摘要：对水利工程施工而言，保障大坝基础的安全、稳定与可靠非常重要，因此需要对其进行防渗加固施工。只有这样，才能充分避免水利工程基础不稳固而引发的一系列问题，充分保证水利工程能够安全、正常地投入运行和使用。随着我国水工工程数量的增加和规模的增大，其基础防渗施工的重要性也在不断提升，同时其施工难度也有增无减。为了保障防渗加固作业的有效性，通常会合理应用帷幕灌浆技术。本文结合实际工程情况，简单介绍帷幕灌浆技术，分析其特点，并就其在水利工程基础防渗加固施工中的应用展开探讨。
关键词：帷幕灌浆；水利工程；防渗加固；特点；施工
水利工程作为控制水资源的主要工程，其对人类社会的生产及发展均有着重要影响，例如农业灌溉、生活用水等往往都离不开水利工程。自古至今，水利工程建设都是我国的重要内容和工作。近年来水利工程更是在我国得以大力发展，不但在数量及规模上有着显著提升，在工程施工建设质量方面也有了更高要求。特别是水利工程基础，直接关系着整个工程的安全与稳定，需要加以高度重视。帷幕灌浆本身具有极强的防止渗透、稳固基础作用，故而已经成为解决当代水利工程基础渗漏、稳固问题的有效途径。
一、帷幕灌浆技术简述
帷幕灌浆技术，通常来说就是通过把浆液灌进到地层裂缝、孔洞中并使之成为帷幕，将地下水进行有效阻隔。简而言之，帷幕灌浆技术就是通过向地层、岩体等工程基础部位的缝隙中灌入浆液，并依靠浆液形成相应的阻水带来减小甚至阻止地下水的渗透，从而达到保障工程基础安全及稳固的目的。自上世纪以来，帷幕灌浆就已经被广泛应用于水利工程地基加固之中，是保障后者安全稳固及不断发展进步的关键所在。根据灌浆孔数量差异，当前普遍存在两排孔及多排孔的施工方法，而且后者普遍用于更加复杂的施工环境之中。另外，根据灌浆孔深度的差异，当前也主要存在封闭式及悬挂式两种技术类型。
二、帷幕灌浆技术特点分析
（一）防渗效果好
帷幕灌浆与其它基础加固方法相比，具有更加高效的防渗效果。这是因为其在应用时能够在地层孔隙中利用浆液形成一层阻水帷幕。与其它防渗加固技术相比，帷幕灌浆技术所形成的阻水帷幕在防渗方面具有更佳的优势，能够有效隔断地下水的渗透。与此同时，根据不同的施工情况选择应用合理的灌浆压力，能够充分提高施工安全性，从而进一步保障防渗效果。
（二）经济成本低
帷幕灌浆的实际施工过程比较简便，同时使用的原料也比较低廉。在实际应用时，只要根据实际施工需求选择好施工位置，并对灌浆压力、灌浆孔深、排孔排数等进行合理设计与控制，就能充分发挥其加固效果。因此与其它防渗技术相比，帷幕灌浆技术有着操作简单、成本低廉、经济效益高的特点，往往是诸多水利工程基础防渗加固施工的首选。
（三）适用范围广
帷幕灌浆技术对应用条件的要求较低，往往能够应用于大部分的水利工程基础防渗加固施工中。只要水利工程基础地质条件不是过于柔软或松动，那么都可以通过钻孔灌浆的方式来进行防渗加固处理，也就是说帷幕灌浆技术的适用范围非常广，能够广泛应用于各种施工环境之中。
三、工程概况
长河坝水电站为黏土心墙堆石坝，最高高度可以达到240米，而在坝顶长度与宽度方面则分别为502米和16米。该大坝高程为1697米，并且在高程为1645米、1595米和1545米处分贝设置有5米宽马道。在大坝的上游与下游，其坡度均为1：2。与此同时，该大坝中间还筑有宽6米、高239.4米的心墙，该心墙的高程为1696.4米，仅比大坝低0.6米。该心墙的坡度较陡，仅有1：0.25。在大坝心墙1457米高程处，设置有相应的反滤料来防止坝体的土石方流失。
四、帷幕灌浆技术在水利工程基础防渗加固施工中的应用流程
（一）施工前准备
在利用帷幕灌浆技术进行施工之前，必须要根据实际施工情况制定好相应的施工措施计划，并将其报送监理人审批。在该施工计划中，应该包含有钻孔位置、施工平面图、材料、设备、流程、工艺、质量检验方案、灌浆试验大纲、人员安排、进度安排等相应内容。与此同时，还要准备好相应的施工设备及材料。在施工过程中需要用到钻孔和灌浆设备。在选择钻孔设备时，本工程选用的是气动式机器，这是因为内燃机式机器在使用过程中会产生大量噪音，同时很容易造成大量的烟尘，从而可能导致钻孔倒塌或难以清理干净。由于本工程地层较为坚硬，因此需要选择回转式钻机和金刚石钻头，另外还需要准备好钻孔冲洗和压水试验设备、流量计等相应设备，从而保障施工活动能够正常展开。而在灌浆设备选择方面，首先需要根据浆液类型及浓度选择相应灌浆泵，并确保其工作压力不小于最大施工压力的1.5倍。然后需要根据浆液类型及灌浆泵排浆量来选择搅拌机与灌浆管路，并要在灌浆泵及灌浆孔口安装已检查核定过的压力表。至于灌浆塞的选择则应当保证其能够与灌浆方式、条件实际施工要求等相契合。在实际灌浆操作所需压力超过3MPa的情况下，还应当配备有高压灌浆泵等辅助设备来确保施工作业的正常展开。而在材料准备方面，首先需要根据灌浆施工要求选择合适的水泥品种，确保其水泥细度能满足通过80
方孔筛时筛余量小于等于5%的条件，而且水泥质量要符合实际施工标准。其次是在灌浆水和搅拌水选择方面，需要确保前者满足JGJ63-2006第3.0.4条标准，后者温度则必须低于40℃。至于掺合料等辅助性材料的确定，则需要经过多次实验结果得到。
（二）钻孔施工
在进行灌浆孔钻孔施工时，施工人员需要严格按照设计图纸在相应位置进行钻孔，并在钻孔后记录实际孔位，确保实际孔位和设计位置之间的偏离程度小于10cm。如果在施工过程中需要变更开孔位置，需要及时进行上报，并在设计人员及监理人员同意后才能进行变更。按照灌浆顺序，分段分序展开作业即可。在帷幕灌浆孔施工结束之后，需要利用工具来测试其斜度并确保符合施工标准。如果灌浆孔斜度与设计值存在误差的话，则需要采取合理方法来加以纠正，但是误差过大而无法通过纠正来促使其达到施工标准的话，则需要上报给监理人员，将该孔视作废弃孔并重新钻孔。灌浆孔钻孔结束之后，应当加强其防护到验收合格为止。
（三）钻孔冲洗和压水试验
在灌浆操作之前，应当先对灌浆孔展开钻孔冲洗和压水试验，从而充分保障成孔能够满足实际施工需求，提高灌浆质量。在清洗钻开的空洞时，本工程选用了两种清洗方式，一种是直接利用水流加以清洗，另一种则是结合风力与水流加以清洗，但两种方式都是由孔底朝孔外清洗。在冲洗过程中，需要将水压设置成灌浆压力80%的数值，并且在该数值大于1MPa的情况下直接应用1MPa的标准；而风压则需要设置成灌浆压力50%的数值，同样需要在其数值超过0.5MPa的情况下直接采用0.5MPa的标准。为了保证灌浆孔被冲洗干净，往往需要在孔中涌出清水后才能停止。冲洗环节完成过后，应当立马展开不间断式的灌浆作业，如果中途作业中止，并且中止时间大于24h的话，则应当放弃灌浆，从冲洗环节重新开始作业。至于压水试验，则是指通过水泵或者水柱自重，把清水压入到相应的试验段之中，测量得到压水量等相关参数，并通过测量参数及相关数据来对土层岩体的性质及裂隙情况进行判断和估测。在本工程中，根据实际情况选择了“单点法”、“五点法”等方法来展开压水试验。压水试验需要在钻孔冲洗之后或者与其同时展开，通常将压力设置为灌浆压力80%的数值，同样需要在超过1MPa的情况下直接采用1MPa的标准。压水时长设置为20min，每5min测读一次压水流量，并取最后的流量值作为计算流量。需要注意的是，压水试验始终是采取由上至下的方式进行，并且需要根据实际情况进行分段卡塞。
（四）灌浆试验
在灌浆作业开工前，需要先做好灌浆试验，确保灌浆质量满足实际需求后才能进行大规模灌浆作业。通常来说，灌浆试验大多是通过现场试验的方式进行，既方便又高效。首先需要称量制浆材料，将各种材料进行搅拌后，及时测量并记录相关数据。如果要搅拌纯水泥浆，应当选用高速搅拌机，并且需要确保操作时长超过30s；除此之外，当对细水泥浆等进行搅拌时，则需要使用减水剂来防止浆液过稀的情况，同时还要确保搅拌转速足够高，通常不得低于1200r/min。在浆液搅拌操作完成之后，则可以进行大规模制浆操作，也就是制作好大量满足施工条件的水泥浆，将其流速控制在1.4~2.0m/s范围内，以便各施工队伍按照自身需求加以使用。需要注意的是，在此过程中必须要确保浆液温度维持在5~40℃的范围内，否则应当被视为废浆，不得使用。
（五）灌浆
灌浆操作是最关键也最重要的一个环节。在进行帷幕灌浆之前，需要先对钻孔进行固结灌浆来保障水利工程基础的稳定性，防止帷幕灌浆过程中出现钻孔开裂等问题。在进行灌浆时，施工人员需要根据实际需求，在短时间内快速将灌浆压力控制到设计值，这样能够有效提高灌浆质量，避免灌浆形成的帷幕不严密。在本工程中，两排孔帷幕采取的施工顺序为由下游到上游，而三排孔帷幕则采取由边排到中排的顺序。根据不同的情况，施工人员应当合理选择灌浆方法，但不管是从上到下还是从下到上，都需要进行分段灌注。而且如果是选用的前者的话，那么在发现最大设计压力下注入率已经低于1L/min后，只需再灌注60min即可完成；而如果是采用的后者，那么在注入率低于1L/min时，再灌注30min后即可完成。
五、帷幕灌浆技术在水利工程基础防渗加固施工中的应用要点
（一）施工质量检查孔
施工质量检查孔是检查帷幕灌浆质量的必要环节，设计人员需要在设计图纸时对此加以重视，同时监理工程师也要对此进行严格监理，并通过抽查的形式来对检查孔进行抽查。需要注意的是，施工质量检查孔的数量需要得到合理控制，通常设置为总孔数的10%即可，而且需要确保检查孔合理分布于各个施工段，这样才能够充分发挥其作用，对帷幕灌浆技术的应用情况进行有效检查，避免遗漏。另外，在对施工质量检查孔进行施工时，必须使用自下而上分段取芯钻进的方式进行，这样能够防止检查孔出现塌孔等问题。当然，检查孔也需要经过钻孔压水试验确定合格后才能正常使用。
（二）常见施工问题处理
在进行帷幕灌浆施工时，由于各种原因很容易出现施工问题，需要及时采取合理的措施加以应对和处理。首先由于水利工程基础的土质较为松散，套管在下入后很容易出现松脱的情况，从而导致绕塞返浆问题出现。对此，在施工时应当对壁管进行严密观察，并用水泥袋封住孔口，防止绕塞返浆情况的出现。如果在做了此预防措施后依旧出现绕塞返浆现象，则需要利用浓浆进行灌注，并且需要配合间歇性灌浆施工安排。其次，如果各灌浆孔出现串浆现象，那么就意味着灌浆孔的密封性不够。一旦出现串浆现象，施工人员需要对串浆空进口进行严格密封，如果串浆现象发生于正在钻进的空中，那么施工人员必须立刻停止灌浆，等到孔内浆液凝固过后再进行灌浆作业。另外，如果灌浆时发现浆液渗漏，那么多半是因为钻孔吃浆量过多而导致的，在这种情况下可以通过间歇灌浆方式、原溢洪道回填、浓浆与粗砂配合灌注等方式，阻止浆液进一步渗漏。
（三）变浆标准
在水利工程基础防渗加固施工的帷幕灌浆施工时，需要根据实际施工情况变换浆液浓度等级。在变桨时应当按照由稀到浓的顺序主机进行变换，这样能够充分保障灌浆质量，有效提升水利工程基础防渗能力。通常来说，在灌注量已经超过300L或者时间达到30min后，压力与注入率仍旧没有发生明显改变，那么就需要变换等级更浓的浆液进行注入。在注入率超过30L/min的情形下，还需要结合实际工况确定是否需要进行越级变浆。
结束语：
在水利工程基础防渗加固施工中，帷幕灌浆技术得以广泛应用，并对提高工程基础防渗能力及工程安全稳定性有着明显作用。在进行帷幕灌浆施工操作时，应当严格依照施工流程及程序进行，不得随意进行变更。与此同时，还需要在灌浆过程中对施工质量检查孔、常见施工问题及变浆标准加以重视，根据实际施工情况进行合理处理。只有这样，才能充分保障施工质量，为水利工程的安全、稳定运行打下坚实基础。
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论文作者:艾辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：帷幕论文; 水利工程论文; 钻孔论文; 防渗论文; 浆液论文; 基础论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第32期论文;