帷幕灌浆技术在桃坪水库大坝除险加固中的应用

田 强

(贵州省思南县水务局板桥镇水务站，贵州 思南565100)

在大坝除险加固中，帷幕灌浆技术是一项常用到的施工技术，其自20世纪以来，一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段。帷幕灌浆技术主要是通过预先在设计位置上进行成孔、清孔等一些列工作后，进而进行行止水和压水实验，最后进行配浆灌注，以便更好的达到工程设计预定的目的。其施工质量直接关系到大坝的防漏防渗质量。

1 工程概况

桃坪水库位于思南县长坝乡枫香坨村，该水库大坝为均质土坝。坝顶高程687.00 m，最大坝高12.3 m，现有坝顶宽约3.0 m，大坝中部坝体垮塌，坝顶宽度约20 cm，坝顶长72 m;上游坝坡坡比为1:1.86，迎水面为块石护坡，经多年风浪掏蚀损毁严重，坝面杂草丛生，下部坝体填筑土料直接裸露在外，坡面不平整;下游设一级马道，马道高程680.00 m，马道以上坝坡坡比为1:2.55，以下坡比1:1.79，下游坡面为植草护坡，坝面不平整，中部坝体垮塌;下游坝脚为墙式排水设施，排水棱体高1.2 m，排水已棱体失效。

2 水库大坝安全评价

大坝为均质土坝，坝体宽厚。坝体土为中压缩性低液限粘土，含较多强风化岩碎片，总体压实较差，上下游坝坡块石护坡破损严重，局部有沉降、变形现象。库区出露地层为二叠系上统吴家坪组、长兴组(P2W·C)，岩性:灰至深灰色中厚层至块状石灰岩，夹泥岩和页岩，库区独特的地理位置，库区为一小盆地，周边地势较高，两岸无单薄地形及低于校核洪水位的低邻谷分布，坝体、坝体与坝基接触带存在渗漏。

3 坝基防渗帷幕灌浆设计

3.1 施工次序

帷幕施工按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔序的顺序，逐渐加密的原则，第一序孔孔距8 m，二、三序孔依次中间内插分三序进行，孔距为4 m、2 m。在施工前应选取相隔较远具有代表性的部位进行试验灌浆，验证灌浆技术要求适合合适，取得经验，而后全面展开施工。

3.2 灌浆材料

本工程灌浆材料采用普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不得低于P·O32.5。灌浆施工中若遇到特殊情况，可在水泥浆中掺加速凝剂、粉煤灰或细砂，。掺用粉煤灰的品质指标应符合DL/T5055的要求。所掺细砂的SO3含量不得大于1%(以重量计)，含泥量不得大于3%，有机质含量不得大于3%。

3.3 钻孔

灌浆钻孔应按设计图进行，钻孔位置与设计孔位偏差不大于10 cm;因固变更孔位时，应征得设计同意，实际孔位应有记录。孔深应符合设计要求，每段结束后，孔底残留岩心和沉淀不应超过20 cm。固结灌浆和帷幕灌浆孔，其孔底的偏差值不得大于表1中的规定。钻孔过程中应对岩层、岩性变化及孔内发生的各种异常情况进行详细记录。

表1 钻孔孔底最大允许偏差值

3.4 洗孔及压水试验

先导孔应自上而下分段进行压水试验，压水试验应在裂隙冲洗后进行，用以了解岩体内裂隙发育情况，为灌浆提供帷幕深度、水泥用量及水灰比的选择，并与已灌的各孔进行综合分析，及时总结，提高施工工艺。压水试验压力采用灌浆压力0.3 Mpa，试段长度不小于5.00 m。

3.5 灌浆

采用自上而下分段灌浆法，根据本工程实际情况和工程类比，坝体可控制在0.3 Mpa，接触带压力建议可控制在0.3～0.5 Mpa，并以不引起坝体变形为原则，基岩段灌浆压力建议控制在0.5～1.0 Mpa。各孔的灌浆压力，应在先导孔灌浆试验的基础上，在灌浆施工过程中可作适当调整。

3.6 灌浆质量检查

帷幕灌浆质量检查以检查孔的压水试验成果为主，结合竣工资料和测试成果的分析综合评定。检查标准为:岩石透水率q≤5 Lu。检查孔沿帷幕中心线布置，具体位置根据灌浆资料分析而定，为岩体破碎、构造发育部位，以及钻孔偏斜过大、注入量过大、吸浆量相互矛盾的孔或变浆不当，或突增突减乃至突然不吸浆的孔，冒浆、漏浆较严重的孔段附近，同时起到补强和检查的目的，其进尺按灌浆孔进尺的10%计。检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14 d后进行。压水试验采用自上而下分段卡塞进行，压水试验方法按现行有关规范执行。压水试验结束后，按有关技术要求进行灌浆和封孔。帷幕灌浆检查孔应采取岩心，计算其获得率并加以描述。压水试验检查，坝体与基岩以按触带合格率应为100%;以下的各孔段的合格率在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，灌浆质量可以为合格。

4 坝体充填灌浆设计

4.1 施工次序

与帷幕孔序相结合，同样按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔序的顺序，逐渐加密的原则，第一序孔孔距8 m，二、三序孔依次中间内插分三序进行，孔距4 m、2 m。在施工前应选取相隔较远具有代表性的部位进行试验灌浆，验证灌浆技术要求合适，取得经验，而后全面展开施工。

4.2 灌浆材料

坝体充填灌浆采用粘土水泥浆，灌浆土料选用坝体填筑土料，浆液物理力学性能指标为:容重1.3～1.6 t/m3、粘度30～100 s、稳定性∠0.1 g/cm3、胶体率〉80%、失水量 10～30 cm3/30min。选用水泥与坝基帷幕灌浆相同，每米孔深每次灌浆量为0.3～0.5 m3。

4.3 灌浆压力

注浆管上端孔口压力应小于4.9×104Pa。

4.4 灌浆

本工程帷幕灌浆主要采用的方法是自上而下分段钻灌，分段原则为:第一段段长2 m，以下各段以5.0～7.0 m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不得大于10 m。固结灌浆采用自上而下、孔内循环法灌浆，一般作单孔灌注。在保证正常供浆前提下，也可2孔并联灌注，严禁串联灌注。帷幕灌浆第一段阻塞在基岩面以上混凝土内，以下各段应分别阻塞在上一灌段底以上0.5 m左右。阻塞不住时，可逐渐上移阻塞器，不得下移。阻塞器移动后，应保证射浆管距孔底不超过0.5 m。浆液水灰比采用 3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1五个比级。开灌水灰比采用3∶1。施工过程中根据现场实际情况(如灌前透水率大于10 Lu)，经监理工程师批准，可调整开灌水灰比。

4.5 灌浆综合控制

灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，当回浆失水变浓时，换用与进浆相同比级的新浆液进行灌注。浆液水灰比改变后，如灌浆压力突增或注入率突减至原注入率的1/2以下时，应立即回稀至原水灰比进行灌注，并查明原因。灌浆待凝，固结灌浆孔上一段灌浆结束后应待凝24 h后再进行下一段的钻灌作业。单元灌浆区内同时进行钻孔冲洗、压水试验、灌浆作业的孔数不超过2个。

4.6 灌浆结束标准及封孔

在设计灌浆压力下，当灌浆孔段注入率小于1.0 L/min时，延续灌注30 min且固结灌浆总时间不小于60 min可结束灌浆作业。有涌水的、发生过灌浆中断的及地质缺陷部位的固结灌浆孔，其终孔段灌浆结束后应进行全孔复灌。帷幕灌浆孔、灌后压水检查孔封孔采用“全孔灌浆封孔法”，浆液采用水灰比为0.5∶1的水泥浆，封孔压力采用最大压力。浆液凝固后及时清除孔口浅部的浮浆，用M30水泥砂浆回填密实并抹平。

5 结语

桃坪水库大坝除险加固帷幕灌浆的施工方法简单易行，效果好，工作量小，节约投资。在施工期，通过10个检查孔压水试验表明，灌浆质量达到设计标准;另外，从灌浆工程结束至今已10年之久，坝下沼泽化现象已基本消失，有力地证明了灌浆效果的显著性。此次基础帷幕灌浆施工总结出的施工参数、施工工艺、方法等，为基础帷幕灌浆提供了有价值的参考。

[1]袁伟力.复杂地质条件下的帷幕灌浆施工技术[J].广东水利水电.2009(07):25-26.

[2]易荣军.浅议帷幕灌浆技术在水利工程施工中的应用[J].中国高新技术企业.2009(24):37-38.

[3]段君才.汾河二库大坝灌浆工程的施工方法[J].山西水利科技.2008(01):85-86.