水库坝基防渗施工中高喷灌浆技术及应用

李晓燕 塔城地区水利水电勘察设计院

1.水库坝基防渗施工中高喷灌浆工艺流程

1.1 钻孔

在钻孔环节，首先，将钻机设备安装就位，对工程场地进行硬化平整处理，测量调整设备安装位置，将钻杆与孔位中心点保持为重合状态，再将钻机固定，避免在后续钻孔期间出现钻机倾斜失稳问题而影响到成孔质量。同时，将钻孔工序拆分为单序孔钻孔与双序孔钻孔两项步骤，依次开展单序孔与双序孔钻孔作业，严格控制钻孔步骤。其次，严格控制钻头钻进速度，定期对钻杆垂直度进行测量校正，在钻杆上划设标记线来判断钻头钻进深度，在钻头到达设计标高后，结束钻孔作业，缓慢上提钻杆。再次，检查成孔质量，检查项目包括孔底标高、孔壁垂直度、孔壁结构完好性等，要求将孔壁倾斜率控制在1%以内，针对坍孔、斜孔问题，采取相应的处理措施，必要情况下将孔位回填压实，重新开展钻孔作业。最后，开展清孔作业，清除孔内掉入的异物与孔底沉渣，将沉渣层厚度控制在5mm内，并采取泥浆护壁工法，避免孔壁在后续灌浆环节出现坍塌问题。

1.2 浆液配置

在制浆环节，技术人员结合工程现场地质条件与坝基防渗要求，参考国内外成熟水库坝基高喷灌浆项目案例的施工经验，在其基础上制定浆液配合比方案，合理选择浆液品种，明确浆液性能指标参数。例如，在某水库坝基防渗工程中，选择使用P.O.42.5硅酸盐水泥来制备浆液，将配合比控制在1:1，要求浆液重度保持在15.0-16.0kN/m3范围内。同时，在灌浆施工前，检查浆液质量，如检测浆液重度与稠度，确定浆液性能质量满足坝基防渗施工要求后，再将水泥浆投入使用。

1.3 下入喷射管

在喷射灌浆准备阶段，重复对成孔质量进行检查，确定无误后即可在孔内放入喷射管，严格控制喷射管放入速度，保持喷射管与孔壁的安全间隔距离，避免因野蛮放管而破坏孔壁结构。随后，待喷射管下放至设计标高部位后，对喷射管位置与深度进行测量校正，提前使用胶布等密封材料对喷嘴部位进行封堵处理，避免在后续灌浆步骤出现泥浆倒灌问题。

1.4 喷射浆液及提升

在喷浆环节，提前检查成孔与喷管质量，进行送水与送浆试验，确定一切无误后，即可开展孔底喷浆作业，采取原位高压旋喷方式，将孔底喷浆时间控制在2min左右，待达到预定喷浆时间，且孔口溢出浆液的重度达到施工标准后，匀速上提导管，实时观测浆液流量与喷浆压力值，直至喷嘴抵达设计标高后，重复开展原位旋喷作业，将旋喷时间设定为60s-120s，要求一次性完成孔内喷浆作业，待原位旋喷作业结束后，终止浆液供应，缓慢上提导管至拔出孔口，对孔内喷浆质量进行检查，并在3d后再行开展相邻孔位的高喷灌浆作业。同时，在孔内高喷灌浆过程中，持续对喷浆情况进行观测，在出现突发问题时采取相应的处理措施，如在浆液进、回重度偏差超过0.1后停止孔内喷射作业，待浆液水灰比调整后再恢复施工。而在孔内冒浆量高于预期值20%及以上时，适当调整喷浆压力或导管上提速度，反之，则降低导管上提速度与调整注浆量。

1.5 冲洗管路

在下管喷浆作业结束后，施工人员需要在限定时间内提出喷射管，使用高压水体反复冲洗管道外壁与内壁，冲刷管路表面残留浮浆，避免浮浆在管路内凝结硬化造成管道封堵破裂。随后，将冲洗完毕的喷浆管在指定位置进行堆置保存，留待循环使用。

1.6 孔口回灌

在高喷灌浆施工期间，受浆液析水现象影响，容易在孔口顶部形成凹穴，进而影响到坝基防渗效果。因此，在下管喷浆结束后，对孔顶浆液凝结情况进行观测，在孔口开展静压回填灌浆作业，重复在孔口喷灌适量的水泥砂浆，适当增加新补灌水泥砂浆的稠度，根据孔口浆液离析情况开展多次回填灌浆作业，直至孔口浆液无沉陷情况与凝结硬化。

2.高喷灌浆施工质量控制

2.1 做好前期施工准备工作

为减小施工、设计等因素对水库坝基防渗效果与高喷灌浆施工质量造成的影响，在正式施工前，必须做好前期准备工作。首先，做好孔位测量放样工作，参照施工图纸，在现场测量各处孔位的具体位置，打入控制桩作为标志物，在桩体与施工图纸上标记各处孔位的编号，避免孔位钻孔灌浆顺序混乱。其次，做好图纸会审工作，将技术方案提交专家团队进行论证，审查施工图纸与相关技术资料文件是否存在缺错遗漏问题，将论证结果与会审意见提交设计单位，要求在约定时间内对方案进行深化设计，补充图纸缺漏信息。再次，开展地面试喷试验，在工程现场选择一处试验段，调整管路与喷浆设备的方向角度，控制设备依次喷射水、压缩空气与水泥砂浆，观察设备运行工况是否稳定，测量喷浆压力与注浆量，以此来发现与解决设备隐性故障，避免在后续施工期间出现高喷灌浆施工异常状况。最后，结合实际施工情况与方案论证结果，合理选择喷射灌浆方法，如单管法、双管法与三管法。以三管法为例（如图1），在现场配置浆液搅灌机、高压水泵以及空气压缩机等设备，多用于地质条件复杂与桩径较大的水库坝基防渗工程，具备同轴同向喷射水泥砂浆、压缩空气与水的施工条件，所形成凝结体的体积较大，要求将水泥浆与高压水的排量分别控制在80L-160L/min与800L-1500L/min范围内。

图1 高喷灌浆三管法

2.2 防渗墙质量检测

为判断水库坝基的防渗施工质量是否达到工程设计要求与使用标准，发现并解决质量通病，消除安全隐患。因此，在高喷灌浆施工结束30d后，对防渗墙质量进行全面性检验，检验项目包括钻芯检测、墙体抗压强度检测、墙体连续性检测、注水试验等。其中，在钻芯检测项目中，可选用清水钻探工艺，在围井中心部位设置一定数量的检查孔，在孔口部位安装护孔管，钻取芯样，将芯样送至实验室检测，根据检测结果来判断墙体抗渗性能。而在注水试验项目中，选用单点法对各处试验段开展注水试验，观察防渗墙在试验期间的渗透系数变化情况，以判断防渗墙在不同使用条件下的防渗性能。

3.结语

综上所述，为取得理想的水库坝基防渗施工效果，避免因渗漏问题频发而影响到水库坝基使用功能正常发挥与耐久性。因此，加大高喷灌浆技术的应用研究力度，详细了解技术操作要点，落实上述技术应用策略，强化工艺过程和质量管控力度，不断提高技术水平，以切实满足现代水库坝基工程的防渗施工需求。