二期围堰基础惟幕灌浆设计与实践

摘 要 二期围堰基础惟幕灌浆孔需穿过厚度仅为80～100cm，深度达70多m的塑性混凝土防渗墙体，这给帷幕钻孔灌浆施工增加了施工技术难度，且施工工期紧迫。塑性混凝土防渗墙体内成孔主要采用预埋管法、并辅以钻孔法成孔，克服了薄深墙成孔难点，加快了施工进度，保证了帷幕工程质量。为围堰的按期建成和基坑按期抽水创造了条件。

关键词 基岩 帷幕灌浆 钻孔 埋管 混凝土防渗墙

1、 工程概况

三峡工程二期上、下游横向土石围堰与右河床一期混凝土纵向围堰及长江左岸坡共同围成封闭的二期基坑。上游土石围堰按Ⅱ级临时建筑物设计，围堰顶高程88.5m，最大挡水水头80多m，围堰轴线长1439.6m，堰体防渗结构型式为低双排塑性混凝土防渗墙上接土工膜。下游土石围堰按Ⅲ级临时建筑物设计，围堰顶高程81.5m，最大挡水水头近80m，围堰轴线长1075.9m，堰体防渗结构型式为低单排塑性混凝土防渗墙上接土工膜。

二期围堰防渗墙底基岩为弱～微风化前震旦系闪云斜花岗岩，岩性坚硬，结构完整，高倾角构造裂隙较为发育。防渗墙要求嵌入弱风化岩层内1.0m，但围堰基础弱风化带中仍然存在一定规模的严重透水带，如不对这种严重透水带采取处理措施，将影响围堰稳定，加大围堰渗水量。为保证围堰安全运行，在结构防渗设计上采用了防渗墙底下接帐幕灌浆的方法进行防渗处理。

2、 防渗帷幕灌浆设计

2.1 基岩帷幕结构设计

二期围堰防渗墙底基岩防渗帐幕灌浆孔沿防渗轴线布置，为单排孔，孔距1.5m，孔径76mm，分两序自上而下施工。帷幕灌浆底线设计标准为：上游围堰q＜10.0Lu，下游围堰q＜50Lu。灌浆孔最低孔底高程上游围堰约3.5m左右，下游围堰约0.0m左右，位于上、下游园堰的深槽部位，最大孔深80多m。灌浆后钻孔压水试验检查合格标准为q≤5。

2.2 渗流计算分析

计算模型采用主河床深槽典型断面，防渗墙按单排墙，上游水位86.2m，下游水位取基坑最低水位，进行了平面和三维有限元渗流计算。计算结果表明：当围堰防渗墙底无帷幕灌浆时，防渗墙后浸润线较高，堰基渗流量及渗透比降均较大。当围堰防渗墙底设置了帷幕灌浆后，防渗效果明显，防渗墙后基础中渗流集中现象减弱，墙后浸润线降低，堰基渗流量及渗透比降均有显著减小，墙下游渗流出逸点高程下降最大幅度达12.8m，渗流量减少1.7～2.0倍，淤砂及淤砂与碎石过渡带接触的渗透比降分别减少0.65～1.17和0.06～0.21。因此围堰防渗墙底透水岩体采取帷幕灌浆处理后，堰基的渗透稳定指标满足围堰安全标准。

2.3 帷幕灌浆施工技术要求

(1)帷幕灌浆在防渗墙施工完毕且在墙体达到70%强度，且相邻槽孔混凝土强度达50%以上后施工才能开始钻孔灌浆。

(2)帷幕灌浆底线：在施工I序孔时，按9m左右的间距超前钻凿先导孔，做压水试验，由压水试验成果资料确定。

(3)灌浆材料：采用新鲜无结块的普通硅酸盐或硅酸盐大坝水泥浆液材料。水泥标号不低于425号，细度为通过0.08mm方孔筛筛余量不大于5％。制浆时水泥浆应经高速搅拌机搅拌分散并经湿磨机磨细至水泥平均粒径不大于0.03mm。在制浆过程中掺和水泥重量0.5%～1%的GJ-2减水剂，以改善浆液的可灌性能。

一般情况下，先用水灰比为3：1湿磨细水泥浆开灌；对于漏量大于40L/min的孔段，可用未经湿磨的水泥浆灌至漏量不大于10L/min后，再改用湿磨水泥浆灌注。

(4)灌浆分段及其灌浆压力：第一段即接触段段长1m，第二段段长2m，第三段及其以下各段段长3～5m。帷幕灌浆最大灌浆压力1.5MPa。帷幕设计底线在防渗墙顶高程以下深35m以内时，第一段灌浆压力0.5MPa，第二段灌浆压力自0.5MPa逐步升到1.0MPa，第三段及其以下各段均为1.0MP。；帷幕设计底线在防渗墙顶高程以下深超过35m的孔，第一段灌浆压力0.5～1.0MPa，第二段灌浆压力自1.0MPa逐步升到1.5k4Pa，第三段及其以下各段均为1.5MPa。

(5)结束标准：在设计压力下，单位吸浆量不大于0.4L/min，持续灌注60min，或不大于1L/min，继续灌注90min，灌浆可以结束。灌浆结束后，除第一段和大漏量孔段待凝24h外，其它孔段可不待凝。

3、 施工方案与施工技术措施

3．1工程施工特点

帷幕灌浆需利用混凝土防渗墙施工平台进行施工，灌浆孔需穿过厚度仅为80～100cm、深度一般30～45m、

深槽段深度达70多m的塑性混凝土防渗墙体，这给帷幕钻孔灌浆施工：增加了施工技术难度，且施工工期紧迫。特别上游围堰双墙段上游墙部分的帷幕灌浆孔，在上游墙完成并形成度汛挡水子堰(挡汛期5%频率洪水

流量的水位)后施工，且下游墙又正在紧张进行，工期更加紧迫，施工干扰大。

3.2 塑性混凝土墙体内成孔施工方案比选

基岩防渗帐幕灌浆孔穿过薄而深的塑性混凝土防渗墙体，对墙体内成孔质量要求特别高，对塑性混凝土墙体内成孔考虑了如下几种成孔方案：如果在成墙后采用钻机钻孔，钻孔精度要求高，钻灌比大，工期紧，难以保证钻灌工程质量和工期；如果在墙体浇筑时，采用预埋管成孔，耗费管材，但便于成子孔，成孔率高，可节省工期。如果在墙体浇筑时采用拔管法成孔，经济快捷，但成孔率低，且与混凝土墙体浇筑施工干扰大，技术复杂。经比选，塑性混凝土防渗墙体内成子孔主要采用预埋管法、并辅以钻机钻孔法成孔。预埋管的安设在防渗墙槽孔成槽，清孔换浆结束后进行。当槽孔深度小于30m时，埋管为内径个120～φ128mm的厚壁PVC塑料管。槽孔深度大于30m时，埋管为内径φ114mm的钢管。

3.3 预埋灌浆管成孔技术措施

槽内预埋灌浆管难点是定位和防止浇筑混凝土时混凝土料冲击灌浆管，使之位移偏斜，造成埋管失败。经生产性试验确定的措施是：在防渗墙槽段划分时考虑埋管间距要求，并按防渗墙槽孔形状焊接制作辅助理管定位的保持钢筋架，保持钢筋架沿埋管深度方向上每隔9～13m左右设置一个定位架，底部位保持架距子孔底不大于2.0m，孔口保持架应固定在槽口导墙上，管脚采用圆形钢筋定位架定位。如预埋钢管，则按设计成孔位置将钢管焊在保持架上固定，预埋钢管接头采用对口焊接。如预埋塑料管，则按设计成孔位置将塑料管胶接捆扎在保持架上固定，塑料管接头采用对口外套接头套捆扎胶接，埋设时采用内套钢管待混凝土浇筑后拔出钢管的方法施工。

有预埋管的孔，钻孔时先用合金钻将预埋管内的残留混凝土扫除后再进行基岩段钻孔作业。没有埋管的孔，用个110mm的合金钻钻至距防渗墙底50cm，下入φ91mm的钢管或塑料管，注入水泥浆并将管口封住，待水泥浆从管外涌出时停止注浆，等到水泥浆满足强度要求后即可开始先用合金钻将管内水泥结石扫除后再进行基岩段钻子孔作业。

3.4 基岩钻孔灌浆施工方法

基岩段钻子L采用十76mm金刚石钻头钻进。基岩段灌浆先导孔采用自上而下分段钻孔、自下而上分段阻塞、孔内循环灌浆法施工；一般灌浆孔：如墙体采用预埋钢管法成孔，则采用自上而下分段钻孔，孔口封闭、孔内循环法灌浆；如墙体采用预埋塑料管成孔或钻机钻探成孔，则采用自上而下分段钻孔灌浆，灌浆采用孔内阻塞，孔内循环法灌注，阻塞器下置至灌浆段顶，以保护墙体安全。灌浆时射浆管距孔底不大于.5m。灌浆施工采用自动记录仪进行记录。

3.5 对施工过程中有关问题的处理措施

(1)预埋灌浆管失败：对预埋管偏斜过大。致使无法施工的灌浆孔，施工中发生孔内事故和预埋管孔距大于2.0m的孔，在原孔旁重新钻孔灌浆或设加密灌浆孔。

(2)灌浆时浆液失水回浓：基岩帷幕灌浆施工，存在浆液失水回浓现象。分析其原因，主要是基岩裂隙微细，水能进入微细裂隙，而水泥灌液难以注入。因此规定灌浆水泥采用525#普硅水泥，并要求采用湿磨机磨细水泥颗粒，以提高浆液对基岩裂隙的可灌性。

(3)灌浆时液浆外漏：灌浆过程中和墙体侧壁串通产生外漏的孔段，采用浓浆限流，间歇法灌浆，在堵住外漏后恢复正常灌浆至结束。对于串通孔段，则封堵被串孔，灌浆结束后，冲洗被串孔段内浆液后继续钻灌；对于外漏量特别大的孔段，采取定量灌注5～6t后待凝，再扫孔复灌。

(4)安全度汛：灌浆施工后期，汛期临近，为了加快施工进度，使围堰安全度汛，对基岩段钻孔灌浆的分段作了一些调整。第一次调整：按原设计要求分段，第一段按原设计钻孔灌浆，第二及以下各段可一次钻凿成，自下而上分段灌浆。第二次调整：第一段段长2.0m，第一段灌前压水试验单位吸水量小于30L/min时，可将第二段段长加长至5.0m，灌浆压力调整为1.3MPa，以下各段灌浆压力为1.5MP，；第一段灌前压水试验单位吸水量大于30L/min时，第二段段长2.0m，第三段及以下各段段长4.0～5.0m。

4、 灌浆施工成果资料及帷幕运行状况

总体平均单位注入量超过100kg/m，灌浆孔灌浆前压水试验单位透水率及灌浆单位注入量I、II序孔递减规律显著。个别地层出现异常情况，主要是地质条件和接触段有外漏等原因造成，经III序孔加密钻灌(最小孔距0.75m)处理后达到了灌浆合格标准。灌浆后检查孔压水试验单位透水率q≤5Lu，满足灌浆质量检查标准。说明帐幕灌浆设计与施工技术参数是合适的，施工质量较好，满足设计要求。

基坑抽水后围堰渗水量不到设计预计值的1/10，没有发现大渗透量的明显渗水点，围堰自开始运行以来，渗水量呈逐渐递减之势，结合围堰监测资料分析，帷幕的防渗性能满足了围堰工程安全运行的要求。

5、 结语

二期围堰塑性混凝土防渗墙底基础帷幕灌浆的设置，解决了围堰防渗墙基础渗漏问题，满足了围堰工程安全运行的要求。墙体内成孔主要采用预埋管法、并辅以钻孔法成孔，解决了薄深墙成孔难题，加快了施工进度，灌浆采用孔内循环法湿磨细水泥浆灌注，保证了帷幕灌浆工程质量，为围堰的按期建成和基坑按期抽水创造了条件。