水库除险加固工程中的大坝帷幕灌浆施工工艺

彭林勇

（广州市黄埔区木强水库管理所 广东广州 510530）

1 工程概况

基于某水库的实际监测结果针对其采取帷幕灌浆加固措施，大坝两岸设置灌浆洞，持续延展至山体深部，形成的洞身总长度约20m，加之上游与引水系统的帷幕共同构成完整体系，创建具有较高性能的防渗屏障。本工程中大坝长400m，具体施工区域为左坝肩至坝体的100m。以2m为间距相继设置灌浆孔，0+00.00～0+100.00与0+100.00～0+200.00段分别布设两排，各自形成上、下游排。

2 灌浆材料、制浆和灌浆设备

帷幕灌浆应采用普通硅酸盐水泥，水泥标号≥425#，水泥的细度要求为通过80μm方孔筛的筛余量＜5%。灌浆用水泥必须符合质量标准，不得使用受潮结块水泥。灌浆用水应符合拌制水上混凝土用水的要求。根据灌浆需要加入外加剂时其种类及掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定，且外加剂不得污染环境。制浆材料必须称量且称量误差＜5%，水泥等固相材料采用重量称量法。泥浆必须搅拌均匀并测定泥浆密度，纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时＞3min，使用高速搅拌机时＞30s。浆液在使用前应过筛，自制备到用完的时间＜4h。搅拌机的转速和拌合能力应分别与缩搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应保证均匀、连续地拌制浆液。

灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，工作压力＞最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能，灌注纯水泥浆液采用多缸柱塞式灌浆泵。灌浆管路应保证浆液流动畅通并能承受1.5倍的最大灌浆压力。灌浆泵和灌浆孔口处均应安设压力表，使用压力应在压力表最大值的1/4～3/4。压力表应经常检定，不合格或损坏的压力表严禁使用，压力表于管路之间应设有隔浆装置。灌浆塞应和采用的灌浆方式、方法、灌浆压力及地质条件相适应。灌浆塞应具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，并易于安装和卸除。

3 帷幕灌浆施工

3.1 钻孔

3.1.1 孔位确定

以设计要求为准合理测放各钻孔位置，尤为重要的是开孔位置，实测值与设计值偏差控制在10cm内。实际施工中若存在孔位变更需求，需将实际情况告知现场监理工程师，在获得许可后方可做出变更，且将全新钻孔位置的数据记录好[1]。

3.1.2 钻进

钻孔的基本前提在于盖重混凝土强度，经检测若该值达到设计要求的50%即可开始钻孔作业，此环节使用回转式钻机，若想提升钻头强度可使用金刚石钻头。

（1）孔径：不同孔的具体孔径存在差异，抬动观测孔以76mm为宜；关于先导孔与灌浆孔需适当加大孔径，为89mm；而检查孔的孔径则为76mm。

（2）钻孔方向：首先要确保钻机稳定性，依据设计要求确定合适的钻孔方向，整个钻进过程均要确保钻孔方向的合理性。

（3）孔深：以灌浆深度为准合理控制孔深且展开压水试验，以所得结果为准确定合适孔深，存在特殊需求时可适当加大孔深，但必须与设计要求相符。

（4）观察和记录：伴随钻孔作业的持续推进需做好记录工作，诸如冲洗水压力、颜色等；较特殊的是II序孔和III序孔，在对此类孔钻进施工时需分析是否有水泥结石现象。

3.1.3 孔斜控制

（1）控制钻孔的偏斜率使其稳定在合理范围内；不同孔深所提出的钻孔偏差存在差异，具体有：若孔深为20m各排偏差需在25cm内；若孔深为30m单排孔偏差控制在45cm内，同时将2排或3排孔偏差控制在50cm内；若孔深为40m单排孔偏差控制在70cm内，同时将2排或3排孔偏差控制在80cm内；部分孔深达到50m，此时单排孔偏差控制在100cm内同时将2排或3排孔偏差控制在115cm内；此外，若孔深超过60m在施工中单排孔偏差控制在130cm内，并将2排或3排孔偏差控制在150cm内。

（2）考虑到孔斜问题，需采取如下措施控制误差：准备钻机，使钻杆与钻孔两部分的中心处于完全对准状态，利用水平尺（出于对测量结果精确性的考虑，精度在2‰以内）调节立杆使其处于垂直状态，确保立轴的偏斜率在2‰内。在地锚螺栓作用下将钻机稳定置于施工平台上，后续施工中密切分析钻机位置并明确其位移情况。且施工中要频繁检查钻机以确保具有足够稳定性，检测立轴铅垂度，偏差超出许可范围后应随即调整。开孔环节易出现质量问题，需适当放慢钻机速度，采取轻压慢钻的方式。此外需要校核立轴角度，以工程实际情况为准合理调整。采取可行的措施确保孔口灌浆管的稳定性，且要满足设计孔向要求。在钻进作业时检查20m孔深内的偏差情况，若不满足孔斜要求需采取纠偏措施。

3.1.4 裂缝冲洗

（1）做好灌浆之前的准备工作，在压力水作用下清理裂隙，只有在回水足够洁净后方可停止。结束冲洗后检测孔中沉积厚度，应在20cm内。冲洗压力的控制以灌浆压力的80%为宜，但不可高于1MPa。

（2）部分施工环境较为复杂，含有大量软弱夹层等，需通过试验的方式明确是否具备冲洗的必要性，若需要冲洗则进一步确定合适的方法。

3.1.5 压水试验

完成先导孔的冲洗作业后遵循由上至下的顺序展开压水试验，明确先导孔的透水率。此环节试验可采取单点法，参考技术规范确定合适的水压力。关于灌浆孔的处理需展开压水试验，此时压力以灌浆压力的80%为宜。当压力不发生变动后再持续压水1/3h，此阶段以5min为间隔获得压入流量，取最后一次的流量值将其作为后续计算的数据基础。

3.2 灌浆

3.2.1 灌浆方法

（1）在灌浆孔施工作业中需将孔口封闭，采取分段循环灌浆的方法并遵循自上而下的原则，控制好管口的位置使其与孔底间距在0.5m内。

（2）接触段的灌浆作业选用卡塞法，调节灌浆塞的位置，与底板间距以0.5m为宜。较为特殊的也是接触段灌浆作业，该处埋孔口管需要待凝，除此之外的其它灌浆施工均无需待凝，结束灌浆后可随即转入后续施工中。

3.2.2 孔口管设置

（1）结束接触段施工作业后向孔中置入孔口管，确保管口位置的合理性，应稳定在混凝土液面下方2m处，基于灌浆法持续向孔中注入水泥浆，施工过程中检测孔口管与孔壁泥浆状态，若两处水泥浆浓度一致便要将孔口管导正。经上述分析得知需给予36h待凝时间，在此基础上方可展开后续钻灌作业。

（2）孔口管需足够稳定，以免在后续灌浆过程中因管移动而出现冒浆等质量问题。

3.2.3 灌浆分段和压力

I序孔的灌浆施工需确定合适的分段长度与灌浆压力。在次序孔施工中应适当提升灌浆压力，达到前序孔的110%～115%。整个施工过程要时刻关注压力并采取合适的控制措施，为灌浆施工质量提供保障。

3.2.4 浆液变换标准

（1）灌浆浆液由稀到浓逐级变换。

（2）当灌浆压力保持不变注入率持续减少或注入率不变灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

（3）当某一级浆液注入量＞30L/min时可视具体情况越级变浓。

（4）当某级浆液的注入量＞300L或灌注时间＞30min，而灌浆压力或注入率无改变或改变不明显时浆液应改浓一级。

3.2.5 灌浆结束标准

伴随灌浆压力的提升，当达到最大值时应将注入率控制在1L/min以内，在满足此条件后方可继续灌注，达到60min后即可结束灌浆施工。此时若初凝无法达到标准产生回浆应安排施工人员处理。

3.3 封孔

帷幕灌浆孔及灌后检查孔采用置换和压力灌浆法封孔。灌浆结束后利用射浆管，直接用0.5：1的浓浆置换孔内稀浆，待回浆管返出0.5：1的浓浆，置换充分后提出射浆管，补充浆液后采用孔口封闭压力灌浆封孔法，在灌浆最大设计压力下屏浆60min。

3.4 灌浆施工面临的问题及处理措施

（1）串浆问题。灌浆施工效率是现代工程中高度追求的目标，在条件允许的情况下可采取多个串浆孔兼并施工的方式。若工程条件较苛刻无法满足多串浆孔同时施工要求时，需利用塞子将空口堵好。结束灌浆施工后随即清洗串浆孔，否则会对后续施工造成影响。

（2）灌浆中断。施工环境错综复杂，在遇到意外事故时极容易引发灌浆中断现象。对此，施工人员要力争在最短时间内将问题解决。灌浆施工具有连续性，若出现中断现象且无法在短时间内恢复正常生产作业时容易对工程质量带来影响，因此这一问题要得到全体工程人员的高度关注。

4 结束语

现阶段，本水库的大坝帷幕注浆各环节施工均已结束，经技术人员检验验收得知施工质量良好且符合设计要求，有助于提升水库除险加固工程的整体质量。