浅谈水库大坝帷幕灌浆施工及质量控制

游海平

【摘 要】本文结合韶关某中型水库大坝工程实例，介绍墙下帷幕灌浆施工内容，分析墙下帷幕灌浆施工技术要点，提出了质量控制方法。

【关键词】水库大坝；帷幕灌浆；施工技术；质量控制

1.工程概况

韶关某中型水库，经大坝安全鉴定，整体渗漏严重，为了保证大坝的安全稳定运行及库区人们的生命安全，有必要进行防渗除险加固处理。大坝最初防渗设计方案为：基础为槽板式混凝土防渗墙，坝体为粘土心心墙，先施工防渗墙及墙下帷幕，再施工粘土心墙及坝体填筑。但受工期的限制，再次对土坝防渗设计方案进行了优化，优化后的防渗方案为：取消上下游两条围堰及相应防渗墙，坝基与坝体均为高压旋喷防渗墙，坝体采用水力吹填粉细砂。防渗墙入岩0.5m，墙厚60cm，墙下设单排帷幕灌浆进行基岩防渗，左侧伸入山体100m，右侧与过渡坝段帷幕相连，从而形成一个相对封闭的垂直防渗体系。帷幕轴线总长2038.5m，平均帷幕深度33m，最深38m，其中墙体钻孔平均深22m，设计防渗标准为压水透水率不大于0.05L/（min·m·m）。

2.墙下帷幕灌浆施工内容

根据坝体填筑及高喷防渗墙完成情况，帷幕灌浆在5～7月进行。帷幕灌浆承担安全渡汛。因此，该工程中帷幕灌浆必须在大汛来临之前完成，总施工时间为3个月，帷幕灌浆有效工期为42d设计帷幕灌浆钻孔工程量为43524m，基岩灌浆17350m。

2.1墙下帷幕灌浆试验

为确定帷幕灌浆压力等技术参数，了解基岩的渗透性和可灌性，选具有普遍代表性且地质条件偏差、高喷墙体较先完成部位进行了C标土坝帷幕灌浆试验。试验共选2组20个帷幕灌浆孔，钻孔量660.0m，灌浆量255.30m。通过试验确定灌浆压力、灌浆段长等参数。并通过试论证帷幕灌浆深度的确定办法：当先导孔压水透水率连续2段大于0.05L/（min·m·m）时该单元的帷幕灌浆孔加深1段。由于高喷防渗墙孔距为1.6m，结合灌浆试验成果确定帷幕灌浆孔距为1.6m，即帷幕灌浆孔正好在高喷灌浆孔中心位置。

2.2墙下帷幕灌浆施工

2.2.1帷幕灌浆施工依据

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）；《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL25-1992）；《水利水电建设工程验收规程》（SL223-1999）。

2.2.2钻孔

采用SGZ-IIIA型地质钻机、金刚石复合片钻头钻进，灌浆孔钻孔直径Φ60mm，先导孔和检查孔孔径为Φ75mm。先导孔在每个单元在中间位置的Ⅰ序孔中选取，进行取芯、五点法压水、正常灌浆并封孔。先导孔在钻孔过程中，详细记录钻孔情况，遇特殊情况，及时反映并提交监理工程师，并与设计地质及时沟通。

将钻机稳固水平，保证钻机在钻进过程中不发生移动。确保孔口段的孔向正确。在钻进过程中，正确控制压力，在墙体内钻孔时可采用无压钻进，根据岩性及构造情况及时调整钻进参数。在钻进过程中，使用符合标准的钻杆钻具，尽量减少短钻杆使用，对孔斜情况及时校正。当钻孔达到设计深度后，使用测斜仪进行测斜，作为验收和质量评定的依据。

2.2.3钻孔冲洗

钻孔结束后，在灌浆之前进行钻孔冲洗。采用压力水进行冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，冲洗至回水澄清10min后结束。

2.2.4压水试验与灌浆

先导孔、检查孔采用“五点法”进行压水试验，压水压力为灌浆压力的80%，在规定压力下，每1min测读一次压入流量，当连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1.0L/min时，可结束压水试验。取终值作为压水试验成果计算值。

基本帷幕孔均进行简易压水，压水压力为灌浆压力的80%，该值若大于1.0MPa时，采用1.0MPa。在规定压力下，每5min测读一次压入流量，当连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1.0L/min时，可结束压水试验。取终值作为压水试验成果计算值。压水试验成果（Lu）值按下式计算：

2.2.5浆液水灰比和浆液变换标准

灌浆水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1共7个水灰比级，开灌水灰比为5∶1。灌浆浆液由稀到浓逐级变换，变换原则如下：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上时，或灌注时间已达1h时，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，应根据施工具体情况，可越级变浓。

2.2.6灌浆结束标准

在规定的压力下，当注入率不大于1.0L/min，继续灌注60min，灌浆即可结束。当长期达不到结束标准时，报请监理工程师共同研究处理措施。

2.2.7封孔

封孔采用“置换和全孔灌浆封孔法”，灌浆结束后先用0.5∶1浓浆置换孔内稀浆（终孔段采用0.5∶1浆液灌浆结束的的孔不用置换）后，在最大灌浆压力继续灌浆1h。

3.墙下帷幕灌浆施工质量控制要点及方法

3.1墙下帷幕灌浆施工质量控制要点

本工程帷幕灌浆具有以下难点：高压旋喷防渗墙比较薄，设计为60cm，加之高喷墙体有一定的斜度（施工时采用规范标准控制孔斜，孔斜率小于1%），高喷墙体的深度也大，平均22m左右，要保证钻孔在墙体内，钻孔偏差最大允许为50cm。因此，帷幕灌浆钻孔孔底偏差控制是一大难点。要满足高喷墙搭接处60cm厚要求，孔距80cm时旋喷单桩直径不小于100cm，按帷幕钻孔在高喷孔中心、孔深20m的钻孔偏差见表1。

表1钻孔偏差最大允许值

注：①表中±号代表两个相反方向；②旋喷单桩半径为50cm

从表1中可知当各种影响因素造成的孔底偏差在一个方向时，在孔深20m处钻孔已经到旋喷单桩外侧，因此，严格控制各种技术参数，是保证钻孔不出墙体外侧，保证帷幕灌浆顺利实施的关键所在。

3.2墙下帷幕灌浆施工质量控制方法

钻机就位时采用水平尺校正，保证钻机及立轴垂直；钻机立轴及钻杆严格检查，发现有不合格钻杆立即报废；钻机稳定后底部垫结实，并用螺栓固定；钻孔过程中采用无压钻进，高喷墙体强度有限，耐磨性差，可以实现无压钻进，在孔深10m后“吊”着钻进，从而控制钻头部位的实际压力；可以采用5m加长导向钻具；用上海地质仪器厂生产的电子测斜仪测量孔斜，发现有偏斜及时纠偏，加强现场控制，加大质检人员对钻孔斜度的抽测力度，做到逐孔逐段测斜，若出现超出孔斜要求的钻孔立即采取纠偏处理；为保证高喷孔位与帷幕孔位偏差，在高喷灌浆施工完后对高喷孔位处作明显标记，高喷与帷幕灌浆孔位均由测量队每隔20m测放一个控制点，在技术人员测放高喷孔位处的帷幕孔时用同一控制点，减小两者偏差；认真分析高喷孔与帷幕孔的测斜情况，若出现同一方向的偏斜时及早纠偏，坚决避免同一方向的偏斜。

3.3墙下帷幕灌浆施工质量检测与评定验收

通过一系列控制措施，孔底偏差及其施工质量得到有效保证，帷幕灌浆后进行质量检查。帷幕灌浆质量查孔共施工139孔，压水试验437段，试验结果都小于0.05L/（min·m·m）防渗标准，平均透水率为0.0248L/（min·m·m）。帷幕灌浆质量主要指标通过质量检测，满足设计防渗指标要求——压水透水率不大于0.05L/（min·m·m）；共评定67个单元，单元合格率100%，单元优良率92.5%。