浅谈帷幕灌浆施工工艺

2014-10-21韩蓉

建筑工程技术与设计 2014年35期

韩蓉

【摘要】帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的浆液，通过钻孔压入岩层裂隙中，经胶结硬化后提高岩基的强度，改善岩基的整体性和抗渗性。20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。本文以实际工程为例介绍了大坝的帷幕灌浆施工工艺，望对类似工程有所帮助。

【关键词】帷幕灌浆；大坝；钻孔；灌浆压力

一、工程概况

某水电站大坝为碾压混凝土拱坝、拱坝坝顶高程1076.80m，最大坝高106.8m，拱端最大厚度24.247m。坝顶轴线展开长度159.87m。坝址区出露地层以震旦系地层和第四松散堆积物为主。河道近岸或崖脚见有三处崩坡积（Q4col+d1）碎块石土，厚度约5～10m。

坝基及坝肩均揭露有断层，断层带沿结构面有溶隙或溶孔发育，结构面在坝基处形成以水平方向为主的裂隙网络状渗漏的通道。断层内的泥质充填物在水库蓄水后，在水压力作用下细颗粒易被冲蚀产生渗透稳定问题，因此需要对坝基坝肩作加固防渗处理。

坝基坝肩防渗帷幕灌浆主要通过左、右岸979.0m高程灌浆平洞、灌浆廊道、左、右岸1027.0m高程灌浆平洞、左、右岸1076.8m高程灌浆平洞进行，另在拱肩及引水洞设置连接帷幕。

二、帷幕灌浆施工前的准备检查工作

1、由生产指挥部负责检查灌浆前的各项准备工作，如机械设备、人员配置、输浆管路、工作面供排水情况。

2、由施工队伍在灌浆施工前对灌浆部位的廊道底板进行冲洗干净后，由质量控制部负责检查砼是否有裂缝，在灌浆过程中随时检查是否有冒水、冒浆现象，如发现异常及时联系监理、设计，共同采取处理办法。

3、灌浆管路的布设、仪器状态检查由质量控制部负责检测。

4、施工专用主供电线路由施工队上报用电负荷，经生产管理部、工程技术部审批后，由机电大队负责架设并进行日常的维护。主供电线路形成后，由施工队根据自己的用电量，自行从主供电线路上的配电盘引线至施工工作面。

5、施工用主供水管路由工程技术部根据总体施工强度分析用水量，统一规划布置，机电大队负责主供水管路的架设、维护及施工用水的供应。主供水管路形成后，由施工队根据自己的用水量，自行从主供水管路上接取至施工工作面。

6、施工设备工况检查工作由施工队负责实施。

7、施工作业部位配备有线电话，以方便施工工作面与外部的联系，电话线路的通畅情况由施工单位负责随时检查。

三、帷幕灌浆施工工艺

（一）钻孔

1、浇筑施工平台

在帷幕灌浆区域采用混凝土浇筑施工平台，首先以上下两排帷幕的中心线为中心挖一条宽2.5m，深度为0.3m，长度超出帷幕孔位2m的槽，然后在槽内浇筑C15混凝土，养护时间不少于7天，1米3混凝土的配合比是：水—170Kg，水泥—250Kg，碎石—1373Kg，砂—617Kg。

2、固定钻机

立轴对准孔位，用罗盘、水平尺或吊线等方法将钻机调成水平，然用预埋地锚固定钻机。

3、钻孔

采用XY-2PC型回转式地质钻机配硬质合金钻头钻进，先导孔开孔至第一段底孔径为91mm，以下各段为76mm。灌浆孔开孔至第一段孔径为76mm，以下各段为56mm。先导孔须取芯，为提高岩芯采取率，每钻最大进尺限度控制在2.5m以内，一旦发现卡钻或磨损立即取出。若岩芯采取率小于80%，则减少进尺50%，直至减至50cm为止，若采取率仍很低，立即向监理工程师报告。岩芯要进行统一编号，填牌编录装箱，进行岩芯描述并绘制岩芯柱状图。所有钻孔均作钻孔记录，对孔内特殊情况，如失水、涌水、塌孔、掉块、回水颜色变化等，应详细记录在钻孔报表中。钻孔过程中，按质检员或监理工程师的要求进行抽查测斜，全孔钻完后，必须测斜，孔深10～20m每5m测1个点，20m以下每10m测1个点。

（二）洗孔

1、灌前准备

灌浆孔灌前均应进行孔壁冲洗和裂隙冲洗。钻孔冲洗后孔底残存的沉积物厚度不得超过20cm。

2、孔壁冲洗

采用自上而下分段灌浆方法和孔口封闭灌浆法时，每灌浆段钻完后均应进行孔壁冲洗；采用自下而上分段灌浆方法，全孔钻完后进行全孔孔壁冲洗。冲洗方法是用钻具或导管下到孔底通入大流量水流，从孔底向孔外返水直至回清水为止。

3、裂隙冲洗

由于坝基浅表部位开挖后产生了较严重的卸荷松弛，连通率较大且裂隙发育并多次经污水浸泡，有大量泥浆带入裂隙内，是裂隙冲洗的重点，需要进行认真细致的裂隙冲洗。采用自上而下分段灌浆方法的孔段，每段单独进行裂隙冲洗。采用自下而上分段灌浆方法的孔段，全孔钻完后自下而上分段进行裂隙冲洗。

裂隙冲洗主要采用有压单孔脉动裂隙冲洗。冲洗方法：首先用高压水连续冲洗5min～10min，再将孔口压力在极短时间内突然降到零，形成反向脉冲流，当回水由混变清后，再升到原来的冲洗压力，持续5min～10min后，再次突然降到零，如此一升一降，一压一放，反复冲洗，直至回水澄清。对回水达不到澄清要求的孔段，应继续冲洗直至满足要求。有压单孔冲洗压力宜控制在灌浆压力的80%，压力超过1MPa时，采用1MPa，但必须满足混凝土不抬动。当邻近有正在灌浆的孔或邻近孔灌浆结束不足24h时，不得進行裂隙冲洗。灌浆孔段裂隙冲洗后应立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h，应在灌浆前重新进行裂隙冲洗。

（三）灌浆

1、灌浆材料

本次帷幕灌浆采用32.5R普通硅酸盐水泥（以下简称普通水泥）。实际采用浙江诸暨八方水泥有限公司生产的八方牌32.5（R）普通硅酸盐水泥。材料进场后，进行取样抽检，经浙江省建水电建筑安装有限公司中心试验室检测，各项指标均达到国家规定的标准；同时每月购买的水泥都有质保单（试验报告及质保单见后另附）。

2、灌浆压力

灌浆第一段压力取0.5MPa，以下每段按0.1MPa递增，复灌压力取0.7MPa。灌浆压力逐渐提升，当进浆量下降时，再提升灌压。出现灌段吕荣值小，而进浆量大的情况，灌浆时适当减压或“停停灌灌”，在进浆量小时，再逐级升压，最终使灌浆压力达到设计压力。实际施工各孔段灌浆压力均达到设计要求。

3、浆液变换

按设计要求，灌浆的浆液浓度应由稀到浓逐级变换，采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1五个比级。根据简易压水试验Lu大小，选择合理的开灌比和不同初凝时间与细度的水泥，先期灌段要充分注意临界水灰比，以指导今后的灌浆，使灌入量达到要求。

压力不变，单位进浆量不变或增大，开灌水灰比的浆液累计灌入量达400L，第一次变浓一级；以后变浓一级，在上述条件下待灌入量达到上

一级灌入量1.25倍后进行，当浆液较浓时尽量多灌一些，不采取立即变浓，有利于加大扩散范围。当单位进浆量超过每米灌段30L/min时，可越级变浓；当灌量大，难于结束时，采取缩短初凝时间、降压、限流等措施，如仍不见改善，则改灌水泥砂浆。

4、结束标准

（1）在该灌浆段最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，结束灌浆。

（2）在该灌浆段最大设计压力下，当注入率小于或等于0.4L/min时，持续灌注30min，结束灌浆。