三亚市水利水电勘测设计院 572000
摘要：随着社会经济的快速发展，水资源利用越来越紧张，使水库的作用日益突出。然而，由于水库运行受到多种因素的影响，中小型水库发生渗漏等病害现象时有发生，若不及时处理，极易造成极大损害。本文通过对三亚市福万水库渗透安全隐患及地质条件分析，运用帷幕灌浆施工技术，研究其设计参数、工艺流程和效果，成功解决了该水库中两岸坝基、坝体基础渗漏的问题，对确保水库的安全运行发挥着重要作用。
关键词：除险加固；帷幕灌浆；渗透处理
引 言
帷幕灌浆是水库除险加固防渗处理的重要手段之一，是一种经济、合理、实用的防渗技术方法，其应用十分广泛。水库大坝的坝基一般处于软弱基岩上，为了保证大坝的坚固和稳定，必须采用有效的加固防渗措施对坝基岩进行处理。本文对三亚市福万水库地基之中岩石或砂砾石层进行防渗帷幕灌浆，可防止坝基渗漏，并且降低渗透水对于坝基的扬压力，保证其渗透的稳定程度，对于水库的除险加固有着重要的意义。
1. 水库工程基本概况
福万水库位于三亚市凤凰镇境内，距三亚市水源池水库上游约6km处，距三亚市区约28km，坝址以上集雨面积33.25km2，是一宗以供水，结合防洪、灌溉与发电综合开发的中型水库，对当地人民生活和经济发展有着不可替代的重要作用。水库枢纽工程为三等，主要建筑物为3级，正常蓄水位为134.3m，相应库容1010万m3,设计洪水位134.7m，相应库容1034万m3；校核洪水位135.7m，相应库容1100万m3；死水位为106m，相应库容12万m3,水库枢纽由主坝1宗、副坝1宗、放水涵1座、坝后及合口电站等建筑物组成。本次除险加固内容主坝迎水面外包钢筋砼防渗板,并对坝体及坝基进行帷幕灌浆及补强等工程。
2. 帷幕灌浆防渗处理
2.1 钻孔
2.1.1 孔位布置
在混凝土防渗墙以下透水率大于5Lu的弱风化岩层，设置帷幕灌浆，沿防渗墙中心线布置，孔距2m，底线至5Lu线以下5m。防渗设计标准为灌浆后基岩渗透水率不大于5Lu。灌浆按分序、加密的原则，帷幕灌浆采用孔口封闭，自上而下分段灌浆施工。以调整和优化设计参数，灌浆分为两排孔，排距2m，孔距2m，分Ⅰ、Ⅱ两个次序进行灌浆，先施工Ⅰ序孔后施工Ⅱ序孔，最后检查孔，同一排中相邻的两个次序孔之间在岩石中钻孔、灌浆时高差不得小于15m，但在正式施工前必须做帷幕灌浆试验，以最终确定各施工参数。
2.1.2 施工工艺
灌浆前需进行钻孔裂隙冲洗，冲洗标准以孔内返清水为止，冲洗后进行建议压水并计算渗透率，然后制浆和灌浆，制浆严格按配比过泵称料，搅拌时间大于3min，随时检测浆液比重，灌浆过程中由于吃浆量大一般开始每隔3-5min测1次流量，灌浆压力有专人负责，随时记录流量，灌浆压力，浆液配比等施工参数。具体施工工艺流程见图1。
图1 帷幕灌浆施工工艺流程
2.1.3 钻孔控制
（1）覆盖层钻孔情况。为保证灌浆质量，存在砂壤土层的帷幕灌浆孔镶筑孔口管至黏土层底高程，自黏土底高程钻灌第一段；不存在砂壤土层的帷幕灌浆孔镶筑孔口管至基岩层，深入基岩0.5m，再采用用0.5：1的水泥浓浆进行镶筑，保证孔口管上端口高出地面10cm，待凝48h后即进行扫孔钻进第一段。
（2）钻孔灌浆深度确定。按照设计要求坝基帷幕灌浆前，量测坝基地下水位的埋置深度，进行压水试验和现场灌浆试验。当设计终孔段透水率不大于5Lu时需灌浆，灌浆结束后满足规范要求方可终孔，进行置换浓浆压力封孔，如存在灌浆孔达到结束标准段钻孔孔底高程但未达到设计灌浆孔终孔高程，则需要继续钻进一段，段长3.0m，进行压水灌浆。其余灌浆孔深度均按照先导孔施工流程，再进行简易压水试验确定终孔深度。钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口必须堵盖，做好保护。钻孔的最终孔深、高程一定要满足设计要求。
（3）钻孔冲洗。为保证灌浆效果，帷幕灌浆孔每段钻孔结束后，应马上用大流量水冲洗钻孔，冲净孔内杂质、岩粉，其结束标准为至回水澄清后再持续10min为止；在灌浆前还必须冲洗裂隙，冲洗结束标准为至回水澄清后再延续10min为止，冲洗压力不大于1MPa，且总的冲洗时间必须大于30min，孔底沉积厚度要小于20cm。
2.2 帷幕灌浆
2.2.1 帷幕灌浆措施
（1）灌浆过程中要上下活动和经常转动射浆管，为防止射浆管在孔内因水泥凝固而造成孔内事故，回浆管要达到15L/min以上的回浆量。
（2）若是断层破碎带等地质条件复杂的孔段，灌浆结束后需待凝24h后方可进行下一段钻灌作业；孔口无涌水孔段，灌浆结束后正常情况下不待凝，即可进行下一段钻灌作业。
2.2.2 帷幕灌浆浆液及变换
（1）帷幕灌浆浆液应以普通纯水泥浆液为主，正常情况下不掺加外加剂。特殊情况下可采用混合浆液或在水泥浆液中加入外加剂。
（2）浆液水灰比。普通纯水泥浆液水灰比（重量比）采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1七个比级，；注入率超过30L/min时，可采用越级变浓水灰比。
（3）变浆标准。注入量超过300L，且压力和注入量变化不大；灌注时间大于1h，且压力和注入量变化不大。
（4）灌浆过程中，如果灌浆压力保持不变，则注入率持续减小；如果注入率不变而压力持续升高，则不得改变浆液水灰比。应每隔15～30min测记一次回浆温度和浆液密度，浆液变换和灌浆结束时亦应测记浆液密度，测值必须做好记录。
2.3 帷幕灌浆封孔
（1）浆液必须采用水灰比0.5：1刚搅拌的普通水泥浆，封孔灌浆压力采用该灌浆孔的最大灌浆压力。
（2）帷幕灌浆采用自上而下灌浆法，在设计压力下，当注入量不大于0.4L/min时，继续灌注60min或当注入率不大于1L/min时，继续灌注90min即可结束灌浆。
（3）帷幕灌浆全孔灌浆结束后，对孔深、全孔灌浆成果进行确认后应马上进行封孔。
2.4 特殊情况及处理
（1）灌浆过程中，出现地表冒浆、吸浆量突然递减或递增、压力突降或突升等不寻常情况时，必须马上查找原因，采取相应措施进行处置，并做好详细记录，必要时报设计等有关单位研究处置。
（2）钻灌过程中发现串通时，必须查清串通量和串通部位。如与其他灌浆孔串通，应将串通孔阻塞住，位置选择在串通部位上方0.5～1m处，灌浆孔灌浆结束凝固达24h后，再进行串通孔的扫孔、冲洗、钻进及灌浆。
（3）对孔口有涌水的孔段，灌浆前应测记涌水量和涌水压力，根据出现的涌水情况，可按如下方法进行处置：适当加大灌浆压力；以涌水压力+设计灌浆压力作为实际灌浆压力控制；减小段长。
（4）发现漏浆、冒浆时，根据不同情形采用嵌缝、表面封堵、浓浆、低压、限流、间歇灌注、限量等方法处置，最好不采用待凝处置方式。如处理无效，才能停止灌注，考虑其他处理措施。
（5）灌浆工作应连续进行，因故中断应快速恢复。恢复灌浆时，采用开灌水灰比的浆液灌注，如果注入率与中断前相近，可改用中断前水灰比的浆液灌注；如果恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，必须通知设计等有关单位，作为事故孔处理。
3. 帷幕灌浆质量检查
帷幕灌浆质量检查应在灌浆结束后14天后进行，检查孔应按监理工程师的指示或按设计要求布置在帷幕中心线上；岩石破碎，断层、大孔隙注入量的孔段附近等地质条件复杂的部位，注入量大的孔段附近；钻孔偏斜过大的部位和灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。检查孔压水试验应在该部位灌浆结束后按监理人指示的检查时间进行。承包人应在灌浆结束后按监理人指示时间内，将由管资料提交监理人，以便检查孔位置。
帷幕灌浆检查孔应按设计要求提取岩芯，对帷幕灌浆的封孔质量进行抽样检查。检查孔的钻孔与取芯及压水试验一律遵循《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）的标准。质量压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下的各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不合格试段的分布不集中，灌浆质量可认为合格标准。
4. 结 语
在水库除险加固工程施工过程中，帷幕灌浆是一项实用性强、安全性高、经济实用的工程技术，是保证水库工程正常施工的关键手段和措施。福万水库除险加固之后，大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕体，防渗加固效果显著，坝体结构得到加强，消除水库安全隐患，保障水库安全运行，因此，帷幕灌浆技术在在水库除险加固中的优点及应用值得推广，为水利水电工程建设提供了更有力支持。
参考文献：
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[2] 张裕连.小型水库除险加固中帷幕灌浆技术应用分析[J].科技风.2014
[3] 沙世琨.帷幕灌浆在水库除险加固工程中的应用和探讨[J].中国水运（下半月）.2015(04)
论文作者:王玮昌
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/18
标签：帷幕论文; 水库论文; 浆液论文; 钻孔论文; 坝基论文; 压力论文; 水灰比论文; 《防护工程》2017年第16期论文;