水电站固结灌浆和帷幕灌浆施工工艺探索

周华川

（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，成都 610000）

1 引言

针对水电站坝基实施全面加固施工环节，固结灌浆与帷幕灌浆都是最为常见的加固操作方式，不仅可以大大提升坝基结构的稳定性和安全性，更好地提升岩石结构的抗压强度与弹性模量，还可以更好地消除坝基渗漏的问题，满足正常工作运行的需要。

2 工程概况

某工程项目设置在嘉陵江的主干流上，通过在河道裁弯取直的位置上布置混合式开发电站，其主要的目的就是发电，同时还兼有航运等各项功能，是综合应用的水利工程施工项目。该电站内分布有引水明渠、主厂房、副厂房、升压站、开关站等。固结灌浆的施工方式就是通过设备将浆液直接灌入基岩裂隙与破碎带当中，使得整个岩体工程达到完整性；帷幕灌浆就是应用闸坝岩石或者砂砾石来进行地基位置的灌浆，是具备较强防渗性能的帷幕工程结构，同时需要将顶部和闸底的位置稳定连接，底板也需要进入到不透水岩层结构中，从而可以解决地下水的渗透问题。

3 固结灌浆施工方法

在施工的过程中，帷幕灌浆按照单排布置的方式进行，在操作阶段，需要在相应的固结灌浆结束，且经过质量检查合格后再进行施工，同时需要按分序加密的原则进行【1】。

3.1 灌浆孔位测量放线

按照孔位布置图来实施测量放线，测量孔位需要标注好位置和孔序。

3.2 灌浆孔钻孔

1）采用XY-2PC 地质回转钻机配金刚石钻具钻孔。按照项目的实际情况和具体的施工要求，在混凝土结构中埋设PVC 管道来降低混凝土造孔梁，避免灌浆施工出现严重的质量问题。

2）钻孔的孔位、孔径、孔向、孔深等都要按照设计方案的标准来进行施工。

3.3 抬动观测和基岩抬动变形量的测量

1）抬动观测装置。 抬动观测装置时，严格控制观测装置的水平性，使其能够处于水平的观测状态，以提升观测数据精准性。

2）抬动变形观测。使用千分表来进行数据检测，保证与设计方案允差控制在0.1mm 以下。

3.4 钻孔冲洗

使用压力水进行冲洗，压力确定为灌浆压力的80%，且在冲洗的阶段需要对冲洗的范围进行确定。

3.5 灌浆前压水试验

裂隙冲洗后开展压力试验，一般采用单点法，检测孔比例为5%。

3.6 灌浆

1）灌浆孔基岩段长为6m，通常采用循环灌浆方式。

2）在抬动观测设备区域内，应该在全部安装完成并检测合格后才能进行灌浆施工【2】。

4 帷幕灌浆施工方法

帷幕灌浆施工方式需要采用单排的布置方式，在规定的位置上实施固结灌浆操作之后，经过检查达标后方能进行，必须要严格按照施工顺序来进行。

4.1 灌浆孔位测量放线

根据孔位布置图来开展测量放样操作，对于测量完成的孔位需要做好明确的记号，标注孔序。

4.2 灌浆孔钻孔

1）采用 XY-2PC 地质回转钻机配金刚石钻头钻孔【3】。

2）钻机的安装需要达到稳定性的要求，可以采用地锚螺栓进行固定。

3）灌浆孔的钻进，需要按照灌浆施工顺序来分段完成。帷幕灌浆施工分3 次完成，第一，按照要求进行钻孔施工。钻孔施工环节应该按照设计图纸的方案来进行确定，需要按照技术标准来保证其精确度。 第二，在二次灌浆孔钻井的过程中，需要控制孔径的直径与深入。钻进时严格控制设备的钻孔力度，保证施工质量符合施工要求。第三，帷幕灌浆钻孔施工过程中，还需要对灌注钻孔沉渣进行清理，严格按照帷幕灌浆施工标准进行。

4）钻进施工环节，按照施工工艺标准进行转速和压力的设定，并用KXP-1 测斜仪测斜。所有帷幕灌浆孔均进行全孔测斜，钻孔测斜每5～10m 量测1 次。如发现孔斜超过要求时及时纠正，纠偏无效时，按监理人的指示报废原孔，重新钻孔。

4.3 钻孔冲洗

1）选择应用风水联合冲洗或者导管通入大流量的液体方式进行处理，保证孔底位置冲洗效果达标；裂隙冲洗方式的选择应该按照地质环境来选择合适处理方式，通常要在现场进行灌浆试验以明确具体的清洗方式。

2）冲洗水压通常应该设定在80%的灌浆压力范围内，值得注意的是，在灌浆压力控制上，需要按照项目情况进行调节，使其达到施工需要。

3）裂隙冲洗一般需要在冲洗回水完全清澈之后的10min结束，总冲洗时间至少应为30min 以上，串通孔不少于2h。回水清洁度如果无法满足规定的要求，应该适当地增加冲洗时间，并确保冲洗完成后最终沉渣厚度在20cm 以下【4】。

4）灌浆孔（段）裂隙冲洗完成之后，就可以开始灌浆施工，如果中断时间在24h 以上，灌浆施工前要对裂隙进行再次冲洗操作。

4.4 压水试验

1）采用“简易压水”“单点法”及“五点法”来完成灌浆施工前的水压试验操作。

2）先导孔部分，需要应用由上至下的卡塞试验形式，试验需要采用五点法或单点法来完成，其他部分的灌浆施工部分都要进行必要的水压试验。从施工工艺要求，试验孔数量不能少于总数的20%。

3）简易水压试验需要在裂隙冲洗之后进行，冲洗压力一般设定为灌浆施工压力的80%，持续冲洗20min，每5min 就要进行1 次流量数据检测，从而保证试验数据符合工程实际需要。

4）裂隙冲洗与水压试验环节，可以采用抬动观测方式，如果抬动变形参数超出设计方案的要求，应该立即停止施工，然后上报监理工程师研究处理【5】。

4.5 灌浆

1）根据分序加密的方式开展灌浆，每个分段灌浆施工结束后，要按照基础条件和水压试验的实际情况来加密钻孔与灌浆施工。

2）浆液比级：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1 和 0.5∶1 7 个比级。

3）浆液变换原则：浆液压力要达到一致性的要求，注入率在持续减少的情况下，应该保证注入率稳定，且压力在持续上升的情况下，不能随意更改水灰比参数；在某一级灌注浆液量超过300L 的情况下，或灌注施工的时间超过 1h，而灌浆施工压力和注入率还没有发生明显的变化，需要使用更浓的浆液进行灌注施工；当灌注施工中注入率超过30L/min 时，要按照工程的实际情况来逐级变浓；应用最大浓度的浆液来进行灌注施工，如果注入量比较大而吸浆量没有明显变小，需要等待监理工程师批准之后应用间歇灌浆施工方式，也可以选择加入掺合料的方式来进行。

4.6 结束标准

在一定的压力之下，如果注入率在0.4L/min 以下时，持续灌注施工60min 或注入率在1L/min 以下时，连续灌注施工90min，就可以完成整个灌浆施工环节。

4.7 封孔

1）封填施工前需要将孔内杂质清理干净，然后检测孔深参数。

2）灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。

4.8 质量检查

1）帷幕灌浆工程的质量检查，需要以检查孔压水试验成果为主，要按照施工记录、施工成果资料以及检测试压资料进行分析并全面评定，以判断工程质量是否合格。

2）按照监理规定要求来确定检查控制，其位置应该设定在：（1）帷幕中心线上；（2）岩石破碎、断层等地质条件异常的区域中；（3）注入量比较大的孔位周边区域内；（4）钻孔倾斜过大的孔位上；（5）灌浆无法正常进行或者存在质量问题的区域。

3）帷幕灌浆孔压力的检查应该在灌浆施工完成的14d 之后进行。

4）帷幕灌浆封孔要逐个进行质量检测。

5 结语

综上所述，水电站坝基位置采用固结灌浆与帷幕灌浆施工都是比较重要的处理方式，既可以大大提升结构性能，又能满足系统运行的需要。