帷幕灌浆在水库坝基防渗处理的应用研究

【摘要】随着我国水利工程的发展，水利工程的建设越来越多，水库坝基的防渗处理也越来越重要。我国有很多的坝基全都建设在岩溶比较活跃的地区，这就导致了坝基容易出现渗漏的现象，所以必须要对水利工程的坝基进行防渗处理，保证坝基具有足够的坚固性和稳定性。而灌浆帷幕可以利用浆液把坝基中渗漏的孔隙堵住，形成有效的防水帷幕，避免因为水流对坝基的长期冲刷而出现险情。水库坝基的防渗处理一直是水利工程建设的难点，结合实例，对应用帷幕灌浆技术在水库坝基中的防渗处理进行研究。

【关键词】帷幕灌浆；水库坝基；岩溶地区；防渗处理

水利工程的建设关系到我国水资源的调配，可以为我国人民的用水提供保障。但是我国的岩溶分布比较广，水利工程的坝基经常建设在岩溶地质上，容易造成坝基的渗漏，直接影响了水利工程的运行质量。应用帷幕灌浆技术可以对坝基的渗漏处进行有效的处理，以帷幕灌浆的概念作为出发点，对水库坝基的防渗处理进行了阐述，分析了帷幕灌浆在水库坝基防滲处理中的应用。

一、工程概况

（一）水库坝基情况

某水库大坝，其功能主要有农田灌溉和附近居民的用水为主，大坝为混凝土堆石坝，该水库的库容可以达到1200万立方米，坝顶宽度超过8米，坝高32米，坝基底部宽度最大为152.34米。坝基在上游受水段的坡度为1比1.80，在下游排水段的坡度超过了1比1.50.坝基建设段的地质主要为岩溶地质，存在坝基的渗漏问题，所以必须要进行防渗处理。帷幕灌浆技术可以有效的提高坝基的稳定性和安全性，提高坝基的使用效率。

（二）水库区域地质情况

水库的河道宽度一百二十米，水库区域的地质褶皱断层比较丰富，水库河道中富含粘土、鹅卵石和细砂，黏土层超过五米，细砂层为两米，鹅卵石层为两米，透水系数适中，水库区域的地质断层以纵向断层为主，水库库岸的坡度比较小，水库在蓄水之后，总体的稳定性较高，坝基距离河道上游的隘口超过了一百米，河谷呈现U型状，地层中主要分布第四系、奥陶系、寒武系等等。

在水库坝址的范围内有三条比较大的断层，别分为F2断层、F13断层和F14断层，其中F2 断层位于水库坝基的偏右部，断层由碎裂岩和角砾岩为主，断层的宽度大约为4米左右，还有很多小型的溶洞。F13断层在水库坝区的右侧顶部，产生了地表裂缝，对坝基坝肩的稳定性产生了很大的影响。F14断层为缓切层在该层附近还可以看见很多的小型裂缝。所有的裂缝基本呈现上窄下宽的状况，容易形成坝基漏水通道。

二、主要设计应用指标

水库坝基的防渗处理主要采用帷幕灌浆的技术，将水库坝基的左侧与坝肩的灌浆帷幕有效的连接起来，在坝基的右侧将防渗帷幕与溢洪道的侧墙连接起来，将此灌浆帷幕以坝基的轴线为基准，以直线的方式进行延伸，延伸的长度要超过水坝坝基两端二十米以上。如果在帷幕灌浆的过程中，出现了部分地层的断层分布不规律时，需要加大帷幕灌浆的浆液量，最高灌注量不低于坝基高度的一半。

在进行帷幕灌浆时，主要的工艺流程为钻孔、冲刷钻孔、灌注压力水进行试验、灌浆、封堵灌注孔、检验灌浆成果。

帷幕灌浆冲刷钻孔的水压应该在0.3MPa左右，在正式灌浆时应该控制浆液的压力不超过1.5MPa，灌浆采用的材料为普通硅酸盐水泥，灌浆浆液的水灰比为0.8：1，灌浆时浆液的浓度应该在每20分钟提升一次，直到灌浆的压力达到的标准压力之后，保持半小时的吸浆状态之后停止灌浆，灌浆的时候应该按照从上而下的顺序进行，每个孔位的距离不能过远。

三、帷幕灌浆时主要的设备及组织

帷幕灌浆采用的钻孔设备为XY-2型钻孔机器，浆液的制作采用双层的立式搅拌机，灌浆泵利用柱塞式的定量灌浆泵，在进行灌浆之前还需要准备测斜仪。帷幕灌浆的施工轴线都比较长，而且在施工时也必须按照顺序进行，所以需要对钻孔进行分配，为每一台钻机分配三个钻孔位置。保证所有钻机都能够同步移动。为灌浆泵和制浆机提供便利。灌浆时设备的供水采用集中供水的方式，铺设出集中供水管道，管道的直径超过十厘米，设备铺设的长度按照实际的施工需求制定，安置集中供水管道可以利用管道中的自然压力对钻孔进行清洗，节约了很多设备以及电力资源的使用。

在正式进行灌浆施工时施工人员要24小时不停的连续作业，其中钻孔机配备两个人员，保证钻孔工作的连续性。灌浆正式开始时需要在正式施工的灌浆轴线上，选取几个钻孔进行浆液试验，试验完成后在灌浆时需要隔一段灌注一次，测定该位置具体的断层情况。灌浆时应该采用劈裂灌浆和渗入灌浆将浆液灌注到具体的裂缝位置保证裂缝被堵严。

四、帷幕灌浆的具体操作流程

（一）钻孔的钻进

钻孔之前要对钻孔的孔位进行测量，测量利用全站仪、水准仪，采用引点放线的方法测量好每个钻孔的位置，测试好位置的钻孔楔入钢标，并用油漆标识好该钻孔的序号。钻孔机器的钻进必须保证平稳，钻孔时保证与轴线位置的一致性。在进行钻孔施工时，一般采用直径为75-91之间的钻头钻进两米深左右，在初钻完成之后把钻孔中残留的岩石粉末全部清理干净，在对钻孔进行冲洗时水压控制在0.8MPa之下，清洗时间控制在二十分钟左右。

（二）孔口的埋设

钻孔孔口管的埋设深度一般为一到两米之间，孔口管的直径为75，在埋设之前先将孔内注入一些浆液，随后将孔口管安装到孔位中，安装完毕后对孔口管的角度进行校准，之后等待不少于七十二小时的时间，待孔口管凝固后进行下一工序。孔口管在帷幕灌浆中可以起到两个作用，第一个作用是方便连接孔口的封闭器，另一个作用是避免浆液与钻孔中的岩溶岩质进行直接的接触，减少了漏浆现象的发生，保证了帷幕灌浆的质量。如果在对管口进行灌浆时出现了管外冒浆的现象，就要停止灌浆，并把孔口管全部拔出来重新埋设，避免帷幕灌浆失效。

（三）分段钻进灌浆

第一段的灌浆利用直径为75的钻头进行钻进，在第二段需要利用直径为59的钻头进行钻进，钻进完成之后利用孔口封闭器分别对每个管口进行分段的灌浆施工，在对每一段进行灌浆时，灌浆的压力是在不断提升的，直到孔深达到十米左右的第四段时达到最大的灌浆压力。

在所有的孔位全部钻进完成后，把钻头撤下，全部换上钻杆钻进至半米深进行灌注前的压水试验，压水时间一般为二十分钟，之后才能进行灌浆，灌浆施工要有一定的次序，如果坝基的帷幕为三排，那么就需要先对最下游那排帷幕进行灌注，其次是最上游帷幕，最后再施工中间排的帷幕，钻孔的顺序也是如此。

（四）帷幕灌浆时工作现场的布置

所有有关供水、供电、供浆的设施全部安置在下游侧，方便灌浆施工人员的使用，也能够留下充分的帷幕灌浆施工空间，方便了灌浆现场的管理和维护。

在灌浆轴线的下游处设置专门的机房，机房沿坝基的沿线设置，每个机房的间距不少于五十米，每个钻机配备的搅拌机和灌浆泵全部安装在机房内，方便帷幕灌浆的有序进行，但是在进行灌浆施工时，应尽量缩短每个灌浆泵管道的長度，避免浆液在管道中损失过大，同时也方便了后期的管道清淤。

帷幕灌浆的材料是普通硅酸盐水泥，所以在进行浆液比例的变换时需要按照标准的规范进行，灌浆时灌注的效率在小于1L/min时需要适当的延长灌注时间，这个时间一般为一小时左右，在所有的钻孔全部灌注完成后，利用机械封孔法对所有的灌注孔进行封堵。

（五）质量检查

帷幕灌浆施工完成后利用压水试验的方法检验整个帷幕的质量，需要在每个单元中抽取一个灌浆孔进行检查，检查的数量大约为总灌注孔的百分之十左右。压水试验利用单点法，每个点的压力不超过0.3MPa。因为灌区内所有裂缝的发育都不是特别严重，而且裂缝的缝隙不是特别大，所以灌浆时注入的量比较小。在进行质量检查之后，每个孔位的渗透率均小于5Lu，所以全部合格。可见，帷幕灌浆的效果非常好，帷幕可以达到规定的防渗标准。

结束语：

帷幕灌浆技术在使用时，需要根据灌浆地点的实际情况来选择合理的灌浆压力和灌浆参数，保证灌浆的合理性，帷幕灌浆的技术具有良好的适用性，基本可以满足所有坝基的防渗处理，岩溶地区的水库坝基防渗处理一直是水利工程中比较关注的问题，所以需要不断的发展和完善帷幕灌浆技术。

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作者简介：罗洪华（1956-）男，贵州习水人，汉族、本科学历、现任高级工程师，主要从事水工建筑施工方面的工作