）。水库设计灌溉面积1.435万亩，解决0.908万人及0.785万头牲畜饮水困难。该水库属以农业灌溉和人畜饮水为主的小（1）型水利工程。

3灌浆技术要点

3.1测量放线

在进行灌浆工作之前，必须严格按照设计图纸进行细致的放线布孔工作。这是确保灌浆效果达到设计要求的关键步骤。在布孔过程中，每个孔位的偏差都必须严格控制在±10cm以内，以确保灌浆的均匀性和密实性。这样的精度要求不仅体现了对工艺质量的追求，更是对工程项目负责任的体现。通过精确的布孔，能够为后续的灌浆工作奠定坚实的基础，确保工程质量与安全，进而为整个项目的顺利完成提供有力保障。

3.2钻孔施工

3.2.1钻孔

在进行灌浆工作时，所有的钻孔都必须确保是铅直孔，这一点至关重要。在工程开工之前，技术人员需要对孔序和孔号进行认真校对，只有在确认无误之后，钻机才可以正式就位。钻机在就位时，必须确保精准对准孔位，使用水平尺来校准机身的水平度，保证立轴的铅直性，这样才能确保钻机的稳定性，从而确保钻孔的精度和质量。如果在钻进过程中发现集中漏水或涌水的情况，必须立即查明情况、分析原因，并在处理之后再进行钻进，以确保施工的安全和质量。灌浆孔钻进结束后，还需要进行钻孔的冲洗工作，以确保孔内的清洁。冲洗后，孔底的沉积厚度应不大于20cm，以保证灌浆的效果。此外，各类钻孔在钻进时，如果需要中止施工，必须在孔口加设保护措施，以防止污水流入或异物落入孔内，从而保证钻孔的完整性和清洁度。这些细致的施工措施和严格的操作要求，都是为了确保灌浆工作的顺利进行和最终的工程质量。

3.2.2钻孔取芯和芯样试验

在进行灌浆工程时，先导孔和灌后检查孔的岩芯钻取工作至关重要。这些岩芯需要按照取芯的次序进行统一编号，并填写相应的标签后装箱保存。此外，还需要根据岩芯数据绘制钻孔柱状图，并进行详细的岩芯描述，以便对地下岩层的情况有全面的了解。

对于灌前物探孔的岩芯采取率，要求必须大于80%，而对于灌后物探孔和检查孔的岩芯采取率，则要求更为严格，必须大于90%。这是为了确保我们能够获取足够多的岩芯样本，从而更准确地评估灌浆效果。

在取芯钻进的过程中，为了保证岩芯的质量和完整性，循环的最大长度被限制在3米以内。一旦发现芯样卡钻或被磨损，需要立即停止钻进并取出芯样。在钻孔过程中，我们还需要对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度等因素进行持续的监测和记录。这些因素都是反映基岩特性的重要指标，对于评估灌浆效果具有重要意义。所有的监测数据都需要提交给监理工程师进行审查。

如果监理工程师认为有必要，我们还需要对钻取的岩芯进行试验。这些试验的结果也需要一并提交给监理工程师。对于监理工程师指示需要保存的岩芯，我们必须按照指定的地点进行存放，以防止岩芯散失或混装。这些细致的工作都是为了确保灌浆工程的顺利进行和最终的工程质量。

3.3 钻孔孔径及段长

在进行灌浆工作时，我们需要严格控制灌浆孔的孔径和段长。灌浆孔的开孔直径设定为91mm，以确保足够的灌浆流量和压力。而终孔孔径则不宜小于56mm，以确保灌浆材料能够充分渗透并填充岩层空隙。对于帷幕灌浆，其段长一般设定为5.0m，但最大不得超过10.0m，以保证灌浆的均匀性和密实性。特别是在接触带以下，第一段设定为2.0m，第二段为3.0m，其余段则为5.0m。而对于固结灌浆，每段的段长则统一设定为8.0m。

3.4镶筑孔口段

在进行所有钻孔（包括检查孔）的施工过程中，每个孔段都需要镶筑孔口管。孔口管的管径统一为89mm，并且需要下至砼盖板以下10～20cm的位置。镶筑工作应在完成钻灌第一段后进行，以确保孔口管的稳定性和牢固性。同时，孔口管需要高出地面10cm，并且管口应加以保护，防止杂物掉入。此外，孔口管必须保持垂直状态，我们会应用水平尺进行校准，以确保其精确度和稳定性。

3.5钻进技术参数

在灌区介弱风化基岩的条件下进行钻进时，必须根据受灌介质的特性，灵活调整和优化技术参数，确保钻孔的质量。由于地质条件的复杂性和多变性，灌浆钻孔的孔深常常存在不确定性，而孔斜问题则成为钻孔过程中的最大难题，直接关系到灌浆质量的保障。

因此，在施工过程中，必须对孔斜进行严格的监测和控制，采取一切必要的措施来预防和减少孔斜的发生。为了确保孔斜控制在允许范围内，我们规定每钻进10～15米就必须进行一次测斜。其孔底偏差值不得大于表1规定：

表1 钻孔孔底允许偏差    单位：m

3.6钻孔冲洗和压水试验

3.6.1 钻孔冲洗

为确保灌浆孔内的清洁度和灌浆效果，必须对钻孔进行彻底的冲洗。冲洗过程中，使用水池的最大供水量，并保持冲水压力为灌浆压力的80%。当压力超过1MPa时，则采用1MPa的压力进行冲洗。冲洗将持续进行，直至水清澈且孔底沉沙不超过20cm。这一步骤的目的是确保灌浆过程中，孔内无杂质干扰，保证灌浆材料能够均匀、密实地填充岩层空隙。

3.6.2 压水试验

在灌浆前，需要进行压水试验以评估岩层的透水性和灌浆效果。压水试验采用五点法，压力设定为灌浆压力的80%，但不超过1MPa。试验时，保持压力稳定，持续压水20分钟，并每5分钟测量一次压入流量。压入流量稳定的标准是：在稳定的压力下，每2～5分钟测量一次压水流量，若连续四次测量中最大值与最小值之差小于最终值的10%或1L/min，则试验结束。此时，取最后一次测量的流量值作为计算流量，并以透水率q表示。

透水率q的计算公式为：

q = Q/PL

其中：

Q表示试段的透水率；

Q为注入流量，单位为L/min；

P为作用于试段中的全压力；

L为本试段的长度。

3.7灌浆

3.7.1 制浆

灌浆工程的核心环节之一是制浆，它直接关系到灌浆的质量和效果。因此，制浆过程中必须严格控制各项参数和操作。

制浆材料称量：所有制浆材料必须按照规定的配比进行精确称量，确保计量误差小于5%。对于水泥等固体材料，应采用重量称量法，以确保准确性。

浆液搅拌：搅拌过程中，必须确保各类浆液搅拌均匀，并测定浆液的密度、粘度等关键参数，同时做好相关记录。对于纯水泥浆液的搅拌，使用普通搅拌机时，搅拌时间应不少于3分钟；而使用高速搅拌机时，搅拌时间应不少于30秒。此外，浆液在使用前必须通过筛网过滤，以确保其均匀性和流动性。从制备到使用的整个过程中，浆液的存放时间应控制在4小时以内，以保证其稳定性和有效性。

集中制浆：为提高效率和保证质量，推荐采用集中制浆站进行拌浆。这样可以集中拌制最浓一级的浆液，并通过输送管道将其运送至各个灌浆点进行调配和使用。在输送过程中，必须控制浆液的流速在1.4～2.0m/s之间，同时在各灌浆点测定来浆的密度，并根据具体需要进行调制。此外，为确保浆液的稳定性和适用性，其温度应保持在5℃～40℃之间，超出此范围的浆液应视为废浆。

3.7.2 灌浆

灌浆是灌浆工程的核心环节，它直接关系到工程的质量和效果。因此，在灌浆过程中，必须遵循一定的原则和规范，确保灌浆的顺利进行。

灌浆原则：灌浆工作必须按照分序加密的原则进行。对于固结灌浆，一般分为两序，即先进行Ⅰ序孔的灌浆，再进行Ⅱ序孔的灌浆；而对于帷幕灌浆，则分为三序，即Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔。这样的分序加密原则有助于确保灌浆的均匀性和密实性。

浆液变换：在灌浆过程中，根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）的规定，必须合理调整浆液的水灰比。具体来说，当灌浆压力保持不变且注入率持续减少，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某级浆液的注入量已达300L以上或灌浆时间已达30分钟，而灌浆压力和注入率均无显著变化时，应提高浆液的浓度；当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级提高浆液浓度；在灌浆过程中，如灌浆压力或注入率发生显著变化，应立即查明原因并采取相应措施进行处理。

灌浆结束标准：为确保灌浆的质量和效果，必须设定明确的灌浆结束标准。一般来说，当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min并持续灌注30分钟时，即可认为该灌浆段已达到设计要求，可以结束灌浆。

封孔处理：灌浆孔灌浆结束后，必须采用水灰比为0.5的新鲜普通水泥浆液置换孔内的稀浆或积水，以确保孔内的密实性和稳定性。这样的封孔处理有助于防止后续可能出现的浆液流失或孔内塌陷等问题。

3.8灌浆结束和封孔

3.8.1终孔条件

在进行灌浆工程时，终孔的条件是根据一系列压水试验和灌浆效果来确定的。以下是具体的终孔条件：

（1）压水试验方法

对于各灌区的先导孔，在灌前压水试验的前几段，采用孔口封闭五点法压水。当接近设计孔深时，提前三段开始采用分段单点法压水。对于其他生产孔，则采用简易压水法压水。

（2）透水率标准

如果孔深接近设计孔深（设计孔深±1段），且简易压水结果显示透水率q≤10Lu，则可以在第二段位置直接终孔。

如果孔深超出设计孔深往下1段以外，且某一段简易压水结果出现透水率q≤10Lu，则在此段直接终孔。

如果灌浆孔深超过相应位置1倍坝高（相应位置坝体防渗体底部至坝项的高度），且灌段钻孔深度已经超出设计孔深时，当某一段简易压水透水率q≤10Lu，即可在此段直接终孔。

（3）特殊情况处理

如果在上述条件下仍然无法终孔，且灌浆孔往下延伸过程中简易压水值无减小迹象，或者终孔透水率q>10Lu的孔形成集中连片时，应及时通知参建四方相关人员到场进行专门论证，以确定进一步的处理措施。

3.8.2帷幕灌浆结束条件

对于帷幕灌浆，各灌浆段的结束条件如下：

当采用自上而下分段灌浆法时，灌浆段在最大设计压力下，如果注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，即可结束灌浆。

3.8.3帷幕灌浆封孔方法

在进行帷幕灌浆时，封孔的方法有两种：

分段灌浆封孔法：这种方法是在每个灌浆段完成灌浆后，立即进行封孔操作，以确保灌浆效果。

全孔灌浆封孔法：这种方法是在整个帷幕灌浆完成后，对整个灌浆孔进行封孔操作。

根据具体的工程要求和地质条件，可以选择合适的封孔方法。封孔操作应严格按照相关规范进行，以确保灌浆工程的质量和效果。

4结论

灌浆技术在节约成本的前提下，可以实现坝体加固和使用寿命延长的目的。同时，还需要做好坝基防渗处理工作，确保大坝能够长期安全运行。为确保大坝的稳固性，必须在施工结束后立即进行维护和检查。

参考文献

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