控制性帷幕灌浆对坝基防渗的效果及评价

2011-08-15王哲

科技传播 2011年15期

王哲

葛洲坝新疆工程局（有限公司），新疆乌鲁木齐 830049

0 引言

控制性帷幕灌浆技术，就是采用在地面上钻取注浆孔和地质探孔，然后再向孔内注入水泥浆等浆液的方式，通过注入的浆液将开挖断面以及四周一定范围内的岩缝嵌水挤出，从而保证围岩的缝隙最终能够被已达到一定强度的浆液填充密实，并与之形成完整统一的固结体，即所谓的止水帷幕。根据各个工程的不同实际情况，可以采用多种帷幕灌浆技术，其中控制性帷幕灌浆效果尤佳。本文针对水利工程施工中坝基控制性帷幕灌浆技术的工艺流程、效果评价及其存在的问题和相应的对策进行了浅要地分析和探讨。

1 坝基控制性帷幕灌浆施工工艺流程

1.1 成孔

成孔是控制性帷幕灌浆施工中的第一道工序，也是极为重要的一道工序。成孔的质量和进展情况将直接影响到整个控制性帷幕灌浆施工的质量和工期，因此必须又快又好地进行。首先，在安装钻架并摆放钻机的过程中，应事先平整和清理场地，并根据现场情况铺设地板和用方木搭设钻孔平台，钻机安放要稳固、端正，并且要保持钻机平台、钻杆和灌浆孔的三个中心点成一条线；其次，在钻机安放完毕后，应进行试机和试钻，待明确钻机的动力、供水、供电等所有设备和系统均运行正常之后才进行钻进工作；再次，在每次钻孔之前都要仔细检查所有的钻杆、钻具及其他钻进零部件，严禁使用弯曲变形的钻杆和钻具，各部位的接头一定要牢固并保持良好的同心度。另外值得注意的是，由于金刚石钻进成孔的间隙较小，钻头水口也较窄，因此需要较大的泵压和泵量才能起到强制的冷却和冲洗作用。

1.2 缝隙冲洗和压水试验

控制性帷幕灌浆施工在成孔之后，通过导管将大流量的高压水流从孔底一直向孔外冲洗，并在此过程中不断地冲洗孔壁，通过这样的单孔冲洗方式直至回水澄清之后，继续再冲洗十分钟，且要保证冲洗总时间不少于半个小时，串通孔时间不少于2小时，沉渣厚度不超过20cm。在一般情况下缝隙的冲洗压力设置为该段灌浆压力的八成。缝隙冲洗完成后必须进行压水试验，压水试验通常采用单点法，压力同样设置为该段灌浆压力的八成，且不超过一兆帕。

1.3 灌浆施工

控制性帷幕灌浆施工通常采用自下而上的方式分段进行，在规定的压力下，当注入率不超过0.4L/min时，必须继续灌注半个小时，或不超过1L/min时，则必须继续灌注一小时，灌浆即可结束。而如果采用自上而下的方式分段进行时，继续灌注的时间则需相应增加半个小时或一小时。在灌浆的施工过程中，应当随时测量回浆和进浆的比重，一旦回浆变浓，立即换用与进浆相同配比的新浆液来进行灌注。而如果效果不明显，则延续灌注半个小时之后即可停止灌注。

1.4 封孔

灌浆结束之后应采用置换和压力灌浆的封堵方法进行封孔。在全孔灌浆结束后，采用0.5:1的水泥浆来置换出孔内的浆液并取出孔内的灌浆管，然后再用同样配比的水泥浆采用最大灌浆压力进行纯压半个小时，并认真做好灌浆记录。

2 坝基控制性帷幕灌浆防渗效果评价及问题对策

2.1 效果评价

作为岩土工程地质情况的重要评价指标，超声波的纵波波速及其离散系数和完整性指数同样也是评价坝基控制性帷幕灌浆防渗效果的重要参数。控制性帷幕灌浆的防渗效果主要是按照帷幕灌浆施工完成之后超声波波速的提高程度和波速离散系数的降低程度来进行评价的。由于当前我国的有关规范还没有对控制性帷幕灌浆的坝基防渗效果给出具体的评价指标，因此其超声波检查主要还是通过以往的工程经验与所施工的坝基工程的地质情况相结合，从而大致确定一个超声波检查的参数指标，以作为控制性帷幕灌浆对坝基防渗效果的评价标准。

2.2 漏浆

在灌浆施工过程中，由于缝隙较多、灌浆压力较大，通常会出现浆液注入率过大的现象，其实往往是发生了大量的漏浆。对于大量漏浆的治理措施主要包括：通过低压甚至自流式的灌浆方式来降低灌浆压力，直到缝隙逐渐充满浆液、并降低流动性之后再慢慢提高灌浆的压力；将进浆量限制在30L/min～40L/min以下，并采用浓浆进行灌注，直到进浆量明显减少之后再慢慢提高灌浆的压力；采用浓浆甚至可以在浆液中掺加砂料来进行灌注，通过降低浆液的流动性，再加上同时适当地降低灌浆的压力，以此来限制浆液流动的范围，保证浆液不至于流失过远，直到单位吸浆量已经降低到了一定的程度之后，再采用不掺粗料的正常浆液继续灌注并逐渐提高灌浆的压力；当出现岩层在长时间内一直大量进浆的现象，还可以采用间歇灌浆的方式，即每连续灌注一段时间就停止灌浆，等浆液凝结一段时间再继续灌注。

2.3 灌浆中断

在灌浆施工过程中，因为停电、浆液堵塞、输浆管破裂及机械故障等原因均会导致灌浆的中断。因此，在灌浆施工之前及其过程之中做好预防措施是非常必要的。其预防措施主要包括：应采用的性能符合要求的输浆管材，且在施工时应经常检查并确保其连接牢固、无破损和堵塞现象；应确保灌浆泵的性能能够满足施工的需要，在最大的灌浆压力下能够持续地进行长时间的工作，并在施工中注意做好保养工作，在每次灌浆完成以后都要对灌浆泵进行认真地清洗；应对压力表进行及时校正，确保符合要求；高压灌浆阀门、隔浆塞等部件同样应及时清洗；水电系统方面应做到定期检查和保养。而一旦发生灌浆的中断，应立即采取措施尽量缩短中断的时间，争取尽早复灌。

2.4 固管

在灌浆施工过程中，当射浆管和孔壁由于浆液达到了凝结条件而胶结到一起的时候，就会产生固管现象。固管产生的主要原因包括：浆液由于在压力的作用下损失了一部分水分，并在循环过程中由于水泥水化放热和压力作用等原因导致其温度逐渐升高，从而大大缩短了其凝结的时间；在孔内的环状间隙处或灌浆管、阀门等部位发生了水泥颗粒的沉积现象；由于射浆管下端过于贴近孔壁而导致浆液在循环过程中在射浆管口受阻并逐渐沉淀。