帷幕灌浆技术在水利工程施工中的应用

2018-04-04寇晓峰

价值工程 2018年10期

寇晓峰

摘要：水利工程建设能够有效拉动社会经济发展，为解决防洪抗旱问题提供可靠保障，全面推动水运事业发展。帷幕灌浆施工操作相对简单，施工效果良好，在水利工程建设中应用较为广泛。具体施工过程中应结合工程实际地质条件，制定科学施工方案，确保帷幕灌浆施工质量，充分发挥水利工程的积极作用。

Abstract： The construction of water conservancy engineering can effectively promote the social and economic development， provide reliable guarantee for solving the problem of flood control and drought resistance and the development of water transportation in an all-round way. The curtain grouting construction operation is relatively simple， and the construction effect is good， is widely used. In the concrete construction process， the scientific construction scheme should be formulated in combination with the actual geological conditions， to ensure the construction quality of curtain grouting and give full play to the positive role of the water conservancy project.

关键词：帷幕灌浆；水利工程；工程概况

Key words： curtain grouting；water conservancy project；engineering survey

中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0139-02

1 工程概况

某水库总库容1170.2万m3，灌溉面积2.1万亩。根据相关标准规定，可水库为中型规模，为III等水库枢纽工程等级。拦河大坝、溢洪道及导流输水隧洞为构成枢建筑物的主要部分，其中心墙风化料坝为拦河大坝。本工程以5958.79m为帷幕灌浆设计整体进尺，帷幕灌浆轴线与坝轴线上游之间的距离为1.5m，布置以单排孔为主，1.5m为孔距。可选取纯水泥浆液用于帷幕灌浆，并按照由上到下的顺序一段一段进行灌浆施工。地形、岩性及构造是坝址区域岩体风化的主要影响因素，该区域无滑坡分布。本工程以泥岩、泥质粉砂岩作为坝基岩体，无发现对稳定不利的软弱夹层，目前坝基具有良好抗滑稳定条件。

2 水利工程施工中帷幕灌浆技术的应用

2.1 测量放线

按照设计要求，选取全站仪进行灌浆轴线、控制点的确定，并利用水准仪进行高程测定。在所有灌浆孔里程、灌浆轴线控制里程确定后，即可通过钢卷尺对孔位进行测定。随后利用水准仪将所有孔孔口高程测出，并按照设计帷幕底线，进行具体钻孔深度地计算。

2.2 钻孔

根据工程实际情况，选用回转钻机进行帷幕灌浆钻孔施工，一般选取口径较小的机械钻孔，如选取其他口径机械，则必须在46mm以上控制孔径，一切以铅直孔为全部灌浆钻孔。统一标注所有类型的钻孔，相比设计孔位，帷幕灌浆孔位误差需控制在10cm以内。为防止孔壁塌陷，需严控控制坝体、坡积层等位置的送水量。如遇断层、泉眼等问题，应做好记录，及时采取切实可行的措施进行解决，避免对钻进速度及灌浆质量造成严重影响。

2.3 灌浆

本工程选用循环式基岩灌浆施工，射浆管与孔底之间的距离可控制在50cm以内。按照由上到下的顺序进行施工。要求在第一段灌浆段顶灌浆盖板下堵塞灌浆塞。当遇较为复杂地质情况时，完成灌浆作业后需待凝。特殊情况下需下钻孔套管，完成灌浆作业即可拔除，且回填粘土球（含水量符合设计要求），并做好振捣、压实作业。

灌浆以孔口封闭灌浆法施工时，遵循压力控制原则，可选取一次升压法施工，尽可能快速地提高压力，满足设计要求需求，如一次无法实现，则需进行第二次升压。一般以0.7P作为一次升压压力值，完成灌浆前需满足设计压力。

要求将具备勘探作用的先导孔设置到灌浆孔内，根据设计图纸合理布设孔位，一般以24m作为先导孔之间的距离。钻孔时可按照由上至下一段一段进行，以便掌握帷幕设计深度内的地质、岩层等情况。通过先导孔透水率可进行渗透剖面图绘制，且以此对设计帷幕底界限进行复核，确保其合理性。应向灌浆段底部插入灌浆管，在50cm以内控制管口和孔底的间距。要求钻进、冲孔、压水及灌浆的工序進行施工。如灌浆管选用钻杆，连接以平头为主。如灌浆采取孔口封闭灌浆法施工，针对灌浆管需做好上下左右转动操作，并有效控制回浆管内的回浆量，一般以每分钟15L为准，避免在孔内水泥把灌浆管凝固。

2.4 浆液控制

按照“稀—浓”的原则逐级变换灌浆浆液的浓度。根据灌浆试验进行浆液比地确定。根据灌浆实际情况，可划分为6个等级。分别为5、3、2、1、0.8、0.5，按照压水试验得出的透水率，如灌浆前透水率在5Lu以上，可选取3作为水灰比；如透水率在5Lu以内，则可选取5作为水灰比；如透水率在10Lu以上，可选取2作为水灰比。在具体应用中，可适当调整。以注浆量进行分析时，如不改变灌浆压力，不断降低浆液注入率时，水灰比可保持不变；或不改变注入率，而不断提升灌浆压力，也无需改变水灰比。

2.5 封孔

按照地层情况等条件，确定所有孔段灌浆结束条件。灌浆可按照由上到下的顺序一段一段施工，在设计压力最大的情况下，且注入率在每分钟1L以内，持续进行60min灌浆施工，即可完成灌浆作业。可选取分段压力灌浆封孔法用于所有孔完成灌浆作业的封孔方法，随后应闭浆24h。

3 水利工程施工帷幕灌浆试验

3.1 裂隙冲洗

冲洗完帷幕灌浆孔接触段钻孔后，可实施裂隙冲洗工作，其他孔段无需实施裂隙冲洗作业。选取压力水脉动法冲洗单孔裂隙，串通孔裂隙同样可采取此方法冲洗，如冲洗效果差，可选取风、水冲洗法循环进行。孔段选用裂隙冲洗时，可同时进行裂隙和钻孔冲洗。

选取80%灌浆压力作为冲洗水压，如压力在1MPa以上，可直接选取1MPa；如选取50%灌浆压力作为冲洗风压，则压力在0.5MPa以上，可直接选取0.5MPa。

当回水变清10min之后即可停止裂隙冲洗，一般单孔整体冲洗时间控制在30min以上，串通孔需控制在2h以上。如孔段回水不符合清澈程度，需持续冲洗，直至孔内残留物厚度控制在20cm以内。

3.2 压水试验

灌浆前，通过压水对灌浆孔进行裂缝冲洗，进而达到灌浆质量提升的目的。以单孔冲洗法作为冲水方式。以灌浆压力80%为裂缝冲洗压力，如在0.8MPa以上，可直接选取0.8MPa，待回水冲洗澄清后，即可停止冲洗。完成上述作业后，按照由上到下的顺序针对I先导孔一段一段实施压水试验，在灌前灌浆先导孔选用五点法进行压水试验。选取单点法进行帷幕灌浆压水试验，相比最大灌浆压力，压水试验压力必须控制在其80%以内。

一般帷幕灌浆简易压水试验需与裂隙冲洗结合实施，以灌浆压力值80%作为其压力，且小于或等于0.8MPa。以20min作为压水时间，流量每隔5min记录一次，通过压水试验，可充分掌握基岩透水性，为施工提供方便。

4 水利工程施工中帷幕灌浆注意事项

①地表冒浆。如地面冒浆现象出现于灌浆施工，需及时减小压力，保证在无压状态下进行灌浆操作，且对冒浆变化进行详细观测，随后将冒浆点堵住，避免遗漏大量浆液。如无法止住冒浆情况，需及时增强浆液浓度进行注浆。

②邻孔串浆。如邻孔串浆产生，可同时灌注灌浆孔和串浆孔，也可选取胶塞封堵串浆孔，当完成灌浆孔灌注之后，可利用掃孔方式对串浆孔进行灌注，为避免在串浆孔非灌段浆材漏掉，可利用胶塞进行串浆孔非灌段隔离。

③大量耗浆。灌浆中极易出现漏浆极为集中的地方，如断裂构造、裂隙较大等，于帷幕灌浆施工而言，该部位施工极为关键。为有效形成帷幕，避免大量浪费浆材，提高灌浆质量，可选取以下方式进行解决。

第一，间歇灌浆。第一次灌注水泥5到10吨，再次灌注水泥4到8吨。待凝时间可控制在10到24小时，不断循环，直到满足设计灌浆压力。

第二，外加剂添加。如具有较大耗浆量时，灌浆一定时间后，注浆量依旧无显著减少，且孔口压力仍无变化，则可通过砂浆泵掺砂灌注或添加水玻璃灌注。

④灌浆中断。如因故障，灌浆作业无法连续进行，出现中断现象，必须及时找出原因，采取科学、有效的措施进行处理，及时恢复灌浆。如停止时间在30分钟以上，钻孔需马上冲洗，随后再次进行灌浆。如冲洗效果不佳，也可选用扫孔方式。再次进行灌浆后，相比中断前，如其注入率基本相似，灌注时应选取中断前的比级，直至完成灌浆。

⑤回浆变浓。如出现回浆变浓现象，灌注时可选取水灰比一致的新浆施工，当其效果不佳时，持续进行30分钟灌注后可停止灌注，无需再次灌注。