水利工程大坝基础帷幕灌浆施工技术

罗志卫

摘要：随着科学技术的突破式发展，中国水利工程也得到高速发展，而防渗技术是解决水利工程建设潜在风险的关键。重点探讨了水利工程中帷幕灌浆技术在防渗施工中的运用，阐明了灌浆技术的技术要点，分析了帷幕灌浆施工过程中易发生的故障并提出了解决措施。

关键词：水利工程;帷幕灌浆;渗漏;水泥浆

中图分类号：TV543.5

文献标识码：A

DOI：10. 15913/j .cnki.kj ycx.2019.11.031

近年来，中国水利工程获得了傲人成绩，为工业发展、居民生活质量提升以及国民经济进步等作出了巨大的贡献。随着大规模水利工程项目的建设，大坝结构的结构安全性和稳定性成为人们关注的重点。由于实际工程中大坝长期处于水中，受自然因素、建设技术的影响，容易出现渗漏的情况，进而影响建设质量，严重时甚至危及周边居民安全[1]。因此，研究先進防渗技术是解决水利工程建设潜在风险的关键。

1 帷幕灌浆技术及优势分析

1.1 帷幕灌浆技术

帷幕灌浆技术指在地基上或者岩石层上进行钻孔，之后向其内部灌浆（如水泥浆等），在灌人浆液的压力作用下把开挖断面和岩层周围石缝里面的水分排出，而原来被水分填充的位置则被灌人的浆液占据，经过一定时间后，泥浆凝固，从而在岩缝位置形成泥浆和岩层紧密结合的结合体，且该结合体具有一定的强度，从而起到了防渗和加固强化的作用。

1.2 帷幕灌浆技术优势分析

帷幕灌浆技术在水工应用中具有四大显著优势：实用性强、安全性高、稳定性强、经济性强。利用帷幕灌浆技术，可以有效防止渗漏现象的发生，显著提高工程建设中的施工效果，对岩层灌浆后，能够很大程度上提高结构的强度，延长大坝的运行寿命。

2 帷幕灌浆技术要点分析

2.1 施工前准备

2.1.1 地貌勘察

依据工程项目前期提供的文件以及大坝现场的情况，对工程现场的水文地质及环境进行详细勘察，收集确定灌浆工艺所需必要信息，如岩层构造、渗水性能、水质和流速等，用于灌浆工艺的设计和确认[2]。

2.1.2 灌浆试验

在正式施工之前必须对施工场地用待用灌浆进行测试。依照测试得到的结果来验证灌浆方案的可行性。利用不同的钻孔距离、灌浆方法、检测方法和标准等，比较试验方案的效果，确保施工工艺的准确性。同时，也进一步确定施工轴线的位置、钻孔深度、钻孔距离、排数、排距。

2.1.3 灌浆方案确定

基于上述基础条件，制订安全、可靠的灌浆方案以及渗漏补强方法，确定灌浆的材料、工艺流程等，并通过详细计算来确定灌浆位置和最优灌浆压力。

2.1.4 人员培训

对现场施工人员进行技术和安全培训，详细讲解灌浆工序，增强安全意识，提高工程建设的质量和效率。

2.2 帷幕灌浆材料 一般工况下主要使用常用的硅酸盐水泥，然而如果遇到酸性较强或其他特殊的岩层环境，则会选择耐酸或具有特殊功能的水泥种类。水泥性能要满足GB 175或其他特种水泥的相关规范要求，同时其强度必须高于P0.32.5。水泥应存放在干燥房间防止结块，同时水泥贮存时间不应过长。

2.3 帷幕灌浆施工程序

帷幕施工流程如图1所示。

2.3.1 钻孔施工

帷幕灌浆施工过程中，钻孔工序是第一步也是尤为关键的一步，是灌浆工作的基点，决定着灌浆水平，影响着大坝建筑的可靠性。钻孔前需要精准定位待钻孔的位置和定位轴线，利用“两点式”的方法固定钻孔机，并利用辅助设备如罗盘仪对孔位、钻孔机轴的垂度进行纠正，防止钻孔过程中因为振动而导致钻头移位。

2.3.2 钻孔清洗

在钻孔结束后，必须对钻孔进行水压冲洗，清理钻孔内泥土，防止因泥土过多而堵塞钻孔，进而导致灌浆失败，钻孔冲洗必须待冲洗水澄清后结束。一般情况下，冲洗的时间至少应为30 min。冲洗水的压力不应低于1 MPa，但也不宜过大，水压不足可能会导致污泥残留在孔内无法排净，但是如果水压过高又可能将钻孔冲裂[3]。

2.3.3 水泥浆制备和灌浆

当钻孔钻到一半深度时候就开始制浆，按照特定的配比，采用集中式泥浆制备工艺制浆。泥浆制备过程中要防止出现水泥浆的离析情况，所以必须在泥浆制备完成后进行检查，同时要对水泥浆的配置过程进行记录。

2.3.4 灌浆封孔

灌浆结束后必须对钻孔进行封堵，一般情况下采用分段压力封孔法。将水灰比为1：2的浓浆注入钻孔，停留3d后，在钻孔顶部遗留的空隙加入黏土填实并压紧，至此，灌浆封孔结束。

2.4 帷幕灌浆质量检验

待帷幕灌浆结束后，必须对灌浆的质量进行检验，以保证最终水工大坝的安全性及稳定性。主要质量检查项目如表1所示。检验过程中，需要对水压实验、成果文件、施工记录的等进行评定，其中检查孔数不低于钻孔总数的l0%，在灌浆结束14d后对孔压进行检验，主要针对岩层情况恶劣的位置进行重点检查。当发现孔偏斜严重、透水率超过设计要求的1.5倍、不合格段集中等情况，则认为检验不合格。

3 帷幕灌浆过程故障及措施分析

3.1 帷幕灌浆故障分析

在帷幕灌浆施工过程中，发生最多的故障是孔偏斜严重的情况，其成因复杂，严重影响灌浆质量。

3.1.1 客观原因

地质恶劣。在恶劣地质上进行灌浆操作时，由于岩石层的力学性质复杂，会导致钻孔偏移。比如当作业位置地质松散时，由于松散层活动性越高，当钻孔较粗时，则松散层无法对钻孔机形成有效位置控制，而松散层越厚，则钻孔方位越容易被改变，因此偏差越严重[5]。

3.1.2 主观原因

操作工序不恰当。在钻孔过程中，如果施加压力过猛，导致钻杆弯曲，将会导致钻孔偏离原方向。当钻头磨损严重，由于钻头向岩层切入不稳定，也易出现钻孔偏移现象。此外，在松散岩石层上作业时，过高的冲洗压力和冲洗水量都会导致钻孔孔壁破裂，从而使钻孔歪斜变形。

技术条件不恰当。钻孔机的立轴没有调整好垂直度，会直接导致孔斜，尤其是当钻孔机的立轴高度过高或受损时，会在钻孔过程中摆动加大，致使钻头的稳定性在钻孔过程中变差。

3.2 灌浆故障解决措施

3.2.1 使用短钻具

当岩层为松散层或者覆盖层很厚的情况时，利用短粗的钻孔器具可以有效改善钻孔偏斜的情况。使用短粗钻具时，要轻压力满转速行进，当孔偏斜程度已修正至合理值，则恢复使用原先的钻具。但是如果偏斜仍较严重，则改用长粗型钻具进一步修正，直至达标。

3.2.2 扩孔修正

当钻孔尚浅时及时发现孔斜的情况，可以采用长粗钻孔具，该钻具直径较原钻具大一个级别。使用该钻具从孔口部位开始下钻扩张原孔，修正斜孔的方向。

4 结束语

帷幕灌浆技术是水利工程大坝建设中的关键技术，能够解决水利工程建设中岩层的渗漏问题。在水利工程帷幕灌浆施工过程中，要重点关注浆技术的技术要点，通过合理地设置钻孔位置、适当地冲洗钻孔、准确的制浆和灌浆操作以及最终严谨的质量检查，同时通过措施预防施工过程中易发生的故障，能够有效确保灌浆施工的安全、可靠，推动水利工程的稳定运行，进一步推进国民经济的快速发展。

参考文献：

[1]李子明.解析水利工程施工中帷幕灌浆技术[J].江西建材，2013（ 6）： 153-154.

[2]杨国军.灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的应用[J].工程技术与应用，2017（ ll）：94-95.

[3]娄利华.水库大坝灌浆施工技术与防渗加固处理研究[J].湖南水利水电，2016 （6）： 74-76.

[4]程雪源，车强.水利工程基础帷幕灌浆施工技术[J].农业与技术，2013（ 33）：40-49.

[5]秦孝才.水利工程建设中帷幕灌浆技术应用[J].中国新技术新产品，2010（ 20）：99.