水利工程施工中帷幕灌浆技术应用分析

2012-06-26吴甘露

黑龙江水利科技 2012年3期

吴甘露

(江西省水利水电建设有限公司，南昌 330025)

0 引言

在水利工程施工中，帷幕灌浆技术较为广泛的应用到水坝修建加固及地基防渗处理等方面。帷幕灌浆技术也称为止水帷幕技术，是指使用从地面钻取注浆孔洞及地质探孔，然后向孔洞中注入水泥浆或其他种类的浆液，使用导入的浆液挤出开挖断面及其周围一定的范围内岩缝嵌水，这样保证围岩的缝隙处可以被已经达到一定强度的浆液填充密实且形成完整的统一固结体。本文在介绍技术的基础上进行了实例分析。

1 帷幕灌浆施工的技术工艺流程

1.1 施工测量

钻孔的精度对于帷幕灌浆技术来讲至关重要，必须依据相应的信息资料进行精确测量。测量过程中还要进行动态的控制，实时检查相关数据，确保所有数据精确到位，测量工作对于钻孔的分布进行了设置。

1.2 布置灌浆孔

按照设计的要求进行防渗墙轴线上的灌浆孔布置，分序列进行，孔间距在2 m左右。布置灌浆孔需要满足多项参数要求，除了孔洞间距之外，孔位轴向的偏差不能够超过10 cm，孔洞深度要求达到防渗墙混凝土底部约20 m～30 m，必须超过设计的帷幕灌浆的底线。

1.3 开挖成孔

开挖成孔是帷幕灌浆技术工艺中非常重要的一个环节，也是进入该技术的首要工序，其施工质量及进度情况对整个帷幕灌浆施工的进度和质量都有着直接的影响，一定要做到又快又好:①情理并平整场地，根据现场的情况来铺设地板并用方形木材搭设钻孔平台，接着安装钻架并且将钻机摆放到位。钻机要稳固而端正的安放好，而且必须保持钻杆、灌浆孔同钻机平台的三个中心点形成一条直线。②完成钻机的安防之后，进行试钻和试机操作，等到了解了钻机的供水、供电和动力等所有的系统和设备都正常运行，然后开始进行钻进工作。③仔细认真检查所有钻具、钻杆和其它相关钻进零部件等，严格禁止有弯曲变形等情况的钻具和钻杆投入使用，各个部位接头必须做到牢固而且要保持其良好的同心度，接着才能进行钻孔。因为金刚石只能做到间隙较小的钻进成孔，所完成的钻头水口同样都是较窄的，必须注意使用较大泵量及泵压的设备完成强制冲洗及冷却的作用。

1.4 冲洗缝隙和压水试验

完成帷幕灌浆技术的成孔后，需要使用导管使大流量高压的水流自孔底向孔外一直进行冲洗，不断进行孔壁的冲洗。这样单孔的冲洗要维持到回流的水澄清了，还要再继续冲洗10 min，总的冲洗时间必须保持多于30 min，对于串通的孔要多于两小时的时间，沉渣的厚度＜20 cm。通常情况下，设置缝隙冲洗的压力值在该段灌浆的压力值8成左右。完成了缝隙的冲洗之后就需要进行压水试验，其一般采用单点方法进行，同样设置压力为该段灌浆的压力8成，并且＜1 MPa。

1.5 灌浆施工

试验达到了相关规定要求即进入到关键性环节灌浆施工操作，帷幕灌浆的施工一般使用自下到上分段的方式进行。施加规定的压力作用，在注入率＜0.4 L/min的时候，需要继续进行半小时的灌注，或者＜1 L/min的时候，需要继续进行1 h的灌注，这样灌浆操作完成。工程应用中也存在自上到下的灌浆施工，此种情况下继续进行灌浆的时间相应都需要增加半小时或者1 h。灌浆施工流程之中，必须实时的进行进浆和回浆比值的测量，如果发现回浆变浓，马上更换同进浆一致配合比新浆进行灌注，对于灌浆效果不好的情况，必须继续进行半小时的灌注才能停止灌注。

1.6 密封孔洞

完成了灌浆后需要使用置换及压力灌浆等封堵的方法进行孔洞密封。全孔灌浆完成之后，使用配合比5∶1的水泥浆以置换出孔洞内部浆液并且将孔内灌浆管取出，接着用同样配合比的水泥浆运用更大的灌浆压力完成0.5 h的纯压，全部过程做好灌浆的记录工作。

2 施工中常见问题及解决方案

2.1 灌浆过程中断

由于灌浆过程，可能出现停电、输浆管道破裂、机械故障和浆液堵塞等情况都会造成灌浆中断。解决灌浆中断现象较为成熟的预防措施有很多，主要是从材料和工艺等方面着手:①输浆管材必须严格控制性能和质量，施工过程中经常对连接的牢固程度、破损情况及堵塞情况进行检查。②保证施加最大灌浆压力的情况下灌浆泵要能持续长时间进行工作，保养好灌浆泵，每次灌浆之后都要进行灌浆泵清洗。③及时矫正压力表，确保压力表使用符合要求，显示数据精确。④及时清洗隔浆塞和高压灌浆阀门等各个部件。⑤定期的进行水电系统等全方位的检查，按照要求进行相关保养工作。如果发生了灌浆中断，马上采取相应措施以使中断时间尽量缩短，争取灌浆施工操作尽快恢复。

2.2 漏浆现象

因为灌浆过程存在缝隙较多和灌浆压力较大情况，一般都有浆液注入率较计算值过大的现象，主要原因为灌注过程出现较为大量的漏浆现象。处理大量漏浆的措施有:①使用低压甚至是自流形式灌浆方式以降低灌浆的压力，直至缝隙渐渐的充满了浆液，流动性降低以后才慢慢的提高灌浆压力。②限制进浆量小于30至40 L/min，同时使用浓浆来灌注，直至进浆量有了明显的减少才慢慢的提高灌浆压力。③如果出现了岩层长时间内持续大量进浆现象的时候，采用间歇性灌浆的方法，也就是连续灌注一段的时间之后停止灌浆，等到浆液经历一定时间凝结之后继续灌注。

3 某水库除险加固工程中帷幕灌浆施工技术应用分析

3.1 工程地质条件概况及渗漏分析

某水库的出险加固工程之中，土坝的左右坝肩出现了绕坝的渗漏问题，针对这种情况采用了帷幕灌浆的方案加以处理。该水库坝址区域外露的地层主要岩性属于太古界迁西群的花岗岩片麻石和辉长岩脉的侵入体，漫滩和河床外露部分为第四系全新统的地层条件。

拦河大坝左坝肩上部的坝体土厚度在7.1～8.5 m，下部属于弱风化的花岗岩片麻石，局部有强风化岩石，存在节理和裂隙发育，没有灌浆处理之前掩体的透水性很强，所以出现绕坝的渗漏问题。拦河大坝右坝肩的上部坝体土层厚度6～13.2 m，下部是全风化、强风化及弱风化的花岗岩片麻石，节理裂隙发育，有中等透水的基层，局部透水非常严重，造成绕坝的渗漏难题。

3.2 灌浆使用材料设备

该帷幕灌浆施工采用标号P.O 32.5的普通硅酸盐水泥，使用 ZL—400A的搅拌机、3SNS型号的灌浆泵、XY—2和CY—100A型号的钻孔回转式工程钻机等设备。

3.3 相关技术参数

按照相关标准规范和设计的要求确定此段帷幕灌浆压力值为:第一段0.5 MPa，下面各段为每增加1 m深度，压力值增加0.05 MPa。冲洗裂缝和水压力取灌浆压力八成，当压力大于1 MPa的时候使用1 MPa，右坝肩的输水洞部分灌浆孔的最下段灌浆压力取0.6 MPa，浆液的配合比采用5∶1的开灌比。下表1对具体的帷幕灌浆孔的孔底允许偏差值进行详细规定。

表1 帷幕灌浆孔的孔底允许偏差值

3.4 帷幕灌浆

该工程项目按照一般的帷幕灌浆技术施工操作流程进行，完成了钻孔的测斜后进行了钻孔取芯检验，接着进行了钻孔和何裂隙的冲洗，并完成压水试验。该项目遵从分序加密原则操作，使用单排的帷幕灌浆孔进行设计施工，灌浆施工分3个工序，使用自下而上的分段灌浆方案，灌浆前对可能出现的问题进行了一一排查，灌浆过程中保持实时的监控，灌浆施工顺利完成。