刍议水利工程中帷幕灌浆施工技术

2012-08-15郭强

黑龙江水利科技 2012年12期

郭强

(巴州水利水水电勘测设计院，新疆库尔勒 841000)

在水利工程中，建筑物往往长期处于水下，尤其是水工建筑的基础结构，在长期的水侵蚀下，渗漏的发生机率非常大。如果建筑基础出现渗漏等情况，将严重影响结构的整体质量，甚至影响到整个水利工程的运行安全。在水利工程止水防渗技术中，应用比较广泛的便是帷幕灌浆技术。此项技术施工工艺目前已经比较成熟，并且应用效果也非常显著，在水利工程的地基防渗中起着重要的作用。本文将对帷幕灌浆技术的具体应用方法进行介绍。

1 帷幕灌浆技术的应用原理

帷幕灌浆技术是一种非常有效的防渗技术。帷幕灌浆采用地质钻机对需要处理的地层进行钻孔，形成一道帷幕形钻孔，然后将水泥浆用高压灌注到被处理的钻孔内，水泥浆会沿着地层缝隙深入渗透，当水泥浆凝固以后，钻孔内的水泥浆柱和周围被水泥浆渗透并凝结的土体会共同形成一道密实的防水帷幕，能够有效防止水流从灌浆地层处渗透。帷幕灌浆应用在水利工程中，灌浆范围的顶部是与钢筋混凝土的闸坝底或者土层坝低连接，而帷幕灌浆的底部则会直接深入到透水不明显的地岩层内部，以此来阻止和预防地下水的渗透。另外，帷幕灌浆与位于下游的排水系统共同作用，还能够有效的降低渗透水流给闸坝带来的扬压力。帷幕灌浆在水利工程中起着重要的安全作用，是水工建筑物地基的重要防治手段之一。

2 帷幕灌浆技术流程

2.1 测量

进行帷幕灌浆施工之前，需要对钻孔的准确位置进行测量，测量时要严格按照设计要求进行。测量可采用全站仪来对灌浆的轴线进行测设，如果出现转折点或者高程差较大的位置，则应该加设控制点。在测量过程中需要对各项数据进行严密的核查，对每个灌浆孔的位置和孔口的高程等参数进行精确布控，以保证各参数的准确性。

2.2 成孔

在钻孔的位置、深度、孔径以及钻孔顺序等确定好以后，便可进行成孔作业。成孔是帷幕灌浆的第一道工序，也是非常关键的一道工序。成孔的质量对整个帷幕灌浆的质量和效果影响重大，因此成孔必须在既快速又高质的情况下完成。成孔时，首先要将钻机安装、摆放的平整牢固，应该事先将钻机场地进行平整，可根据实际需要铺设一层钻孔用垫层或平台，使钻机能够稳固和端正，然后当钻机平台、钻杆和灌浆孔的三个中心点在一条直线的情况下进入下一环节;钻机安装、摆放平稳以后，需要进行试机和试钻，以便对钻机的动力、供水、供电等系数进行合理调试，等一切机械设备和运行系统均正常以后便可进行钻进作业;另外，在每次钻进之前，都应该对钻机的各部件进行检查，尤其要重点检查钻杆和钻具是否弯曲变形，如果变形应该马上进行更换;在钻机钻进的过程中，需要时刻观察钻机的运行情况并保证钻头处于冷却状态。

2.3 缝隙冲洗

帷幕灌浆技术在成孔完成后，需要采用导管对钻孔进行高压水冲洗。冲洗时要保证水压和流量，冲洗应该从下往上进行，使水不断冲洗孔壁，当观察冲洗的回水变清以后，可再持续冲洗10 min，并且要保证总的冲洗时间在半小时以上，总冲孔的时间要＞2 h，冲洗完成后孔底的沉渣厚度应该在规定标准之内。另外，缝隙冲洗时的水压应该在灌浆压力的80%以内。

2.4 压水试验

缝隙冲洗完成以后，还需要进行压水试验，压水试验时可采用单点法进行，压水试验的压力也应该设置在此段灌浆压力的80%以下，且不能超过1MPa。

2.5 灌浆

2.5.1 泥浆制备

灌浆采用的浆液材料为水泥浆，水泥通常采用的是普通的硅酸盐水泥，其强度和等级要结合工程实际来确定。灌浆所采用的水泥浆应该进行集中配制和搅拌。可采用自动搅拌机进行搅拌，且搅拌机的生产能力要能够满足施工需要。帷幕灌浆所使用的泥浆从制备到使用完成所用的时间应＜4 h，以确保其性能良好。

2.5.2 灌浆

帷幕灌浆可从下至上分段进行，灌浆的压力应该符合要求。灌浆的时间应该结合注入率来调整和掌握。比如，当注入率＜0.4 L/min，灌注的时间应该在半小时以上，而当注入率≤1 L/min，则需要持续灌注＜1 h以上。在采用自上而下分段灌注时，则持续灌注的时间应该再适当的增加0.5～1 h。在灌浆过程中，需要随时的对回浆量和进浆量进行观察，如果发现回浆变浓，则应该马上更换成与进浆配比相同的新浆液进行灌注，并严格控制灌注时间。

2.6 封孔

在灌浆工序完成以后需要进行封孔作业。可采用置换或者压力灌浆的封堵方式来封孔。当全孔的灌浆作业完成之后，可采用5:1的水泥浆来置换出孔内的浆液，同时将灌浆管从孔内取出。最后再用最大的灌浆压力将相同配比的水泥浆灌压半小时，并做好灌浆记录。

2.7 质量检验

基岩的灌浆质量检查主要以检查孔压水试验成果为主，而坝体的质量检查采用注水试验，当其渗透系数在规定范围内方可达标;灌浆孔的检查位置应该在帷幕的中心线上，可在岩石破碎、断层等地质条件较为复杂的部位进行检测。帷幕灌浆检查孔的检查数量可为孔总数的10%左右;检测时采用自上而下分段卡塞的方法进行压水试验。

3 常见问题的处理

3.1 灌浆中断问题

在帷幕灌浆施工中，很容易发生灌浆中断现象。导致灌浆中断的原因可能是由于停电、电机故障、浆液堵塞或者注浆管破裂等。为了避免灌浆中断问题的发生，在帷幕灌浆施工之前和施工过程中，施工单位应该做好全面的预防措施。施工前需要对全部的机械、设备进行质量检查，输浆管材要按照标准进行选择，灌浆过程中应该由专人负责随时检查管材是否存在连接不牢固、破损或者堵塞问题。另外，还需要对灌浆泵的运转情况进行检查，以保证其在最大灌浆压力下仍然能够正常持续地工作。在每次灌浆作业完成以后，都要将灌浆泵清洗干净，并对压力表进行随时的调整和校正，确保施工的顺序进行。施工完成后要对高压灌浆阀门、隔浆塞等部件进行及时清洗，并做好保养工作。如果灌浆过程中发生中断问题，应尽量缩短中断的时间，确保水泥浆的性能良好。

3.2 串浆问题

在帷幕灌浆施工中，还可能出现浆液从其它钻孔或者地下裂隙中流流出帷幕之外的问题，通常称为串浆。引起串浆问题的主要原因是灌浆孔之间的岩层缝隙较多，相互连通，导致在灌浆时浆液串至其它部位。为了预防串浆现象的发生，可同时对串浆孔和灌浆孔进行灌浆，并且要保证每个孔都有一台灌浆泵进行灌浆作业。另外，还应该在串浆部位的漏浆区域安装上灌浆塞来进行封堵，以保证浆液不会过多的流失。

3.3 漏浆问题

当灌浆区域的缝隙过大，或者灌浆压力过大时，往往会出现浆液的注入率过大而发生大量漏浆的问题。如果产生大量漏浆问题可通过低压或者自流式灌浆方法，来使灌浆的压力降低。在缝隙充满浆液且流动性降低以后，便可将灌浆的压力逐步提高;可采用浓浆进行灌注，但需要将注浆量限制在30～40 L/min内，当进浆量明显降低以后，便可将灌浆的压力逐渐提高到正常水平;另外，也可以在浆液中掺加适量砂料来进行灌浆作业，以此来降低浆液的流动性。在增加浆液压力的同时，需要将灌浆压力适当降低，进而限制浆液的流动范围，当单位吸浆量降低到标准范围内后，便可使用正常浆液进行灌注，并将压力提高到标准状态;在岩层进行灌注作业时，如果出现大量进浆现象，可以采取间歇性灌浆的方法，也就是在连续灌浆一段时间之后，便暂停灌浆，等到浆液稍微凝结一段时间后再继续灌浆。