帷幕灌浆施工工艺及效果分析

张　伟　陈金鹏

摘要：文章以高州水库除险加固工程主坝帷幕灌浆施工为例，阐述了帷幕灌浆施工工艺，提出了灌浆效果评价的方法。

关键词：帷幕灌浆；施工工艺；压水试验，灌浆成效

中图分类号：TV473 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）08-0167-02

一、概况

高州水库位于高州市的东北部，鉴江一级支流大井河及曹江上，山良德、石骨水库通过龙头坳连通渠连通而成，集雨面积1022km2。原设计是一座以灌溉、防洪、供水为主，结合发电等综合利用的大（1）型水利枢纽工程。工程于1958年开工，1960年建成。原设计标准为100年一遇设计，1000年一遇校核，正常蓄水位90.0m，相应库容10.5亿m3。经过四十多年的运行，坝体出现多处渗水，且集中在右坝头及溢洪道右岸处。主坝地质构造相对简单，主要地层为燕山期花岗岩、花岗片麻岩和第四系冲积层。燕山期花岗岩一般来说裂隙发育张开而且连通性又较好，透水性较强，故燕山期花岗岩是本次灌浆施工的主体。

二、施工任务

本次施工的主要任务是：在坝顶桩号为0-133.50~0+383.50及0+685.60~0+807.60范围内的基岩进行帷幕灌浆。

右坝段：0+685.60~0+807.60布单排孔，孔距2.5m，布51个灌浆孔；左坝段：0-133.50至溢洪道左岸布两排孔，排距1.5m，孔距2.5m，布孔50个；溢洪道：布16个孔，为单排孔，孔距为2.5m；溢洪道右岸至0＋383.5共布168个孔，孔距为2.5m，终孔深度原则上以进入弱风化岩5m，如遇微风化岩即止，本次帷幕灌浆共285孔钻孔深度为10195.75m。

帷幕灌浆在该部位结束14天后施工质量检查孔，孔数为灌浆孔总数的10％左右，通过压水试验检查灌浆效果。

三、施工设备及灌浆材料

机械设备选用：Xu－100型钻机14台，SNS型与250/50型灌浆泵4台，6台功率2.2kw供水泵BW-200，水箱2台，卷扬机1台，JW180高速双层灰浆搅拌机3台，17m3柴移式空压机1台，50KW柴油发电机1台，JZC－350型砼搅拌机1

台，100t拔管机一台等。

灌浆材料：采用425号的普通硅酸盐水泥。

四、施工工艺说明

（一）钻孔

施工前依据设计图纸放样布孔，钻机就位后，校准孔位及孔号，孔位偏差应不大于10cm，开钻前钻机应垫平并校水平，每排孔分三序施工，采用自上而下灌浆，分序加密的原则。

钻孔开孔径为Ф110mm，终孔孔径Ф75mm.钻孔必须钻到设计孔深度；若钻进遇软弱夹层或产生塌孔集中漏水，须做好施工记录。在灌浆前用压力水进行孔壁冲洗和岩石裂隙冲洗，其标准是孔口回水澄清5min即可，冲洗压力不大于灌浆压力的80%，岩石裂隙冲洗后，孔内的沉渣厚度不超过20cm。

（二）压水试验

压水试验工作包括洗孔、水位测量、仪表安装和压力流量观测等步骤。压水试验前应测定地下水位。

压水试验压力为灌浆压力的80%，压水试验采用单点法，压入流量稳定标准，在稳定的压力下，每5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，最终值作为计算值。

（三）灌浆施工

1．灌浆工艺：灌浆采用“自上而下，分段造孔，孔口封闭，循环灌浆”的灌浆工艺。

2．灌浆孔施工程序：开孔钻进至基岩面（孔径Ф110mm）→下孔口管（套管Ф110mm）→分段钻基岩到孔底（Ф75）→校孔深，测水位→洗孔，清孔→灌浆，达到结束标准终止灌浆→封孔。

3．灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换，浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七个比级。开始灌浆水灰比5:1。

4．灌浆浆液变换原则：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比，当某一比级浆液的注入量已达到300升以上或灌注时间已达1小时，而灌浆压力和注入率均无改变和改变不显著时，应改浓一级，当注入率大于30L/min时，根据具体情况可越级变浓。

5．灌浆结束标准：满足以下两个条件可终止灌浆。

（1）在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌浆60min。

（2）若注入率不大于1L/min时,延续灌注时间不少于90min.，灌浆全过程中，在设计压力

下的灌浆时间不少于120min。

6．封孔：灌浆孔封孔均采用压力灌浆封孔法。

7. 特殊情况处理：

（1）灌浆过程中发现冒浆、漏浆，根据具体情况采用嵌缝，表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等法处理，如发生串浆时，可将串浆孔同时灌浆（一泵灌一孔）或将串浆孔用塞塞住，等待一段时间后继续灌浆。

（2）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，应及早恢复灌浆，否则立即冲冼钻孔，而后恢复灌浆，若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。

（3）孔口有涌水的灌浆孔段，采取浓浆结束、屏浆、纯压式灌浆、速凝浆液、待凝等措施。

（4）灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆或浆液中掺加速凝剂。

（5）灌浆过程中如回浆变浓，换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min即可停止灌注。

五、灌浆成效分析

1．工程量：完成钻孔285孔，总进尺10195.75m，水泥用量250t。

2. 成效：帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，在该部位灌浆孔施工灌浆结束14天后进行压水试验。压水试验采用单点法，帷幕灌浆检查孔应采取岩石芯,计算获得率并加以描述。对灌浆孔的封孔质量进行抽样检查，压水试段长度控制不大于10.0m。压水试验结果表明：29孔的透水率均小于3Lu，范围值为0.29～2.70Lu，平均值1.40Lu，说明灌区岩石透水率已满足防渗标准和设计要求（透水率不大于3Lu）。

六、结语

在施工过程中，严格执行帷幕灌浆施工技术规范和“三检制度”，确保了帷幕灌浆施工的成效。经过两年多的运行观察，水库在高水位无渗漏现象，实践证明帷幕灌浆是成功、有效的，从而大大提高了水库运行安全性。

作者简介：张伟（1980- ），男，供职于广东省水利水电第三工程局，研究方向：工程施工管理。