固结灌浆与帷幕灌浆在坝基处理中的应用

刘兴桥

【摘 要】固结灌浆和帷幕灌浆已经成为坝基处理中最常用的方法，有效的提高了坝基的施工质量。本文对习水县大合水电站的大坝工程进行了概述，又详细分析研究了固结灌浆与帷幕灌浆在坝基处理中的应用。

【关键词】固结灌浆；帷幕灌浆；坝基；处理；应用

随着我国国民经济的发展，科学技术的进步，人们的生产生活与电力系统的关系日益密切，对电力系统运行的安全性和可靠性提出了更高的要求。因此，人们在水电站的施工建设的过程中，使用固结灌溉和帷幕灌溉这两种方式来对水电站的坝基进行处理，以提高水电站的质量。固结灌溉主要是针对水电站建设过程中所涉及到的岩石的整体性和均质性进行处理的，固结灌溉可以能够增加岩石所具备的的抗压强度和弹性模量，大大降低岩石发生变形或者是不均匀沉陷的几率。帷幕灌溉主要是针对水电站坝基中的渗水问题进行处理的，在坝基中设置一个防渗用的帷幕，从而有效的阻止或者是降低地下水向下渗透，以保障水工建筑物的正常运行，提高水电站运行的可靠性和稳定性。

1.习水县大合水电站工程的概述

我省的习水县大合水电站大坝工程是由进水口、拦河大坝以及引水隧洞等几个部分共同组成的，拦河大坝属于碾压砼重力坝的一种，坝顶高程是633.50m，坝顶的轴线距离是122.00m，最大坝高的距离为32.50m，这里所说的最大坝高距离并不包括齿槽的深度距离，在大坝上设置溢流表孔的数量是3个，溢流与堰顶之间的距离为3.00m，溢流表孔的宽度为6.00m。如果河流处于枯水期的话，河水面的高程距离是618.00mm，河水面的宽度在20-40m这个范围内，水深可达到2-5m。河谷的断面呈现出“V”字形，大坝的两岸地形较为陡峭，坝基和坝的两岸主要是砂岩层状，中间还夹杂着泥岩和泥质粉砂验等物质。

2.固结灌浆与帷幕灌浆在坝基处理中的应用

2.1灌浆工程量

此次工程施工包括很多方面，有隧道、大坝等方面灌浆施工工程，工程量涵盖620m的坝基固结灌浆、150m的洞内帷幕灌浆、770m的洞外帷幕灌浆。

2.2坝基施工布置

灌浆工程的安排可以依据工程施工的特点来进行施工布置。通过供风系统为隧道开挖和坝基开挖供风，并利用水泵来为坝基开挖供水，从离施工工地近的变压器接线，以用来供给建坝基所用的电。在坝基施工过程中产生的废水和废浆先用排水沟将其排到集水坑里进行沉淀，沉淀后，再用排污泵抽到施工区域以外即可。而对于岩芯以及坝基施工所产生的废渣等是需要人工将其集中后，再利用车辆进行运输，将它们运到指定的地点进行处理。全部灌浆需要根据所用的水泥液来进行集中制浆站的布置，再架设上管道用以输送，但是对输送管道的距离有明确的规定，不得大于200m。在制浆站里需要设置20m2的水泥库一个，普通的砂浆搅拌机200L左右的1台，高速搅拌机200L左右的1台；制浆站里还需要在输浆管道和灌浆工作面之间设置 100mm的输浆干管， 100mm的输浆干管上需要与 25mm的输浆短管相连接，有利于浆液可以在最短的时间内运输到各个灌浆机组。

在大坝坝基施工的过程中，需要先使用固结灌浆的技术，然后再使用帷幕灌浆技术。如果在大坝的坝基中，砼压重体已经达到了2米左右，这时就需要使用固结灌浆技术了，现将固结灌浆所用的周边孔钻出，然后再钻中间孔。该工程在帷幕灌浆与固结灌浆施工完成后，再进行钻孔灌浆技术的施工。帷幕灌浆与固结灌浆都需要按照对其进行加密处理。帷幕灌浆所使用的灌浆孔分为三序加密，并严格按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的顺序进行施工；固结灌浆则需要按照二次序孔加密的方法进行加密。固结灌浆与帷幕灌浆都是在基础砼层的强度已经达到50%时，才能进行这两项技术的施工，帷幕灌浆孔应该先对坝体砼和基层接触段处的灌浆施工，然后再进行下段次的灌浆施工。

3.灌浆技术的施工方法

3.1钻孔

在钻孔时，需要使用机钻进行全部钻孔的施工，一般情况下，都是使用轻型回转钻机、金刚石钻机以及硬质合金钻机等钻机进行施工。浅孔就不需要使用岩芯进行钻孔，可以通过冲击回转钻机进行钻孔的施工。

3.2灌浆

帷幕灌浆可以使用自上而下或者是自下而上的方法进行灌浆施工，灌浆接触段可以设置成2m，其余的段设置成5m为一个阶段进行施工，如果碰到特殊情况的话，可以根据施工现场的实际情况，对段进行适当的增减，但是不能超过10m。在岩基段进行固结灌浆孔的施工，孔之间的距离不得小于6m，使用全孔一次灌浆的方法进行；超过6m时，需要在监理人的指示下或者是和帷幕灌浆施工方法一致的施工方法进行。进行帷幕灌浆施工时，需要使用孔内循环方式的分级升压方式进行施工，在距离灌浆段底部0.5m处塞上灌浆塞，防止漏浆现象的出现。固结灌浆是通过孔内循环或者是纯压的方式进行施工。

自上而下的灌浆施工工艺流程如图一所示：

图一 自上而下的灌浆施工工艺流程

自下而上的灌浆施工工艺流程如图二所示：

图二 自下而上的灌浆施工工艺流程

3.3冲洗

灌浆孔在进行灌浆施工之前，需要对孔壁和裂隙进行冲洗，并且要到清洗水变清为止，一直持续10分钟左右就可以亭子，冲洗可以使用压水冲洗和风水联合冲洗两种方法进行。如果是单控冲洗时间不得少于30分钟，如果是孔与孔之间是串联的，则冲洗时间不得少于2个小时。灌浆孔或者是灌浆段在进行完裂隙冲洗之后，需要接着进行灌浆施工。在使用风水联合冲洗施工时，具备一定压力的风、水两个管道既可以同时与单管相接入，又可以分别与单管相连接，接入到孔底结束，孔口可以通过阀门进行控制，以此来控制孔口的开合程度，并向孔内交替传输水、风，孔内或者是缝隙内的杂物就可以随着风与水的混合体就可以流出来了，流出的水变清澈之后，时间再持续10分钟就可以结束灌浆孔的冲洗。

3.4压水试验

孔内冲洗结束之后，就可以对灌浆孔进行压水试验了，可以通过“简易压水”、“五点法”以及“单点法”等三种方式进行压水试验。压水试验时所用的压力是灌浆压力的五分之四左右，当该值比1MPa大时，就按1MPa进行。等压水试验进行20分钟之后，间隔5分钟就需要对压水流量的数值进行读取，最后读取的流量值可以作为计算流量使用，并将计算结果用透水率进行表示。通过五点法以及单点法这两种方式进行压水试验时，需要按照标准SL62-94中的附录A进行。

在帷幕灌浆的过程中，需要对灌浆孔自上而下进行分段的压水试验，并根据施工图纸上标注的方法进行。其他孔内的各个灌浆段可以先使用简易压水试验。如果想对孔进行检查，那么就得使用五点法压水试验。

在进行固结灌浆时，当进行到灌浆之前，就需要根据帷幕灌浆中的要求，进行简易的压水试验，并对钻孔内的耗浆情况进行计算，并对成果资料进行分析，在固结灌浆中，检查孔的数量应该占到整个固结灌浆孔总数的5%以上。

在进行压水试验之前，需要对灌浆孔内的稳定水位进行观测，如果孔的内部出现漏水，则还需要对孔内的漏水量进行测量。

压水试验的计算公式：

如果是通过单点法进行灌浆孔的压水试验，则可以通过下面的公式进行计算：q=Q/PL

公式中，Q——压入水的流量L/min；

P——进行压水试验的段中的全压MPa；

L——压水试验段的长度；

p——透水率Lu。

如果是通过五点法进行灌浆孔的压水试验，则可以通过下面的公式进行计算：q=Q/PL，只不过这个公式需要求出透水率的值，然后再根据各个阶段得到的压水试验的资料，将P与Q之间的曲线绘制出来，以供确定P与Q的曲线类型使用。

3.5灌浆材料

在坝基的灌浆施工中，通常都是使用普通的硅酸盐水泥或者是硅酸盐大坝水泥进行施工，水泥的标号是425#，与坝体接触并用来进行灌浆的水泥标号是525#，在大坝施工中，一定要保证使用的水泥质量。进行灌浆时所使用的水的温度，一定要保持在40℃以下，在水泥浆液中掺砂与粉煤灰时，它们的粒径要保持在2mm以下，细度模数要在2以下，粉煤灰的级别要在Ⅲ级，这些物质的掺入量必须要得到监理工作人员的认可。

3.6钻孔灌浆设备

一般情况下，坝基的钻孔都是使用XY—2PC型的轻型回转钻机，为了加快钻孔灌浆的施工进度，如果钻孔是一个浅孔且不需要取芯的钻孔，就可以使用XU150型号的冲击回转钻机进行施工。灌浆设备通常情况下，都是型号为35/100、100/100的灌浆机，每台灌浆机都有与之配套的高速和普通两种类型的搅拌机。

4.结语

综上所述，固结灌浆和帷幕灌浆已经成为坝基处理中的最主要施工手段，有利于提高坝基的施工质量，延长水工建筑物的使用寿命。只有严格按照固结灌浆和帷幕灌浆的操作标准进行，才能有效的避免质量事故的发生，只有在认真操作和熟练掌握原理、方法的前提条件下，才能更好地运用固结灌浆和帷幕灌浆。

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