水利水电工程灌浆施工技术与质量管理措施分析

李四红

（临湘市水利局，湖南 岳阳 414300）

随着灌浆技术的发展，其在水利水电工程建设中得到了愈加广泛的应用，并成为了大坝防渗加固的重要措施。从水利水电工程灌浆施工情况来看，其优势明显，操作性强且使用方便，受到施工单位的广泛青睐，为保证灌浆质量满足要求，需根据项目地质情况、施工条件等合理选择灌浆工艺，合理控制灌浆参数，加强质量管理，为水利水电工程安全、可靠运行奠定坚实基础。

1 忠防水库除险加固工程基本情况

1.1 项目背景

忠防水库大坝位于岳阳临湘市忠防镇邱坪社区，属Ⅲ等工程，其主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1 000年一遇，溢洪道消能防冲工程设计洪水重现期为30年一遇。水库正常蓄水位83.70 m（85国家高程基准，下同），正常库容1 620万m3；设计洪水位84.68 m；校核洪水位86.24 m，总库容2 230.6万m3；死水位75.50 m，死库容320万m3。水库枢纽主要由大坝、溢洪道、灌溉放水涵洞、坝下施工导流涵等建筑物组成，水库大坝为芯墙土石坝，坝顶高程91.10 m，最大坝高26.6 m，坝顶宽6 m，坝顶轴线长526.5 m。

忠防水库于1957年5月正式动工，1960年10月关闸蓄水。2003年4月18日进行首次安全鉴定，2007—2008年进行了第一次除险加固。

1.2 大坝坝体、坝基、坝肩防渗处理方案

根据大坝目前存在的实际问题和大坝安全鉴定对大坝除险加固的意见和建议，针对大坝桩号0+000～0+104m段未进行防渗处理。整个大坝坝体、坝基、坝肩之间未形成封闭、连续的防渗体系，大坝桩号0+095 m、0+135 m、0+195 m处下游坝坡存在有3处渗漏点及左坝肩渗漏，大坝桩号0+104～0+526.5 m段原高喷灌浆防渗墙搭接部分上部芯墙土呈硬塑状，局部无水泥固结痕迹，下部范围内水泥含量较少，胶结较差，基本未形成完整的连续防渗墙体，防渗效果较差，也无完整的大坝现状渗流、稳定计算结果，本次应对大坝坝体（2007年未加固段及渗漏段，桩号0+000～0+214 m段）、坝基（桩号0+000～0+104 m段）进行防渗处理；同时对大坝坝体（桩号0+214～0+526.5 m段）原高压旋喷灌浆防渗墙进行防渗补强，具体方案如下：

沿大坝坝顶轴线偏向上游1.0 m（与原坝基帷幕灌浆轴线一致）对大坝坝体（桩号0+000～0+526.5 m段）采用塑性混凝土防渗墙防渗，塑性混凝土防渗墙厚0.6 m，防渗墙深入坝基基岩以下1.0 m，并在塑性混凝土防渗墙（桩号0+000～0+104 m段）底缘接帷幕灌浆。帷幕灌浆孔布置在混凝土防渗墙轴线上，孔距1.6 m，布孔时将帷幕线往坝左岸延伸至水库正常蓄水位与坝肩基岩相对不透水层相交处并深入至基岩相对不透水层（q≤10 Lu）以下5.0 m，使坝身、坝肩、坝基形成封闭、连续的防渗体系。

1.3 帷幕灌浆技术原理

本项目防渗方案中采用了帷幕灌浆技术，其主要是将一定浓度的浆液注入钻孔内（一排或几排），压至岩土体缝隙或空洞内，在地层中形成一道或几道封闭的不透水帷幕体，以达到防渗堵漏效果。通常帷幕体较深，几十米乃至百多米，与大坝坝高成正比。

帷幕灌浆技术特点：钻孔深，呈线性排列，灌浆压力大。帷幕灌浆需注意：一是合理确定帷幕位置，施工按分序加密远侧进行；二是钻孔深度必须达相对不透水层，具体以基岩透水率值确定；三是根据实际抗渗要求确定帷幕幕体厚度，决定采用几序孔施工，保证帷幕在最大水力坡降渗流的作用下进行，不会因稳定性不够出现破坏问题；四是根据现场地质情况确定灌浆施工方法，本项目采用自上而下分段灌浆施工方法（图1）。单孔施工顺序为：孔口管段钻进—→裂隙冲洗兼简易压水试验—→孔口管段灌浆—→第2灌浆段钻进—→裂隙冲洗兼简易压水试验—→灌浆—→下一灌浆段钻孔、压水、灌浆—→……终孔—→封孔。

图1 自上而下分段灌浆方法

2 忠防水库灌浆施工技术与质量管理措施

针对忠防水库除险加固工程中大坝坝体、坝基、坝肩的防渗，主要采用了帷幕灌浆施工方法，具体施工技术与质量管理措施如下。

2.1 灌浆施工技术

2.1.1 帷幕灌浆布置

帷幕灌浆布置在大坝左坝肩及坝基（桩号0+000～0+104 m段），并延伸至水库正常蓄水位与左坝肩交界处，帷幕灌浆轴线长132 m（其中：左坝肩28 m、坝基104 m），共布置一排，布置轴线与混凝土防渗墙共线，帷幕灌浆孔孔距1.6 m，灌浆孔深入至相对不透水层（q≤10 Lu）以下5.0 m。施工时先进行坝体塑性混凝土防渗墙施工（预埋灌浆管），再进行坝基帷幕灌浆。

帷幕灌浆孔孔距1.6 m，总孔数83孔，灌浆分三序孔施灌，一、二序孔孔距为6.4 m，三序孔孔距为3.2 m。一序孔先作为先导孔确定灌浆深度，再进行灌浆，二、三序孔孔深与一序孔相同，灌浆孔深入相对不透水层（q≤10 Lu）以下5.0 m，单孔灌浆长度8.7～26.3 m。

2.1.2 灌浆基本参数

1）灌浆段长度

本次灌浆参照过去的经验并根据本工程的实际情况，要求灌浆段长度5.0～6.0 m，基岩条件较好的灌段取大值；裂隙发育、岩石破碎的灌段则取小值，甚至3～4 m。坝体与基岩接触面处长度采用2.0 m。实施中发现问题及时修改。射浆管距孔底≤50 cm，灌浆塞应塞在前一注浆段底以上50 cm处，防止漏灌。各灌浆段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，直至回清水为止。孔内沉积厚度不超过20 cm，冲洗压力为灌浆压力的80%，并不大于1 MPa。

2）灌浆压力

参照同类工程经验，本项目灌浆最小压力取水头的1.5～2.0倍，河床中帷幕表层段为0.40 MPa，底孔段为0.6 MPa，河床段最大压力参考值见表1。根据《土坝灌浆技术规范》（SL 564-2014），接触灌浆采用低压充填式灌浆，压力控制在0.05 MPa以内。

表1 帷幕灌浆最大压力参考值

3）浆液稠度

浆液稠度随基岩单位吸水量而变，起始水灰比为5，后依次采用3、2、1、0.8、0.6（或0.5）。具体变换原则如下：灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不改变水灰比；某级浆液注入量达300 L以上，或灌浆时间达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比；注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

2.1.3 灌浆施工要点

1）灌浆材料准备

灌浆材料必须是新鲜的普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5，对因受潮而结块的水泥一定要清除，以免影响施工质量。

2）灌浆施工次序

分三序孔施灌，坝基、坝肩帷幕灌浆孔孔距均为1.6 m，一、二序孔孔距为6.4 m，三序孔孔距为3.2 m。帷幕灌浆前，进行坝体与坝基接触处的接触灌浆。钻机钻至基岩面时，改用回转钻钻进，用干钻法钻入基岩0.3～0.5 m后提钻，下放适量掺有麻绒的干粘土球，再下套管，使基岩孔壁与套管间被干粘土球堵孔。再改用清水钻进，深入基岩2.0 m，即作为接触灌浆段。灌浆压力采用0.05 MPa低压充填式灌浆，灌浆栓塞在基岩上0.5 m左右套管中。接触灌浆完成后，应待凝24 h左右，再进行帷幕灌浆工序，帷幕灌浆采取自上而下施工。

3）结束灌浆和封孔

自上而下分段灌浆，灌浆段在最大设计压力下，注入率≤1 L/min后，继续灌注60 min，可结束灌浆。全孔灌浆完毕后，自下而上分段封孔，每段长度20 m，灌入水灰比0.5的浓浆封孔。

2.2 灌浆质量管理措施

2.2.1 建立质量管理体系

在项目实施前，组织所有施工人员进行学习，掌握施工规范、技术要求；分析可能遇到的问题，并采取有效的应对与预防措施，对各项工程质量作出明确要求。建立质量检查机构，每班安排技术员现场值班监督检查，严格执行“三检制度”，按设计要求、技术规范、监理人相关指示落实各道工序。

2.2.2 施工材料检验与管理

本项目灌浆工程所有材料做好验收工作，使用前进行试验检验，保证材料质量满足施工要求。对于水泥等材料做好保管工作，防止受潮，一旦发现质量问题严禁投入使用；钻孔灌浆的计量器具如测斜仪、压力表、压力传感器、流量计等，做好维护工作；灌浆设备、自动记录仪等，率定合格后方可投入使用。

2.2.3 灌浆质量检查措施

帷幕灌浆完成后进行质量检查，以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。帷幕灌浆检查孔布置如表2所示。

表2 帷幕灌浆检查孔布置部位

帷幕灌浆检查孔数量为灌浆孔总数的10%，灌浆结束14 d后，自上而下分段卡塞进行压水试验，采用单点法或五点法。忠防水库大坝设计防渗标准为10 Lu，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%；且不合格试段的分布不集中，注浆质量为合格。

3 结 语

水利水电工程的运行情况直接关系到区域社会经济发展，必须重视相关施工技术与管理工作。灌浆工程作为重要的防渗加固措施，其施工质量直接关系到整个水利水电工程的安全性、可靠性，因此必须合理选择灌浆工艺，并加强灌浆参数与工序控制，做好灌浆质量管理工作，切实保证后期水利水电工程稳定运行，发挥应有的社会、经济、生态效益。