帷幕灌浆施工技术在水利工程中的应用探讨

唐小成

（桂林市天理水利电力建筑安装工程公司，广西 桂林 541001）

帷幕灌浆技术是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，是一项应用范围广、实用性强的工程技术，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。其基本原理是：首先用地质钻机在需要处理的地层钻一排帷幕孔，然后用高压将水泥浆灌注到被处理地层的缝隙内，水泥浆凝固后，帷幕孔内凝固的水泥柱体和周围被水泥浆凝结到一起的地层共同形成一道密实的帷幕，从而起到防止水流从地层内渗透的作用。帷幕灌浆既是技术又是工艺，施工中不仅要按序操作，还要注意量的掌握。

1 工程实例

某小型水库总库容381.3万m3，正常库容295万m3，兴利库容289.5万m3。该水库经过26年运行，在坝肩、坝基出现多处渗漏。局部渗漏严重，已影响到大坝的安全稳定运行。经有关设计部门研究确定，对整个大坝基础、坝身及两坝肩进行防渗灌浆处理。

2 施工现场布置

2.1 施工平台

进水口边坡施工平台高程为EL919.5 m～960.0 m，混凝土盖板设计厚度为0.5 m。由于帷幕无法提前形成0.5 m厚贴坡砼，因此，在该部位砼浇筑过程中，预留部位形成台阶式灌浆平台，台阶宽度3.1 m、台阶高度14 m左右，最大砼盖重达10 m。

2.2 水泥浆制浆站

为减少施工干扰，计划采用集中制浆的方式，拟在上游围堰左端修建制浆站，其面积12 m×9 m，水泥储存量不少于150 t。

2.3 施工排污

在排污管出口和上游围堰左端头修建集水井、沉淀池，施工废水、废浆经沉淀分离处理后，废水排至上游围堰，经管道引入河道，沉淀物运至弃渣场。

3 施工工艺

3.1 施工流程

测量→布孔→设备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔→质量检查孔。

3.2 测量

考虑到施工轴线上转折点较多，且地势起伏不平，施工中严格按照设计图纸要求，采用全站仪闭合误差的方法进行灌浆轴线的测设，沿轴线每30 m放设1个控制点，同时在转折点和地势起伏较大位置处加密控制点，确保灌浆孔位的精确性。之后利用控制点逐个测设每个灌浆孔的孔位及孔口高程，以确定非灌段深度和设计的终孔深度。

3.3 灌浆孔布置

（1）钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等按施工图纸要求和监理工程师指导执行。开孔前，均实测孔口高程，钻孔一律采用合金钻头结合金刚石钻头钻进，禁止采用钢粒钻进，孔壁保持完整以利于止水止浆。坝体采用无泵干钻，坝基岩石采用清水钻进。

（2）灌浆孔的开孔孔位需符合施工图纸要求。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差应不大于 10 cm。复核孔位无误后，用红油漆标明序号。钻机安装应平整稳固，钻进时要保证天车、立轴和孔位三点一线。钻杆用φ42 mm或φ50 mm内丝钻杆，岩芯管长度不低于3.0 m。

（3）钻孔时必须保证孔向准确。孔深超过20 m改孔径时，要带导向器。

（4）钻孔施工期间，应对灌浆孔的钻孔偏斜情况进行检查。采用测斜仪进行孔斜检查，前20 m孔深范围要求较为严格，偏斜量应小于孔深的 1.25%，竖向偏角不大于 0.72。一般要求偏斜小于孔深的1.5%，钻孔孔位允许偏差5 cm。施工过程中，所有帷幕灌浆孔均采用JJX－3A型物探测斜仪进行终孔测斜，经测斜证实。

3.4 裂隙冲洗

裂隙冲洗的目的是冲出孔内残存和粘附的岩粉等杂质，以免堵塞裂隙通道口而影响灌浆质量；同时岩石裂隙或孔洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物冲出孔外，以利于浆液流进裂隙并与裂隙面胶结紧固，起到防渗和固结作用。冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1 MPa时，采用1 MPa。冲洗时，可将冲洗管插入孔内，用阻塞器将孔口堵紧，用压力水冲洗，压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。

3.5 灌浆

（1）灌浆材料：本灌浆工程基岩采用纯水泥浆液灌注，坝体采用水泥∶黏土＝1∶2的水泥黏土浆灌注，岩土接合部采用水泥∶黏土＝1∶1的水泥黏土浆灌注。水泥采用强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，所采用水泥必须新鲜，其细度要求通过80 m方孔筛，其筛余量不大于5%。灌浆用黏土采用库区附近白云岩风化料，使用前采取土样进行分析试验后确定使用。

（2）浆液制备：灌注浆液采用局部集中制浆方式进行搅拌。本次工程中，搅拌机采用自制400 L水泥浆搅拌机，生产能力即能满足施工要求。若采用高速搅拌机搅拌浆液，搅拌时间不少于30 s。如使用普通搅拌机搅拌浆液，搅拌时间不小于3 min。灌注浆液搅拌结束后，直接送入灌浆泵储浆桶内，供灌浆施工使用。灌注浆液自制备至用完的时间为4 h，超过4 h应弃掉，重新搅拌新浆使用。另外，注意做好防寒、保温、防晒、放热措施，浆液温度保持在5～40 ℃。

（3）灌浆方法：帷幕灌浆工程按分序加密的原则进行，分Ⅲ序，先进行 I序孔，Ⅱ序孔次之，最后进行Ⅲ序孔施工。灌浆采用自上而下循环式分段灌浆法，灌浆段自上而下分段，第一段（接触段）2 m，以下每段长均为5 m，股长可适当的进行调整。灌浆采用自上而下分段卡塞法灌凝，为了避免浆液沉淀堵塞裂隙用0.6寸水管做射浆管，浆管距离孔底不超过0.5 m。

3.6 结束标准及封孔

根据设计及规范要求，当达到该段次的设计压力、注入率不大于1 L/min时继续灌注60 min，灌浆即可结束。封孔采用“置换和全孔压力灌浆封孔法”即终孔段灌浆结束后先将孔内余浆置换成0.5∶1的浓浆，而后在孔口封闭进行全孔压力灌浆封孔，封孔压力值采用该孔灌浆的最大压力，其摒浆结束标准与常规段次相同。封孔结束后将孔口部分用0.5∶1的水泥砂浆填满、捣实、抹平。

4 特殊情况处理

4.1 地表冒浆

灌浆过程中浆液从裂隙往上冒出，或沿底板与基岩接触带冒出的现象称地表冒浆。发生冒浆现象后采用嵌缝、表面封堵等措施，同时适当降低灌浆压力、增大浆液浓度、限制进浆量，待冒浆停止，压力达到规定压力后，再正常进行灌浆。

4.2 串浆

灌浆过程中，浆液从其他孔流出的现象为串浆。产生串浆的原因是由于岩石中裂隙相互串通的结果。灌浆过程中串浆孔若为待灌孔时，则同时进行灌浆。若无条件同时灌浆，则将串浆孔管口堵塞严密，灌浆孔结束后，串浆孔立即进行扫孔、冲洗而后继续灌浆。并适当增长相邻两个次序孔先后施工的间隔时间，防止新灌入浆液将前期灌入到裂隙中的浆液结石冲开。

4.3 灌浆孔吃浆量大、难以终孔

若破碎断裂带张开性裂隙较大，延伸较远时，可能会出现灌浆孔吃浆量异常放大的情况。灌浆过程中与处理冒浆相似，即降低灌浆压力、增大浆液浓度、限制进浆量，并适当间歇灌浆。

该工程经帷幕灌浆处理后，灌浆洞洞壁基本保持干燥，未发现有严重的渗水现象，灌浆质量较好。目前水库已蓄水并达到发电要求水位，大坝下游及边坡周围没有较大的渗水情况。大坝帷幕灌浆施工是成功的，达到了该工程的防渗要求。

5 结束语

帷幕灌浆技术是水利工程施工中一种既经济又行之有效的方法之一。帷幕灌浆主要是对防渗墙底部基岩进行防渗处理，对于减小大坝渗漏至关重要，但此部分属于隐蔽工程，施工过程较难控制，稍有不慎，则会对工程造成很大影响，因此，对灌浆施工一定要做好施工方案设计，严格控制每一道工序。