水利工程中帷幕灌浆施工工艺

2016-02-04闫先照

中华建设 2016年12期

关键词：漏浆帷幕水泥浆

闫先照

水利工程中帷幕灌浆施工工艺

闫先照

本文围绕水利工程中帷幕灌浆施工工艺展开讨论，简述了帷幕灌浆技术的应用原理和帷幕灌浆技术的施工工艺流程，并就帷幕灌浆施工过程中的常见问题处理进行了探讨，希望能够为提升我国水利工程中的帷幕灌浆施工工艺添砖加瓦。

一、简述帷幕灌浆技术的应用原理

帷幕灌浆技术作为一种有效的防渗技术，其应用原理在于利用地质钻机对地层钻孔，利用高压水泥浆注孔。因为水泥浆注入的过程会不断渗透进地层缝隙，随着水泥浆的不断凝固，钻孔内的土体会与水泥浆相凝结，进而形成一道密实的防水帷幕。防水帷幕能够有效地阻碍灌浆地层渗水问题的发生，原理是利用帷幕灌浆连接灌浆顶部和钢筋混凝土的闸坝底，或是利用帷幕灌浆连接灌浆顶部和土层坝底，因为帷幕灌浆的底部能够深入不明显透水的地岩层内部，因此地下水的渗透被有效阻止、预防。另外，帷幕灌浆技术不仅能够与下游排水系统相辅相成，更能够有效减少渗透水对闸坝的压力，提升水利工程的整体安全性，增加水工建筑物地基的稳定性。

二、帷幕灌浆技术的施工工艺流程

1.测量

钻孔的准确位置需要在帷幕灌浆施工之前测量并严格按照相关的设计要求进行。测量的落实可以依靠全站仪测设灌浆轴线进行，如果遭遇高程差较大的地方或是转折点，那么需要在这些位置上加设控制点。严密地核查测量过程中的各项数据，将控制的重点放在布控灌浆孔位置和孔口高程等参数上，精确参数，以参数的准确性保证帷幕灌浆技术测量的准确性。

2.成孔

成孔作业之前应首先确定钻孔位置、钻孔深度、孔径、钻孔顺序等。众所周知，帷幕灌浆的第一道工序是成孔，因此可以被认为是帷幕灌浆的基础，重要性不言而喻。成孔的质量会影响整个帷幕灌浆的质量和效果，因此不仅要保证速度，更要保证质量。在进行成孔作业的时候，首先要安装钻机，将其平整摆放并固定牢靠。为保证钻机场地平整，可以在充分考虑实际情况的基础上在钻机场地铺设垫层或平台，为钻机稳固和端正固定夯实基础。待完成钻机平整摆放、固定工作后，还需要调整钻杆、灌浆孔以及钻机平台，确保三者中心点在一条直线上，只有保证了这一点才能够进行后续的工作。其次是试机和试钻，利用此过程调整包括钻机动力、供水、供电等一系列参数，直到机械设备和运行系统均达到正常值后才可进行钻进作业。值得一提的是，在钻进之前，部件检查步骤不可或缺，检查的重点应被放在检查钻杆和钻具方面，一旦发现这两者出现弯曲变形的情况，一定要及时更换，避免影响钻进效果以及成孔质量。因为钻孔过程摩擦生热，对钻机的影响非常的巨大，因此，钻进过程中还应时刻观察钻机的运行，保证钻头处于冷却状态。

3.缝隙冲洗

钻孔过程破坏了孔洞周围的结构，孔洞内部也会有所残留，因此，待成孔完成后，还需要利用高压水从下往上不断冲洗孔壁，保证水压（灌浆压力的80%以内）和流量，待冲洗钻孔的水变清以后，还需再冲洗10min，总冲孔时间不能少于2h，缝隙冲洗结束以后，孔底的沉渣厚度必须符合相关的规定。

4.压水试验

压水试验在缝隙冲洗完成之后，最常采用的压水试验方法是单点法且水压力与缝隙冲洗压力要求一样，不得超过灌浆压力的80%且不能超过1MPa。

5.灌浆

（1）泥浆制备

灌浆过程中所采用的材料是水泥浆，水泥浆用普通硅酸盐水泥调制，强度和等级的确定依靠工程的实际情况来确定。灌浆水泥浆可以利用自动搅拌机（预先调试过，能够满足施工需要）集中配制、搅拌。值得一提的是水泥浆暴露于空气中会出现固化现象，因此，水泥浆制备到使用完成之间的时间应被有效控制，最好是现配现用，如无法满足此要求，时间隔必须控制在4h内，否则水泥浆的良好性能将无法保证。

（2）灌浆

帷幕灌浆可分段进行、自下至上完成，但灌浆压力必须符合要求。灌浆时间并不一定，需要结合注入率调整。例如，注入率<0.4L/min时，灌浆时间不得小于半个小时；注入率≤1L/min时，灌浆时间不得小于一个小时。如果自上而下分段灌浆，那么灌注的时间应适当的增加，以0.5小时到1小时的时间间隔为最佳。值得一提的是，灌浆过程应时刻观察回浆量和进浆量，一旦出现回浆变浓的情况，那么必须及时地更换泥浆，选择与原先浆配比相同的新浆并严格控制灌注时间。

6.封孔

封孔作业是灌浆工序完成以后必不可少的一道工序，一般采用置换灌浆、压力灌浆封堵封孔，用5∶1的水泥浆置换全孔灌浆作业完成后的孔内浆液并取出孔内灌浆管。完成上述工作后，以最大的灌浆压力压同配比的水泥浆灌半小时，并记录灌浆过程。

7.质量检验

帷幕灌浆技术施工的最后步骤是质量检验，质量检验的最主要任务是基岩的灌浆质量以及孔压水的试验成果。坝体质量可利用注水试验检查，如果坝体渗透系数在达标的规定范围内，便可视为检验合格。灌浆孔的检查标准以位置契合帷幕中心线为检测标准，检测位置可以是地质条件复杂的部位，如岩石破碎地带或是断层地带等。因为帷幕灌浆过程中孔的数量众多，检查不必依次、逐个进行，只需要随机选取孔总数的10%左右即可。压水试验的检测方法利用卡塞方法自上而下分段进行。

三、施工过程中的常见问题处理

1.灌浆中断问题

灌浆中断现象是帷幕灌浆施工中极容易发生的一种情况。灌浆中断的原因并不单一，可能是电机故障、可能是停电、可能是浆液堵塞，还可能是注浆管破裂。如果发生灌浆中断问题，那么也需要及时采取措施，尽可能地减少中断时间、保证水泥的良好性能。当然，灌浆中断问题的解决需要以预防为主，在施工的前期、中期、后期都做好万全的预防措施。具体来说，在施工的前期需要检查施工需要使用的全部的机械、设备，以设计标准选择输浆管材。在施工的中期需要有专人负责，随时检查管材连接、破损、堵塞等等问题，一旦发现则需要及时采取措施，合理解决。在灌浆过程中，灌浆泵等机械的应用非常的频繁，也因此需要对其运转情况进行检查，以防止大灌浆压力影响灌浆泵等机械的正常工作。灌浆作业的原料是水泥浆料，为避免水泥浆料固化凝结灌浆，因此每次使用灌浆泵后，都需要对之进行清理，及时的调整、校正灌浆泵的压力表，确保灌浆泵能够在灌浆作业中正常工作。施工完成以后，还需要对灌浆泵进行必要的保养工作，及时清理高压灌浆阀门、隔浆塞等部件。

2.串浆问题

串浆问题是帷幕灌浆施工中浆液从其它钻孔或地下裂隙流出帷幕的一类问题的总称，是比较常见的一类帷幕灌浆施工问题。导致这一问题发生的主要原因是岩层缝隙较多，灌浆孔之间相互连通，浆液在灌浆时“流窜”到其它部位。为了解决串浆问题，可以借助多个灌浆泵同时对灌浆孔和串浆孔进行灌浆作业。值得一提的是，利用灌浆塞封堵串浆部位的漏浆区域可以有效解决串浆问题还能够避免浆液流失浪费。

3.漏浆问题

漏浆问题指浆液注入率过大，注浆过程出现大量漏浆的情况，导致漏浆问题出现的原因主要有二：第一，灌浆区域缝隙过大；第二，灌浆压力过大。解决漏浆问题可采用的办法是低压灌浆或者自流式灌浆，这两种灌浆可以有效地降低灌浆的压力。待到缝隙充满浆液、流动性降低后，可以逐步提升灌浆的压力，利用浓浆灌注方式开展灌浆作业。但需要注意的是，注浆速度以30~40L/min为最佳，随着灌浆进程的增加，进浆量会出现明显的下降，此时则可以将灌浆压力调整到正常水平。此外，解决漏浆问题除了可以从调节注浆压力角度出发考虑，也可以从降低浆液流动性的角度出发，例如在浆液中掺加适量砂料后再进行灌浆作业，此举增加了浆液压力，再适当降低灌浆压力，那么浆液的流动范围就可以被人为的限制。一旦单位吸浆量达到施工的标准范围，随后则可以进行正常的浆液灌注，并逐步增加压力，使之达到标准状态。