水库大坝帷幕灌浆施工工艺分析

李宏伟

（辽宁省水利水电勘测设计研究院 沈阳市 110006）

1 工程概述

小湾水库位于云南省西南部澜沧江中游河段，工程以发电为主，兼有防洪、灌溉等功能。小湾水库具有不完全多年调节能力，属于澜沧江中游河段规划八个梯级中的第二级，也是澜沧江中游河段的重要水库工程。大坝为混凝土双曲拱坝，坝高295 m，坝顶高程 1200m，坝顶长度915m，拱冠梁顶宽为12m，底宽为68m，水库正常蓄水位1100 m，总容量约为149.21亿m3，有效库容为97.35亿m3。水电站装配有5台单机容量700MW的机组，总装机容量为3500MW，保证出力1546MW，近年来平均发电量为185亿kW·h，属大（Ⅰ）型一等工程。

帷幕灌浆施工属于小湾水库工程的重要项目，灌浆孔数多，同时防渗要求较高，必须要有一定的帷幕厚度避免水力劈裂。该工程帷幕灌浆施工的特征是钻孔深度较大、精度要求高、灌浆压力大、施工环境较差等，主要技术难点在于超深孔小口径钻进偏斜控制和高压灌浆的施工技术控制。

2 大坝帷幕灌浆施工技术流程

2.1 施工现场布置

（1）施工平台。进水口边坡施工平台高程为EL799.3m～853m，混凝土盖板设计厚度约为0.5m。因为帷幕不能提前形成0.5m厚贴坡混凝土，所以在这一区域的浇筑作业过程中，预留位置构成台阶式灌浆平台，台阶宽度和高度分别为3.2m和13m左右，最大混凝土盖为10m。

（2）水泥浆制浆站。为避免其他因素影响施工，一般选择集中制浆的办法，在上游围堰左端附近建立制浆站，面积根据水库大坝工程的设计规模决定，水泥存储量最小应为150t左右。

（3）施工排污。在排污管出口以及上游围堰左端头设置集水井、沉淀池等，施工作业所产生的废水和废浆经过沉淀处理之后，废水排向上游围堰，经过管道引入河道，沉淀物集中运输到弃渣场。

2.2 具体施工工艺

（1）测量。由于施工轴线上存在很多转折点，同时施工环境往往地势不是非常平坦，施工过程中必须要严格根据设计要求，选择全站仪闭合误差的办法来对灌浆轴线进行测量，沿着轴线每隔30m左右的距离安置一个控制点，在转折处以及地势起伏较大的区域适当多放置一两个控制点，保证灌浆孔位的准确性，之后逐一测量各个灌浆孔的位置和高程，从而得到非灌浆段深度与设计的终孔深度。

（2）灌浆孔布置。一是灌浆孔的位置、深度、直径以及钻孔顺序必须按图纸要求在监理工程师的指导下执行。钻孔之前必须测量好孔口高程，钻孔全部选择合金钻头与金刚石钻头，严禁选择钢粒钻进，孔壁确保完整以便于止水止浆。二是灌浆孔开孔位置必须与设计图纸相符合。帷幕灌浆孔的位置和设计图纸的误差要控制在10cm之内。仔细检查空位之后使用红色油漆进行标记。钻机的安装必须保持稳定，钻孔过程中确保天车、立轴以及空位三点一线，选择Φ42mm或Φ50mm内丝钻杆，岩芯管长度应大于3.0m。三是钻孔作业过程中要控制好孔向，更改孔径时必须带上导向器。四是钻孔过程中必须对其偏斜状态进行反复检查，选择测斜仪对孔斜进行矫正，前20m左右孔深范围要求相对严格，其偏斜量必须要低于孔深的1.25%，竖向偏角低于0.72。通常来说要求偏斜不超过孔深的1.5%，钻孔空位的误差要保持在5cm左右，从而确保钻孔作业质量。在实际的施工过程中，所有帷幕灌浆孔都应当选择JJX－3A型物探测斜仪进行终孔测斜。

（3）裂隙冲洗。进行裂隙冲洗的主要目的是为了冲出灌浆孔中残留以及粘附的杂质，避免堵塞裂隙口对灌浆作业产生影响；另外岩石裂隙或者孔洞内填充的泥质物冲出孔外，有助于灌浆液进入裂隙和裂隙面紧固，发挥出防渗的功能。冲洗压力一般是灌浆压力的75%～80%左右，如果超过1MPa时，采用1MPa。冲洗过程中可以把冲洗管直接伸进孔中，使用阻塞器堵住孔口，压力水与压缩空气轮换冲洗。

（4）灌浆。①灌浆材料的选择。水库大坝基岩选择纯水泥浆液进行灌注，坝体一般选择水泥与黏土1∶2的混合浆液灌注，岩土接合位置选择水泥与黏土1∶1的混合浆液灌注。水泥应尽可能选择强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥，水泥材料必须保证新鲜，细度要求通过80mm方孔筛，筛余量不得超过5%；灌浆所用的黏土应尽量选择白云岩风化料，在实际投入使用之前要选取土样进行反复分析试验。②灌注浆液的制作。灌浆一般选择局部集中制浆法来搅拌。在实际的施工过程中，搅拌机必须结合工程量大小来选择型号，保证其制浆能力符合施工要求。如果选择高速搅拌机，搅拌时间应不低于30s，若选择普通搅拌机，搅拌时间不得低于3min。浆液搅拌完成之后应尽快输送到灌浆泵中存储，以便施工使用。浆液从制备到完成的时间尽可能控制在4h之内，同时必须要做好防寒保温、防晒防热等措施，让灌注浆液的温度维持在（5～40）℃左右[2]。③灌浆技术。帷幕灌浆作业要坚持分序加密的原则开展，分为Ⅲ序，按Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序的顺序依次进行。灌浆选择从上到下循环分段灌浆法，第一段接触段为2m，其后二三段长度为5m左右，股长可以合理调整。为防止灌浆液沉淀导致堵塞裂隙，应选择0.6寸水管当作射浆管，射浆管和孔底的距离要尽量保持在0.5m之内。

（5）封孔。①选择自下而上分段灌浆或者综合灌浆的情况下，尽可能使用分段灌浆封孔法。当全孔灌浆作业结束后，自下而上分段实施纯压灌浆封孔。分段的长度控制在（20～25）m，孔口段10m，封孔压力应当保持在该段最大灌浆压力，孔口段封孔时间约为1h，其余段封孔时间约为30min。②衔接帷幕灌浆通常选择全孔灌浆封孔技术，全孔灌浆作业结束之后，首先使用导管注浆法把孔中的余浆更换为浓浆，之后在孔口位置塞入灌浆塞，再使用浓浆进行纯压式灌浆封孔。封孔压力保持1.5MPa，时间维持1h。③选择孔口封闭灌浆法的过程中，尽可能将封孔压力保持在全孔最大灌浆压力下，封孔时间约为1h。④灌浆作业完成之后，合格的检查孔必须根据全孔灌浆封孔法来对其进行封孔处理。

（6）灌浆检查。灌浆作业结束后必须要对封孔质量进行严格检查，可以采取抽查的方式，抽查数量为总灌浆孔的5%左右，每个坝段至少抽查1个，如果发现不合格则要加倍进行抽查。一般选择顺原孔实施钻孔取芯检查，12＃～32＃坝段抽查钻孔入岩深度不低于20m，其他坝段的入岩深度不低于10m，得到的水泥结石芯样长度应超过钻孔深度的95%，结石要保证连续完整且具有一定强度。

3 常见问题及处理对策

（1）漏浆、冒浆。因为容易受到软弱底层或者裂隙等地质条件的影响，地上容易产生通道和灌浆孔连接，进而产生漏浆冒浆的问题，导致浆液孔中的裂缝无法灌入、浆液大量流失，不但影响施工进度，同时还会降低灌浆作业质量。所以在进行钻孔时应对存在的大裂缝或者溶洞进行标记，灌注之前使用泥沙来堵塞漏洞。

（2）灌浆中断。因为灌浆管堵塞或者破裂而导致灌浆作业停止，进而让吸浆量在停止后明显降低，甚至产生不吸浆的问题，对灌浆质量产生明显的影响。若灌浆作业中断时间过长，止水固于孔内，造成拔起困难，从而导致事故的发生。对于这一问题，首先要使用性能较好的灌浆设备，确保在规定的灌浆压力之下保证长时间的连续作业，另外还应选用符合标准、连接稳定，在使用后确保不容易堵塞的输浆管，从而确保灌浆作业持续开展[3]。

（3）灌浆孔斜。灌浆施工作业过程中，因为相关技术条件无法满足要求或者施工作业人员操作失误等，都会导致灌浆孔斜的问题，甚至会导致卡钻、埋钻等问题。对此我们应当确保钻机的安装处于水平稳固的状态，孔口管应当符合相关规范，当灌浆孔较深时应当时刻注意钻压，发现异常立即进行纠正。

[1]肖东旭.帷幕灌浆施工工艺与质量控制分析[J].黑龙江水利科技，2015，（02）：13.

[2]邱一柳.中小型水库主坝帷幕灌浆施工技术探析[J].科技展望，2015，（06）：49.

[3]罗崇霄.帷幕灌浆在水库中的应用 [J].中国建材科技，2012，（01）：68.