帷幕灌浆在水库除险加固中的应用策略

熊　波

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌　330025)



帷幕灌浆在水库除险加固中的应用策略

熊波

(江西省水利水电建设有限公司，江西 南昌330025)

【摘要】近几年来，随着我国社会经济的不断发展，水资源利用越来越紧张，使水库的作用日益凸显，随之水库建设规模日益扩大。然而，由于受到多种因素的影响，水库发生渗漏等病害，若不加以及时处理，极易造成极大损害。帷幕灌浆是水库除险加固中常用的施工技术，其应用对确保水库质量有重要作用。因此，本文对水库除险加固的帷幕灌浆应用技术作了简要分析。

【关键词】水库；除险加固；帷幕灌浆；技术；应用

近年来，随着公众对水库除险加固重视度的日益提高，人们更加重视水库的防渗效果。如何提高水库除险加固质量成为当前建筑者研究的重要内容。帷幕灌浆是水库除险加固防渗处理的重要手段之一，是一项实用性强、安全性高、经济实用的工程技术，对确保水库的安全运行发挥着重要作用。下面以大余县油罗口水库除险加固工程为例，分析帷幕灌浆施工技术。

1大余县油罗口水库除险加固工程概况

油罗口水库位于章江河上游大余县浮江乡杉树下村，距大余县城约10km，坝址控制集水面积557km2，是一座以防洪为主，兼顾供水、发电和灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。油罗口水库由主坝、副坝、溢洪道及引水隧洞等建筑物组成。油罗口水库坝址以上流域的洪水主要由暴雨形成，洪水出现季节与暴雨发生的季节一致，较大洪水多出现在6月。流域河流属山区河流特征，河床坡降较陡，暴雨强度大，汇流快。油罗口水库位于章江上游大余岭山脉北麓的中低山丘区，为构造侵蚀面貌，河床基岩裸露。

2水库除险加固中帷幕灌浆施工技术

一般情况下，使用帷幕灌浆技术前必须详细勘探整个工程的地质，全面了解施工地的水文地理信息。该水库除险加固中，主要使用的是自上而下、小口径钻入，孔口封闭、孔内来回循环的高压灌浆施工方案，如图1所示。

图1　帷幕灌浆施工简图

2.1合理选择施工材料

开展灌浆施工时，其灌浆材料必须依据工程的设计及规范要求进行选择，该工程使用P.O42.5硅酸盐水泥掺Ⅱ级粉煤灰作为灌浆材料。对特大断层破碎地带等位置，需要在水泥浆内加入混合料或外加剂，其材料掺入量根据试验结果确定，并把试验结果上报至监理工程师批准方可施工。

2.2施工流程

此次灌浆工作主要依据是甲方提出的坝基处理灌浆要求、灌浆合同，同时遵循《小型水电站施工技术规范》(SL 172—96)规定，压水试验按《水电压水试验技术规范》(SL 55—99)进行。灌浆主要采用岩芯钻探(采用 XY-100 型钻机) 进行成孔，成孔后使用顶压式注塞压力灌浆法灌浆。灌浆施工一般采用自下而上的方式展开操作。帷幕孔主要由两排组成，先对下游排孔进行施工，后展开上游施工，每一排帷幕孔主要分为三序施工，依次进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工。如果设有加密孔，必须最后对加密孔展开施工。同一排帷幕线两个邻近的先序孔到基岩以下15m后方可进行后续孔施工。帷幕灌浆使用孔口封闭、孔内循环法，采用钻杆做射浆管，射浆管按照施工要求伸至灌浆底步，距离孔底距离不能大于50cm。孔口部位采用孔内阻塞循环灌浆，灌浆尾管距离孔底不大于50cm。灌浆操作中对发生串口、冒浆、漏浆等问题，制定合理的处理方案，必须上报监理工程师审批方可施工。

2.3设置灌浆孔

水库帷幕灌浆工程施工流程如图2所示。根据工程设计要求设置合理的灌浆孔，分序列展开操作，每两个灌浆孔相隔3m。灌浆孔位置与所设计的位置最大偏差不得超过10cm。如果出现特殊情况必须调整孔位，要上报监理工程师批准后方可施工，并认真记录具体孔位。开展钻孔施工操作时，钻孔要依据循环灌浆分序原则施工，相同次序孔可以在相同时间段展开钻孔施工。成孔作为帷幕灌浆施工的首道工序，也是尤为重要的环节。成孔质量直接影响整体帷幕灌浆施工的质量及施工效果。因此，想要又好又快地完成施工，设置钻架和钻机时，必须先对场地实施整平清理操作，并依据工程情况铺设相应的地板并搭设钻孔平台，安装的钻机要保持在稳定、端正的状态。钻机安放完成后，必须对钻机进行试验，明确钻机的动力、供电等设备后方可正常施工。每次钻孔时均要认真检查所用钻杆、钻具及其零部件，禁止运用弯曲变形的钻杆或钻具。

图2　帷幕工程施工流程

2.4合理控制孔向

限幅机构主支撑架拟选取的材料为LW-2改性聚酯亚胺，该材料的抗拉强度为145 MPa，屈服强度为89 MPa。由图8可知，在该仿真负载下，主支撑架的最大位移量为0.47 μm，最大应力为2.44 MPa，即在300 N横向负载的作用下，限幅机构主支撑架具有较大的静力裕度，满足强度和刚度要求。

每一个灌浆孔实施钻进操作时必须多次检测孔斜，实际操作步骤如下：孔深大于30m每隔5m进行一次测斜操作，小于30m每隔10m进行一次测斜。实际施工时必须注意，合理控制上部20m范围内的孔斜，帷幕灌浆钻孔孔底偏差允许范围见下表。如果实施测斜操作发现钻孔偏斜值大于设定最大允许规范值，及时采取针对性的纠偏措施。如果纠偏效果不佳必须重新开孔，根据压水试验、单位耗灰量等一般资料展开分析，其结果如果影响灌浆质量，实施有效的补救措施，必要情况下距原报废孔位0.2m位置再次开孔。

钻孔孔底设定的最大允许偏差值表

2.5设置灌浆段长度

灌浆操作采用分段施工模式，特殊情况下依据监理工程师的指导适量缩短或增加灌浆段长度。灌浆段长误差不超过30cm，灌浆施工时如果遇到断层、岩溶等地质，段长不得大于3.0m。钻孔穿越较为柔软的破碎岩石发生塌孔或漏水时，先实施一段灌浆施工，待凝固24h后可以再次钻进。

2.6钻孔、冲洗操作

钻孔主要分为三序工程，Ⅰ序、Ⅱ序孔均为钢管桩注浆孔，在开展基坑开挖操作时起到支护作用，Ⅲ序孔设置为旋喷注浆孔，具有固沙封水的效果。沿着井筒中心线方向设置三排帷幕注浆孔，孔距为3m，排距设置为2.8m。共设有42个注浆钻孔，每个孔的深度约为13.5m，采用φ108钻头进行施工，钻入所设计的孔深，下部采用φ89×3.5mm钢管至孔底，孔口焊接使用φ89法兰盘。沿井筒中心线在其两侧设计Ⅱ序孔，在井筒外侧设置加密钻孔，与Ⅰ序孔间距约为1.5m，共有37个，孔深为18.5m。钻进操作与Ⅰ序孔相同，孔口也使用φ89法兰盘焊接。旋喷钻孔设置在注浆孔外侧及其开挖部位东西段，钻孔间距设置为1.0m，终孔完成后立即旋喷注浆，共设有44个，孔深度设置为15m，采用φ127钻头钻至要求孔深，钻孔结构如图3所示，钻孔使用压力水脉动冲洗。帷幕灌浆施工中必不可少的工序就是导孔，对开展钻孔操作后返水情况较好的孔段，需要实施简单的压力处理，压力时间掌控在20min，每隔5min读一次表，共实施4次读数。最大值与最小值差小于终值12%即可。

图3　钻孔结构简图

2.7密封孔底

水库除险加固完成灌浆操作后，必须采用置换或压力灌浆等封堵法展开孔洞密封操作。全孔灌浆完工后，采用配合比为5∶1的水泥浆来置换孔洞内部浆液，同时采用相同配合比的水泥浆设置较大的灌浆压力实现0.5h纯压。

2.8特殊情况处理

a.冒浆处理。在帷幕灌浆施工过程中，发现有浆液通过裂隙向上冒出，或沿着底板与基础岩接触地带冒出的情况，拥有施工经验的工作人员都知道此为冒浆情况。灌浆施工中发生冒浆后，工作人员应及时实施铅封、封堵等处理措施，并合理控制灌浆压力，加大浆液浓度，设置恰当的进浆量，待冒浆停止后，压力达到设定的压力，再开展正常灌浆操作。

b.串浆处理。若发现浆液从其他孔内流出，经深入分析可知，这是因岩石中裂隙互相串通引起的串浆。灌浆操作时，如果串浆孔是待灌孔，可以同时开展灌浆操作。如果没有条件一同进行灌浆操作，可把串浆孔管孔进行堵塞处理。待灌浆孔施工结束后，对串浆孔及时进行扫孔、冲洗后方可继续灌浆。同时，可以适当加长相邻两个序孔施工时间间隔，避免新灌入的泥浆把前期灌入裂隙内的浆液结石冲开。

c.灌浆中断处理。因出现突发事件不得不停止灌浆施工时，现场施工人员采用以下措施进行处理：ⓐ使用高效的方法尽可能缩短灌浆中断时间；ⓑ若灌浆中断时间大于30min，采用恰当的方法对钻孔进行冲洗操作，如果冲洗并无效果，可以进行扫孔后再次灌浆；ⓒ恢复正常灌浆操作后，采用中断前所用的水灰比，如：灌浆注入率相似或有一定程度上的减少，可以按照正常灌浆方法展开注入操作直至完成灌浆施工。

d.大耗浆孔处理。因该工程存在断层或溶洞等地质缺陷的情况，一旦出现大耗浆量情况且长时期无法达到施工标准，应及时上报监理工程师一同研究并制定合理的处理对策，如：待凝固后实施复灌，如果复灌操作并未达到规范标准，可以使用孔内电视录像等方法进行检查。

3结语

帷幕灌浆凭借实用性强的优点，在水库除险加固中得到广泛应用。通过帷幕灌浆，可以防止渗漏、裂缝，加固坝基。本文对水库除险加固中帷幕灌浆的应用技术作了分析，旨在为今后的水库除险加固工程提供参考借鉴。

参考文献

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[2]周兰芳.帷幕灌浆在水库除险加固中的应用[J].农业科技与信息,2015(12):102-103.

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[4]陈雷.加快水利建设 强化水利管理 努力开创水利建设与管理工作新局面——在全国水利建设与管理工作会议上的讲话[J].水利建设与管理,2011(1):1-5.

Application strategy of curtain grouting in reservoir risk

removal and consolidation

XIONG Bo

(JiangxiWaterConservancyandHydropowerConstructionCo.,Ltd.,Nanchang330025,China)

Abstract:Water resources utilization is more and more nervous along with continuous development of social economy in China in recent years. Role of reservoir is more and more prominent, and the construction scale is increasingly expanding. However, reservoir suffers from seepage and other diseases due to influence of various factors, and extremely large damage can be easily caused if the damages are not timely treated. Curtain grouting is commonly used construction technology in reservoir risk removal and consolidation. Its application is important for ensureing reservoir quality. Therefore, application technology of curtain grouting in reservoir risk removal and reinforcement is briefly analyzed in this paper.

Key words:reservoir; risk removal and consolidation; curtain grouting; technology; application

中图分类号：TV223.4+3

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2015)11-0014-04