水利工程施工中帷幕灌浆技术的应用

夏旭+唐飞

摘 要： 随着我國能源方面需求的不断增大，我国水利水电工程越来越多，这些地区往往有着复杂的工程地质条件，渗漏问题严重。帷幕灌浆技术广泛用于传统加固、防渗工程，将其引入水电水利工程，其施工技术得到了长足的发展。为此，本文结合具体工程案例，对水利工程施工中帷幕灌浆的概况、施工工艺等内容进行了分析与探究。

关键词： 水利工程；帷幕灌浆；概况；工程案例

一、帷幕灌浆的概况

帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。同时，也是在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的压力。20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。按防渗帷幕的灌浆孔排数分为两排孔帷幕和多排孔帷幕。地质条件复杂且水头较高时，多采用3排以上的多排孔帷幕。按灌浆孔底部是否深入相对不透水岩层划分：深入的称封闭式帷幕；不深入的称悬挂式帷幕。

二、工程案例

某水利枢纽是集减淤、供水、防洪、航运、灌溉、发电等多种功能于一体，属于大型水利工程项目。该工程涉及到50个坝段，最大坝高115 m，坝顶高程465 m，坝轴线全长995.4 m。将坝后式电站厂房设置在左岸，安装间设置在厂房左端，在主厂房的上下游设置副厂房。电站厂房顺流向长度52.24 m，4号发电机组的宽度为30.80 m，1～3号发电机组的宽度为28.0 m。

三、水利工程施工中帷幕灌浆施工工艺

1、施工准备

（1）施工计划要科学编制。务必要在施工之前，通过搜集资料、现场调查等多种方式来对项目的施工条件进行全面了解。然后基于工程项目的实际情况来合理选择相应的施工工艺、施工方法，对施工机械、施工工序、施工材料予以合理配备，与此同时，还要对进度计划进行科学部署。

（2）严格控制施工材料的质量。施工过程中必然会涉及到大量的施工材料。这些施工材料都是确保帷幕灌浆施工质量的重要基础，务必要予以重视。第一，要强化材料质量的控制，要基于供货商的售后服务、产品价格、供货质量等来择优评定；第二，对进场物资务必要予以严格验证，每一批次的进场物资都应该指派专业人士来负责检验，并确认产品鉴定证书、检疫证明、合格证书等，若进场物资达不到要求，那么要立即将不合格品退回供应商，限期整改。需要复检的，必须在施工企业的见证下取样复检。对易碎、易潮、易变形、易污染的物品，在运输、堆放、安装过程等环节亦要进行监控。

2、施工测量

从帷幕灌浆技术进行分析，最重要的是对钻孔的进度进行控制，与相应的信息资料相结合进行精确测量。在测量过程中，应详细检查相关数据，促使数据的精确性得到保障，开展测量工作时，还需要将钻孔进行布设。

3、灌浆孔钻孔

采用硬质合金钻头、金刚石钻头作为帷幕灌浆钻孔的钻头，钻进技术则可采用清水钻进技术或者回转式地质钻进技术。该项目采取回转式地质钻进技术，选用XY-2PC100型钻机，基于灌浆程序来分序分段开展灌浆孔的钻进工作。划分灌浆段长：第一段为接触段，长度通常为2 m，但是结合具体情况可以适当延长到3 m；第二段的长度可设置为3 m；第三段及其他段的长度通常为5 m，但是如果在钻进过程中遇到地质缺陷问题，那么可将长度适当减少，但是必须要得到监理单位批准；终孔段的最大长度为10 m。每钻灌一段都需要测量方位角、孔斜1次，特别是要注意控制上部20 m范围内的方位角和偏斜角，一旦出现孔斜过大的情况，那么要在第一时间进行纠正。对于那些不符合要求的部位，应该要基于单位耗灰量、压水试验等多种资料来开展综合分析，并且采取相应的补救措施。钻孔深度达到设计深度之后，务必要详细测量孔斜、孔深、孔位等参数，只有在检查合格之后才能够开展下道工序的施工，设计孔深与钻孔深度之间的误差务必要不大于20 cm，设计孔位和灌浆孔孔位之间的误差务必要不大于10 cm，一旦遇到孔内掉块、塌孔、漏水、涌水、断层等问题，需要在第一时间向监理工程师报告，组织相关技术人员来对岩体情况和钻孔情况进行共同处理。

4、灌浆

采用常规“阻塞灌浆法”来对第一段进行灌浆，采用“孔内循环灌浆”“孔口封闭”“自上而下”“不待凝”“小口径钻进”来对第二段及以下各段进行灌浆，但是值得注意的是，若孔段的地质条件较为复杂，那么下一段作业需要在待凝24 h后再开始。

灌浆施工时，如果遇到以下3种情况，则需要浆液变换处理：第一，出现灌浆压力骤升、注入量骤升的情况，可浆液变换处理；第二，注入率未变化，但灌浆压力升高；或者灌浆压力未变化，但注入率降低，可对水灰比进行改变；第三，注入率>30 L/min，可浆液变换处理。该工程的灌浆结束标准为：在注入率<1.0 L/min，工作压力低于设计压力，则灌浆结束时间可在延续灌注60 min后。

5、封孔

完成各孔灌浆作业之后，质监人员和监理人员要联合开展质量检查，只有两方都得以通过之后才能够封孔。采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔，并将孔口抹平。封孔灌浆水灰比为0.5∶1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力。当灌浆孔中的浆液凝固之后，需要彻底清理孔中的污水、浮浆，如果其上部空余段长度超过了3 m，那么封孔方法采用机械压浆封孔法；如果其上部空余段长度不到3 m，那么封孔方法可采用水泥砂浆封填。

四、水利工程帷幕灌浆施工技术常见问题及处理措施

1、灌浆中断

灌浆施工中由于堵塞、机械故障、输浆管破裂以及停电等因素导致灌浆过程中出现的中断现象。其预防措施主要包括以下几种：对满足施工标准要求的输浆管材进行使用，且在施工过程中，应对连接牢固、堵塞现象以及无破损问题实施经常检查。促使灌浆泵的性能和施工需要得到满足，最最大灌浆压力作用下，进行长时间的持续操作，并落实施工中的保养，在完成每次灌浆之后，对灌浆泵的清洗做到详细操作，及时校正压力表，从而将施工的预期目标得以实现。另外，同样应对高压灌浆阀门和隔江塞等部件进行清洗，定期对水电系统实施检查和保养。一旦有灌浆中断出现，应运用必要的措施，尽可能将中断的时间缩短，确保尽早复灌。

2、串浆

灌浆施工中，有时会产生浆液从其他钻孔或地下裂缝内流出的现象，并流向帷幕设计范围以外，引发串浆问题出现。导致该问题产生的主要原因是在灌注孔间岩层时，由于有较多缝隙相互串联存在，引发灌浆连通问题形成，从而造成串浆通路。在治理串浆问题时，应运用以下内容进行操作：同时对串浆孔和灌浆孔进行灌注；运用灌浆泵在每个孔洞位置进行设置，开展灌注施工；在串浆孔漏浆的上方位置对灌浆塞实施安装，从而实现封堵严密。

五、结束语

综上所述，帷幕灌浆技术是一种在闸坝砂砾石地基或者岩石中采用灌浆来建造防渗帷幕的技术，能够有效地处理地下水的渗透问题，还能降低闸坝承受的压力，作为最常用的一种地基防渗处理技术，帷幕灌浆技术在水利工程施工中的合理应用，可保障水工建筑物施工安全及稳定运行。 ■

参考文献

[1]刘文东，杨宝国.帷幕灌浆方案在水库坝基防渗工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2010，17（4）：167-173.

[2]高伟.水电站深厚覆盖层帷幕灌浆施工技术问题及处理措施研究[J].科技信息，2010，16（1）：144-148.

[3]黄文吉.浅议深孔帷幕灌浆中的孔斜控制技术[J].甘肃科技，2010（13）.endprint