浅论帷幕灌浆工程计量与质量管理的核心

欧阳亦蛟

（衡南县双板桥水库管理所，湖南 衡阳 421100）

帷幕灌浆是水库各类挡水建筑物广泛采用的基础防渗体工程措施，因为帷幕灌浆工程的深度隐蔽性，导致了帷幕灌浆的质量控制、施工质量检查、工程计价的技术条件、实际完成工程计量等4 个方面内容是否真实可靠的问题，在施工过程或完工结算中，存在着准确性的困惑[1]。在帷幕灌浆工程实施中，项目法人管理的核心内容在于计量与质量这两个方面，计量管理决定着帷幕灌浆的工程造价，质量管理决定着帷幕灌浆的工程效果。

1 前期勘探对帷幕灌浆计量与质量的影响

由于工程勘察的必然局限性，帷幕灌浆实施前，施灌岩体的工程地质及水文地质这两方面的地质条件与地质问题，不一定已经真实可靠查明，从而给帷幕灌浆的计量与质量带来显然的隐患。造成这种技术隐患的一个重要因素是勘探工作不符合规范要求。对于中小型水利水电工程而言，其前期阶段的工作常常未达到上述规定的相应要求，尤其是对于病险水库除险加固工程，工程设计前投入勘测工作量少，未进行钻孔压水试验，或压水试验方法不符合规范要求，或试验计算成果错误。

1.1 前期勘探的工作缺陷

2009 版《水利水电标准施工招标文件》通用合同条款规定发包人义务之一是：应按技术标准和要求（合同技术条款）的约定，向承包人提供施工场地内的工程地质图纸和报告，并保证资料的真实、准确、完整。

《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）强制性要求查明坝基水文地质结构，地下水埋深，含水层或透水层和相对隔水层的岩性、厚度变化和空间分布，岩石土体渗透性。

某新建中型水库大坝坝基帷幕灌浆工程，因初步设计阶段未按照上述工程地质勘探规范开展勘探工作，坝址未进行相应的压水试验。为满足推进该水库工程建设的整体进度要求，在坝址水文地质条件勘探不明、未进行压水试验的条件下，组织了招标，招标人将坝基坝肩岩体的渗透性交予投标人自行猜测。施工单位经委托符合资质要求的检测机构对灌浆先导孔进行压水试验，结果表明坝肩及坝基岩体渗透系数在10～25 Lu 区间之内，实际灌浆消耗量远远超过投标书编制阶段想象的消耗量。这一事实证明，该工程关于坝基坝肩岩体的前期勘探工作存在严重质量缺陷。

1.2 工程前期勘探的缺陷实例

图1 是某中型水库除险加固工程坝址地质纵剖面图，从图中可见，在其地质纵剖面上，已经完成了7 个钻孔勘探工作，水文地质条件从上至下，被划分为5 个区带：对其上部覆盖层，测定了为水平渗透系数Kh和垂直渗透系数Kv，其中，垂直渗透系数为4.75×10-5～7.78×10-6，水平渗透系数为5.02×10-5～8.22×10-6；对于坝下基岩，定性划分为中等透水区和弱透水区2 个区带，但尚未进行压水试验等水文地质勘探工作，未定量确定基岩的透水性能。

图1 某中型水库除险加固工程坝址地质纵剖面图

图2 是图1 所列工程坝址渗透剖面图，因未提交压水试验成果等必要备查资料，却将图1 中坝下基岩的中等透水区变更描述为强透水区，以致可以质疑该渗透剖面图绘制的真实性。

图2 图1 所列工程坝址渗透剖面图

图3 是该工程坝基帷幕灌浆展开图，该图所载说明：帷幕灌浆要求灌至微透水层以下5.0 m，灌浆孔距3.0 m。由图3 可见：①该设计对帷幕灌浆施工，既没有提出坝基岩体原透水率大小；②未按工程建设强制性标准要求查明坝基水文地质结构，地下水埋深，含水层或透水层和相对隔水层的岩性、厚度变化和空间分布，岩石土体渗透性；③未提出提出帷幕灌浆目标值的数据要求；④提出“帷幕灌浆孔灌至微透水层下限线以下约5.0 m”的设计目标。显然，该设计目标是不可取的，也是不可实现的。因为，按照图1、图2 的工程地质特性描述，该工程坝基勘探深度以内不存在微透水层。

上例中，显而易见图1 与图2 对于坝基岩石透水性的定性描述，有矛盾之处，且地质勘探并未揭示出坝基微透水层岩体，倘若按照图3 关于坝基帷幕灌浆孔深灌至微透水层下限线以下约5 m 的设计要求进行灌浆，则帷幕灌浆的计量将是无法估量，其工程投资必将损失严重。

2 现场前置灌浆工艺试验的计量管理核心

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL 62-2014）要求一级和二级水工建筑物基岩帷幕灌浆，或其他认为有必要的其他等级的水工建筑物基础帷幕灌浆，应在灌浆工程作业开展前，进行现场灌浆试验。

图3 该工程坝基帷幕灌浆展开图

2.1 现场灌浆试验设置管理点的目的

项目法人针对帷幕灌浆现场试验设置管理点目的在于以下两个方面。

2.1.1 防止承包人抬高灌浆单价

预防承包人采取高估冒算的方式，故意抬高原位岩体的渗透系数，从而为整个帷幕灌浆工程结算打下与实际水文地质条件不符的超高单价的伏笔。

湖南省某新建中型水库重力坝，坝址河谷两岸山势不对称，左坝肩山体雄厚；右坝肩山体单薄，蓄水后，可能形成库水沿右岸山体岩体破碎带、节理裂隙、岩层层面的渗漏。为防库水渗漏，设计要求设置沿右岸山脊过坝轴线至左岸坝肩的完整帷幕。灌浆施工属富有经验的专业施工队伍，现场进行了灌浆试验。在两个孔段（压水试验孔段长4～6 m）的灌浆试验过程中，施工单位声称岩体透水率大于50 Lu，灌浆吸浆量超过了300 t水泥。施工单位渲染收到了一定效果，发包人也误认为实际情况如此。

特邀专家到现场查看后，否决了施工单位的论断，并一针见血地指出了该论断的动机, 施工单位当即承认原现场试验可能不准，全部予以重做。

2.1.2 及时纠正试验错误

监管承包人真正按照现水泥灌浆技术规范开展现场试验工作，只有工作规范才能保证试验成果的真实性、准确性。

针对上例新建中型水库重力坝的现场灌浆试验情况，项目主管部门特邀有关专家到工地开展专项咨询。经专家现场踏勘后，发现以下技术问题，责令施工单位现场立即整改：

1）由于浆液桶离压水试验段高度达48～56 m，虽然未额外加压浆液，但在势能作用下，已经不是设计的常水头压水试验，责成现场予以纠正。

2）钻机施钻工艺不符合规范要求，钻机未反锚固定，钻杆加压过大，造成钻杆旋转超出规范要求的偏差。

3）试验栓塞变形失效，应予现场更换。

2.2 现场灌浆试验设置管理点的方法

现场设置管理点的方法，以发包人代表监督、监理旁站人、特邀工程地质及水文地质专家巡查三结合为宜。这种方法构成管理点的三重设置，既充分发挥了发包人现场监管和监理人的监理职能，更重要的是有利于发挥专家在专业上的优势。

灌浆工程因其隐蔽性和专业性特点，发包人工程经验与理论知识不足，对灌浆工程的技术内涵不清楚；对于中小型水利工程，尤其是维修加固工程，监理人现场监理机构人员少，专业配置难差，难以满足现场灌浆试验的技术监管要求，实际上，这些中小型或小型水库除险加固工程，监理人派驻工地执行监理任务的监理人员，其技术素质难以满足工程监理需要，大多数监理人员并未真正亲历过压水试验或帷幕灌浆施工，因此，监理人员对于灌浆试验的现场旁站即退化成现场摆设。

正因为这类情形的客观存在，使特邀工程地质及水文地质专家巡查监督确有必要，上述灌浆试验案例，已经充分证明了这种必要。专家监督的关键节点时间，宜布置在试验方案审定、灌浆孔钻机固定、钻孔施钻、洗孔、稳定地下水测量、压水试验方法（采用五阶段三压力压水试验，还是单点法压水试验）、栓塞安装、压力中心点设置、灌浆系统的现场布置、浆液配置、施灌浆液变换、终灌观察等技术环节，从而保证现试验的真实性和准确性。

2.3 灌浆实施中的计量管理点

相对于坝体灌浆而言，因无法直观检查，坝基帷幕灌浆工程具有显著的隐蔽性特点。正因为其隐蔽性，容易诱发施工承包人虚假计量的行为。

坝基岩体的实际渗透系数和吸浆情况一经灌浆试验真实确定，灌浆过程中的计量则尤为重要。现行灌浆设备均配置了灌浆自动记录仪，且一般为简易记录仪。客观的使用情况是：发包人现场代表、灌浆施工人员、监理旁站人，对于各类灌浆记录仪的工作原理不知晓，对仪器如何率定不清楚。实际上，灌浆记录仪属于施工过程辅助记录设备，不属于工程质量检测单位检测试验设备，因而不属于经技术质量监督机关监督管控设备。

鉴于上述情形，灌浆施工过程对于灌浆记录仪在工作开始之前的检查与率定，尤为重要。对灌浆记录仪清零率定，应按照生产厂家提供的使用说明方法进行。值得注意的是，帷幕灌浆施灌前，须现场完成参建各方认定的清零率定，否则，灌浆工程不宜施灌。

3 灌浆工程的质量技术管理点

3.1 认真检查帷幕灌浆地质条件

本文前述工程前期勘探的缺陷实例，该水库为中型水库，总库容2 095 万m3，大坝为3 级水工建筑物，大坝为均质土坝，最大坝高41.44 m。

《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录F 岩土体渗透性分级如表1。

表1 岩土体渗透性分级

该水库大坝坝基帷幕灌浆设计灌浆孔深达到微透水层下限线约5.0 m 以下，从岩土体渗透性分级表可以看出，微透水层下限线即为极微透水层上限，这在原位岩体地质条件中是难以实现的。

3.2 按照设计规范控制帷幕质量标准

上例水库除险加固工程，要求帷幕灌浆深入微透水层下限线以下，依上表可见，其透水率0.1≤q＜1 Lu。按照《碾压式土石坝设计规范》规定帷幕灌浆的设计标准应按灌浆后的基岩的透水率控制，1 级、2 级大坝及高坝，其透水率控制在3～5 Lu，3 级及其以下大坝帷幕灌浆控制标准为5～10 Lu。

由此可见，上例水库大坝除险加固工程帷幕灌浆的设计要求，远远超出了《碾压式土石坝设计规范》的规定，是不可执行的帷幕设计标准，倘若执行，必将极大浪费工程投资。

3.3 帷幕灌浆工程质量的检测

坝基帷幕灌浆工程具有显著的隐蔽性特点，以致对其施灌质量检查很棘手。归纳现行常规的检查方法为：一是直接的钻孔取芯肉眼观察法，在帷幕轴线上布置钻孔，抽取芯样直接观察浆液在岩体节理裂隙中的充填情况，若充填完整，表明灌浆施工质量优良。二是钻孔压水试验法，通过该试验测定经过灌浆后，坝基岩体渗透系数，评价灌浆是否达到设计或工程建设强制性要求的Lu。三是钻孔孔内超声波测试，这是一种间接的相对检测，通过在钻孔单孔孔内超声波测井，测定沿孔壁滑行的超声波纵波速度，或在相邻两孔之间进行超声波穿透，测定两孔之间坝基岩体的超神波纵波速度，根据速度值大小和变化特征，判断岩体灌浆后的完整性。

无论采用何种方法进行灌浆质量检测，发包人或监理人均应该懂得其基本理论，否则难以监管判断各种检测技术应用的正确性。如果发包人或监理人完全不具有这样的知识储备，就需要邀请相应专业的专家设置灌浆检测管理点，一旦采用的检测方法确定，其管理点的管理内容则是该类检测方法的全过程监管。

4 结 语

帷幕灌浆，尤其是坝基帷幕灌浆质量具有极强的不可直接观察性，正因为这种隐蔽性，导致了灌浆施工作业定价可能缺乏技术边界约束，使其灌浆定价与真实施灌条件不符，同时，可能引起灌浆工程量计量不真实。为保证帷幕灌浆定价合理、计量真实，就需要对灌浆前的现场压水试验、现场灌浆试验、施灌过程、施工质量检测，设置其管理点，以此保证实现帷幕灌浆工程的真实性、准确性和可靠性。