平果县水利局 广西平果 531400
摘要：主要叙述了在百色市平果县那马水库帷幕灌浆加固施工中,帷幕灌浆长度达3860米，由于坝基基础地质条件较差、渗漏严重、几经处理，仍达不到控制渗漏的目的。采用自上而下灌浆方法施工取得较好效果。主要从施工前准备、灌浆施工工艺、灌浆过程中特殊情况的预防的处理、灌浆施工中的注意事项、帷幕灌浆效果分析评价等几方面介绍了自上而下灌浆方法操作工艺流程和质量控制过程；为类似工程施工方案选择提供参考。
关键词：灌浆施工工艺；自上而下分段帷幕灌浆；浆液浓度；简易压水试验
平果县那马水库位于右江一级支流新圩河下游，上游依次分布有那供、联合、布见等三座水库，区间集雨面积125万平方公里，总库容1290万立方米；以灌溉为主兼有防洪及城镇供水的综合利用水库；那马水库主坝上世纪70年代竣工蓄水并投入使用至今，在运行过程中该坝陆续出现一些问题和缺陷，主要是渗漏、塌陷等问题，由于资金投入不足，虽经过多次局部抢险加固处理，仍未得到有效根治，安全隐患依然存在。
本次帷幕灌浆加固内容是沿坝轴线布置分上游排和下游排布置灌浆孔,帷幕总长度3860米左右。灌浆孔距2.00m，排距1.5m。
一、施工前准备
（1）灌注方式
根据钻探资料显示，基岩单位吸水量很大，初步拟定采用纯压力式灌注。考虑到基岩裂隙发育、吸浆量大，需长时间的灌注；随着时间延长，单位吸浆量逐渐减少，流速逐渐降低，浆液容易沉淀，水泥颗粒下沉，容易堵住裂隙进口，影响灌浆质量。因此，当岩基吸浆量较小的地段，采用循环式灌浆，即浆纯压力式的进浆管改为双层管在外层管接一回浆管，并安装压力表及阀门，使其浆液通过孔中循环流动后回到拌和筒。
（2）灌注材料及灌浆机械
1）灌浆浆液的使用：
灌浆浆液基于坝体与岩石的单位吸水量比较大，为了保证灌浆质量，采用（水：水泥）5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级纯水泥浆灌浆。开灌水灰比采用5:1。
2）灌浆机械选择
考虑到灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。本工程采用多缸柱塞式灌浆泵——BW200/15型液压注浆泵。
3）浆液浓度的使用及配合比的调换
浆液的灌注在一般情况下，从稀浆开始逐级加浓直至结束，但考虑到本工程未作灌浆试验，安全鉴定资料显示漏水量较大。所以直接采用水灰比为2:1以上浓浆加水玻璃并限制进浆量，以促其沉积。同时，灌浆浆液变换应遵循如下规定：
a、当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。
b、当某一级浆液的注入量已达到300L以上或灌注时间已达到1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应该浓一级。
c、当注入量率大于30L/min时，可根据具体情况超低变浓。
d、灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变或改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。
二、灌浆施工工艺
（1）灌浆次序
坝体的帷幕是由两排孔组成，灌浆施工中，先施工第Ⅰ序孔，后施工第Ⅱ序孔队，再施工Ⅲ序孔。
（2）灌注方法
本工程设计采用自上而下分段灌注，其施工程序为：钻进（一段）
冲洗简易压水试验灌浆待凝钻进（下一段）。
灌浆长度一般取5米。当钻进中遇漏水量很大，钻进时不回水或坝与基岩接触面灌段长度可取2～3米。
1）灌浆孔的钻进
灌浆孔钻进机械采用XJ-100型，孔径φ=110mm，要求加力均匀、孔壁光滑、垂直。其偏斜率不得超过1～2%，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm。钻孔如遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。在各孔的钻进中须按要求计算岩芯采取率。检查孔的岩芯要求保留，以便检查灌浆质量，并要求准确、详细地作好钻孔记录。
2）钻孔的冲冼
灌浆段钻孔完毕灌浆前需对钻孔进行冲洗，直至回水清澈为止。冲洗孔的压力为设计灌浆压力的80%。冲洗后孔内残存杂质沉淀厚度不超过20cm，即为合格。
3）压水试验
为保证灌浆质量，灌注前必须做简易压水试验，压水试验的变化标准：当流量Q（L/min）＜5时，稳定流量的允许变化值为30%；当Q=5～20L/min时，允许变化值为20%；当Q＞20L/min时，允许变化值为10%。
4）灌浆
岩石破碎、孔壁不稳固、裂隙发育的帷幕段，则采用孔口封闭自上而下分段灌浆法，每段长约5m；岩石较完整，渗漏水较小的帷幕段可采取自下而上的灌注方法，灌段长5米，如灌浆深度不超过10米的浅孔也可考虑全孔一次灌注。在坝体或基岩接触面遇空洞或接触不良时，应单独进行灌浆并待凝24小时后方可进行下一段的钻孔灌浆工作。浆液采用425#标号水泥纯水泥浆，灌浆过程中，浆液稠度控制的原则是先稀后浓，适时变换，浆液配比为5:1～0.5:1。由于各段的地质情况都不相同，常规采用灌浆压力为0.3～0.5Mpa，特殊地段灌浆压力通过灌浆试验确定。正常情况按下述办法使用灌浆压力：
①在坝面或基础大量漏浆或单位吸浆量大于100L/min时，可以不用加压力，即用自重灌浆。当漏浆停止或单位吸浆量减少到80L/min时再按常规使用灌浆压力。
②考虑到坝体与岩石单位吸水量较大，故采用分级升压法使用灌浆压力。即0.5P、0.7P、1P三个阶段（P为规定的设计压力）。压力改变随单位吸浆量而定，当单位吸浆量为80～100L/min时，用0.5P，当单位吸浆量达30～40L/min时，则升一级（0.7P），当单位吸浆量再降到30L/min时，再升一级（P），直至结束。
5）灌浆过程中特殊情况的预防的处理
①灌浆中断
除岩石大量吸浆需要采用间歇灌注有目的地使灌浆中断以外，一般情况下，灌浆作业持续进行直至结束，不能间歇。但在施工中因机械事故,灌浆管路、压力表失灵或地表冒浆或孔口返浆等原因迫使灌浆中断，则应采取措施如下措施：如施灌2:1以下的稀浆，吸浆量也较大，可立即对事故进行处理，待处理后再灌，可不清洗灌浆孔。如施灌的是2:1以上的浓浆，吸浆量又小于30L/min，事故估计1小时以内不能排除时，应提出射浆管冲洗灌浆孔的输浆管路，应强行将孔中的沉淀冲洗干净，待事故排除后复灌。
②串浆
由于岩石裂隙大，灌浆时可能发生串浆，如发生串浆时可将串浆孔同时灌注，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用栓塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，对串浆孔进行扫孔、冲孔后继续钻进和灌浆。
③地表冒浆和大量吸浆
由于岩石裂隙、空穴较大，灌浆时地表易冒浆或大量吸浆，孔口又无压力，则采取如下处理措施：
a、表面封堵
地表冒浆可挖凿岩石将漏浆集中于一处用管引出，后将先前冒浆地点用水泥砂浆或速凝水泥封闭，待一定时间后再将管口堵住，从而止住冒浆。
b、施工工艺的操作控制
1）采用低压或自流式灌进，并用0.6:1、0.5:1的浓度的浆液加水玻璃后灌注，待漏浆封堵处理好后再逐渐提高压力，将浆液变稀，按正常规定灌注。
2）采取限制进浆，除采用自流或低压浓浆外，还可以限制进浆，控制单位吸浆量在30～40L/min，或更小一些，待浓浆在洞隙逐渐沉积，最终将其封堵后再逐渐提高压力，再按常规灌注。
3）采用间歇灌浆法，灌注300L左右加水玻璃的浓浆。发现地表冒浓浆时，即行停止灌浆，间歇20分钟再灌，间歇灌浆直至冒浆为止，或孔口压力上升达到规定后再按正常情况进行灌注。
4）灌浆施工中的注意事项
①灌浆过程中，根据单位吸浆量按设计和施工要求，正确地掌握压力，记录的压力数值要准确地反映压力表所指示的实际压力，指针如有摆动，要记录下其摆动范围（例：3～7kg/cm），控制压力以摆动范围内中值为佳。
②选用压力表时，压力表的规格要与灌浆压力相适应，灌浆压力应在极限刻度的1/3～3/4范围内，使压力表指针摆动范围尽量缩小，易于稳定，压力表要求灵敏准确。
③灌浆过程中要注意观察，是否发生异常现象，如地表冒浆、压力的突然升降、单位吸浆量的突然增减等，如发生要即时妥善处理，要详细记录，并查明原因。
④制浆过程中加料要准确，水泥浆要连续搅拌，但经连续搅拌4小时以上而未灌入孔中的浆要作废浆处理。
⑤由于采用自上而下的灌注，要求待凝时间不少于36小时。
5）灌浆结束条件下封孔
①灌浆结束的条件
在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min继续灌注90min，灌浆可结束。
②封孔
全孔灌浆完毕后,必须对灌浆孔进行回填封闭,封闭方式可用人工或机械。
a.人工封孔:即在全孔灌注完后将φ20mm铁管伸入到灌浆孔底部,用人力将配比为水泥:砂:水=1:0.75:1的水泥砂浆拌制好后通过铁管倒入孔中,随着孔底浆液徐徐上升,同时将铁管徐徐上提(但铁管不能离开浆面),将孔内积水顶出,直到孔口冒浓浆为止,待孔内水泥浆凝固后再用同样方法将其填满。
b.机械封孔,可在灌浆完毕后将铁管插到孔底(不用灌浆塞),用灌浆泵向孔内压入0.5:1的浓砂浆,浆由孔底逐渐上升将孔内积水顶出,直到孔口冒浓浆为止,待水泥浆凝固后再用同样的方法将剩余部分回填,直到全孔填满为止。
6）帷幕灌浆效果分析评价
那马水库除险加固工程在完成帷幕灌浆后，根据施工原始记录和检查孔压水试验对帷幕灌浆效果进行分析如下：
①先导孔与检查孔压水试验来分析：
从上表比较来看，通过帷幕灌浆，无论是坝体还是坝基其透水率降低值都是比较显著的。
②从吸浆量来分析：单孔最大耗干料量为756.7kg（17#孔），最小为54.7kg（54#孔），平均为236.4kg，其中Ⅰ序孔单位耗干料量为320.8kg/m，Ⅱ序孔单位耗干料量为299.6kg/m，Ⅲ序孔单位耗干料量为164.3kg/m，检查孔单位耗干料量为30.2kg/m，其递减率依次为6.7%、45.2%和81.6%，后序递减率幅度较大，说明了通过前期的灌浆，土层的空隙和基岩的裂隙基本得到了充填，再通过后序的灌浆，已经形成了一道阻水帷幕。
③从灌浆难易程度来分析：Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆吸浆量大，容易漏浆、冒浆且灌浆压力在较长时间内才能达到最大设计值，耗时间较久，而Ⅲ序孔及检查孔灌浆在短时间内就能达到闭浆条件。
④从岩芯来看，后序钻出的岩（土）芯局部可看见粘土水泥结石充填于裂（空）隙中，土芯呈密实状，说明岩石（土）的裂（空）隙通过灌浆得到了较好的充填。
⑤从检查孔压（注）水试验来分析：其透水率均小于5Lu，符合设计要求。
⑥从坝体外部来观察，施工结束时，库水位已经上涨超过原输水涵管位置，但坝体下游未见有渗漏水的现象，原渗漏水部位已得到了有效的治理。
结束语
基础灌浆工程有一定的特殊性，灌浆施工将很多水泥浆灌注到岩石缝隙中去，浆液在岩石中的扩散，其充填的实际情况，结石胶凝情况均无法直接观察，因此灌浆是否依照规定的技术要求执行，灌浆质量如何，效果怎样，这些只有通过对灌浆资料的整理和分析才能论证。除此以外随着灌浆施工过程及按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）要求整理灌浆资料，绘制各类图表，才能及时发现灌浆施工的操作或质量问题，便于立即纠正或采取补救措施，不但保证了施工质量而且也起到了指导施工的作用。因此，在整个灌浆施工中要按照灌浆施工规范的要求，认真作好灌浆记录等有关表格和观察记录，向项目业主方提供一套完整的灌浆施工的资料。
参考文献：
[1]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）；
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作者简介：程平海（1974-），男，广西祟左人，助理工程师，大专，研究方向：工程管理
论文作者:程平海
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/19
标签：浆液论文; 压力论文; 帷幕论文; 单位论文; 岩石论文; 钻孔论文; 水库论文; 《基层建设》2017年4期论文;