摘要：在水库的除险加固的施工中，帷幕灌浆以其实用性强的特点扮演着重要的角色。本文主要针对预埋帷幕灌浆管在水库除险加固施工中的应用展开了探讨，通过结合具体的工程实例，水库出现加固的应用作了详细的阐述，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：帷幕灌浆；水库；除险加固
当前我国许多水库出现了不同程度的病险情况，严重影响到了水库的安全、稳定运行，并对社会经济的发展及人们的生命财产安全构成了威胁。因此，对这些病险水库进行除险加固施工，确保水库的质量十分必要。在水库除险加固工程施工中，帷幕灌浆技术作为水工建筑物地基防渗处理的重要技术，得到了广泛的应用。
1 工程概况
某水库坝址所在区域地震活动频繁，活动强度较大，工程地震条件较弱，会对振动有显著的放大作用，使得周边发生地震时，震害较重。附近地区近年地震频繁，多次地震的破坏和地震波的冲击，使得坝体和坝基内伤严重，这种震害叠加效应也是坝体、坝基渗漏加剧的重要原因。加之坝址区基础地质结构复杂，坝肩、坝基及坝体渗漏严重，危及坝体稳定。
2 除险加固防渗处理设计
建坝时已对大坝基础进行了清基，坝体座于基岩上，岩性为白垩系下统高丰寺组（K1g）细～中粒长石石英砂岩夹泥岩以及侏罗系上统妥甸组上段（J3t2）紫红色砂泥岩互层，岩层走向与坝轴线近垂直，倾向右岸，倾角25～32°，受顺河断层影响，岩体完整性差，风化强烈，沿断层带两侧有加深风化趋势。受构造和风化作用等因素影响，坝址区岩层透水性分带较复杂。由于大坝的主要问题是坝体渗漏及坝基、绕坝渗漏，且大坝已经历三次处理，均未能彻底解决渗漏问题，除险加固为根治坝体及基础的渗漏问题，对坝体做混凝土防渗墙结合坝基、左右岸及绕坝渗漏进行帷幕灌浆防渗处理。
（1）混凝土防渗墙：防渗墙轴线与坝轴线平行，沿心墙轴线上游0.7米布置，与坝轴线间距1.7m，防渗墙全长208.8m，设计墙厚0.8m，直线布置，墙体深入弱风化基岩1～2m。防渗墙为塑性砼，28d抗压强度3～5MPa，弹性模量500～2000MPa，渗透系数小于1×10-6cm/s。砼防渗墙抗渗等级为S6。
（2）帷幕灌浆：为考虑坝基帷幕与混凝土防渗墙的整体性及连续性，帷幕轴线与混凝土防渗墙轴线重合，单排布置。左岸帷幕长度为148.5m，孔距1.5m，灌浆深度17.8～44.57米；河床段帷幕长度为84m，孔距2.0m，灌浆深度16.9～19.31米；右岸帷幕长度为114m，孔距1.5m，灌浆深度17.84～43.50米；合计218孔。帷幕总长346.5m。帷幕灌浆在坝身防渗墙内造孔采用预埋灌浆成孔法，埋管采用DN100mm、壁厚4mm的钢管成孔。
3 预埋灌浆管施工工艺
3.1 预埋灌浆管成孔比较
（1）拔管法：在混凝土防渗墙体浇筑时插入PVC管或钢管，浇筑结束后在一定时间内拔出PVC管或钢管成孔，这种方法具有速度快、节省费用等优点；缺点是与混凝土墙体浇筑施工干扰大，而且成孔率不高。
（2）预埋管法：在混凝土防渗墙体浇筑时预埋入PVC管或钢管成孔，这种方法将耗费一定的管材，造成工程费用较高等缺点；优点是成孔方便快捷，成孔率高，施工干扰小，节省工期。
（3）钻孔法：在混凝土防渗墙体达到一定的强度后采用地质钻机造孔，这种方法使用较为普通，但存在钻孔精度要求较高，不能节省工期，不能保证成孔质量，而且工程费用较高，造孔对防渗墙造成破坏较大。
综合以上三种成孔方法：水库采用预埋管法，埋管采用DN100mm、壁厚4mm的钢管成孔。既避免造孔对防渗墙形成破坏，又保证成孔率，提高了帷幕灌浆质量，以及节省施工工期。
3.2 成孔工艺
（1）防渗墙内埋管时按设计要求根据预埋灌浆管的间距、深度、防渗墙混凝土浇筑导管的布设要求，确定防渗墙槽段中需要埋设灌浆管的根数和位置。并沿轴线放设定位小桩。考虑到本次预埋灌浆管较深，埋管最大深度57.70m。为了消除因管体自身的垂直度及混凝土浇筑时混凝土的冲击力作用对管体定位的影响，不能采用“单根钢管埋设法”或“预埋塑料管法”，而采用各根钢管焊接成一整体桁架的“直接预埋钢管法”。水库两岸防渗墙槽段长4m，埋管孔距1.5m，河床段防渗墙槽段长6m，埋管孔距2.0m，详见下图：
（2）定位架的制作：为保证预埋灌浆管的偏斜率不超过设计要求，按防渗墙槽孔形状焊接制作辅助钢管定位的钢筋定位架，定位架沿预埋管深度方向上每5m设置一个定位架，防止墙体混泥土浇筑时混泥土料冲击预埋管使之偏斜，并加于校正，使预埋管的垂直度达到规范要求，底部定位架距孔底不大于2.0m。定位架由Φ20mm钢筋焊接而成，其结构尺寸根据单个槽孔的长度与宽度、预埋灌浆管的布设间距、孔数确定。
（3）桁架的制作：一个槽段中要预埋3根灌浆管，每根灌浆管由单根钢管焊接而成，而单根钢管不能在下设预埋灌浆管时临阵焊接，因此需要将三根预埋钢管焊接成一个桁架。桁架制作时，考虑单根钢管的长度为5m，可在此桁架的下部增设一个定位架，作为底部段桁架。单根钢管的接口处焊接3根长度30cm，直径20mm的竖向钢筋作为加强筋，以确保接口焊接处的强度。每个桁架上端焊接一个定位架，定位架的高度为0.5m，其侧面用Φ20mm光面钢筋相互竖拉和斜拉焊接成1个长方体形整体，以避免在下设过程中定位架脱焊或变形而影响预埋灌浆管的垂直度。为了每个桁架起吊时不变形，在每个桁架的下端焊接1根Φ16mm的钢筋，当每个桁架起吊后在孔口对接前将此根钢筋割去。为防止混凝土进入灌浆管内，管底端绑扎过滤管。
（4）预埋灌浆管的安放：预埋灌浆管桁架底段先期入槽，并稳妥地架立于孔口，其余段利用起重机或吊车起吊，与底段进行逐段对接。灌浆管接口处利用电焊机牢靠地进行焊接连接，当预埋灌浆管桁架对接完毕后，利用起重机或吊车进行整体下设。下设时要做到安全、平稳，对应好桁架在槽孔中的位置。遇到阻力时不得强行下放，以免桁架变形，造成管体移位，影响下放精度。全部预埋灌浆管下设完毕后，用3根Φ100mm钢管横跨槽孔分别与3根灌浆管焊接牢固，并对准设计灌浆孔位置固定在混凝土导向槽顶部。
（5）预埋灌浆管质量检测：灌浆管预埋结束后，使用4m长的Φ73mm岩芯管通过Φ50mm的钻杆连接分别下入3根预埋灌浆管中，该岩芯管可以达到设计埋管深度时，表明预埋灌浆管可以满足设计要求。
（6）预埋灌浆管失败。若预埋灌浆管偏斜过大，致使无法施工的灌浆孔，或施工中发生孔内事故和预埋管孔距过大，达不到设计要求，应在原孔旁重新钻孔灌浆或设加密灌浆孔。
4 预埋灌浆管帷幕灌浆施工
防渗墙段帷幕灌浆在防渗墙施工完毕，并在墙体混凝土强度达到70%以上，且相邻槽段混凝土强度达到50%以上时进行。防渗墙段钻孔时利用混泥土防渗墙作施工平台，采用150型地质岩芯钻机（钻头为89mm的金刚石钻头）施工，先将管内的橡胶球取出或将管内的混泥土扫除后再进行基岩段钻孔。
帷幕灌浆采用自上而下分段卡塞循环式水泥浆灌注，施工顺序：Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔。
（1）根据设计要求，用仪器放出帷幕灌浆轴线及里程桩号，用钢尺放设各孔定位小桩。
（2）应按要求造孔。造孔必须按序进行，一般要求2～3序。帷幕灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm。孔深需符合设计规定。帷幕灌浆孔应进行孔斜测量，发现偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施。
（3）灌浆孔（段）在灌浆前应进行钻孔冲洗（采用取粉管打捞沉淀），孔内沉淀厚度不得超过20cm。在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1Mpa时，采用1Mpa。
（4）灌浆孔的各灌浆段在灌浆前须进行简易压水，采用自上而下分段卡塞进行试验，压水试验采用单点法进行，灌前压水压力为规定孔口表压力的80％，灌后压水为灌浆全压力的80％，该值若大于1Mpa时，采用1Mpa。稳定标准按要求和规范执行。采用孔内静止地下水位推算全压力计算岩体透水率。
（5）帷幕灌浆采用自上而下分段卡塞循环式灌浆。射浆管伸入孔内距段底≤50cm，上、下灌段的重复搭接长度不小于50cm，严格按孔序逐渐加密施工，施工顺序为：Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔。施工工序为：造孔→洗孔→灌前压水试验→卡塞灌浆→至结束标准、待凝12h→钻开原灌段→灌后压水检查、合格后→施工下一灌段、不合格复灌→至合格为止。灌浆水会比、浆液变换标准、结束标准、特殊情况处理等
（6）在设计规定的压力下，当注入率小于0.4L/min时，继续灌注60min；或注入率不大于1L/min时，继续灌注时间不少于90min，灌浆可以结束。如灌浆接近结束而发生回浆变浓、不能达到结束标准时，应查明原因采取措施，视具体情况商定结束标准。
（7）特殊情况处理：灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
（8）帷幕灌浆质量检查应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。帷幕灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%。一个单元工程内，至少应布置一个检查孔。帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14d后进行。压水试验按水利行业标准《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31－2003）执行。
（9）帷幕灌浆质量压水试验检查，坝体混凝土盖板与基岩接触带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100%，且不集中，灌浆质量可认为合格。否则应由建设单位会同设计、施工单位商定处理方案。
5 结语
综上所述，在水库除险加固工程施工中，帷幕灌浆技术被广泛应用，并对水库渗漏及裂缝等病险情况的处理具有良好的施工效果。因此，我们需要严格按照施工技术要求进行施工，同时还要采取有效的措施对施工中出现的问题进行处理，加强对施工质量的控制，从而保障水库的正常、稳定运行。
参考文献：
[1]魏少灵.帷幕灌浆技术在水库除险加固中的施工应用[J].建筑工程技术与设计.2015（12）.
[2]谢鹏.帷幕灌浆在小型病险水库除险加固工程中的应用[J].湖南水利水电.2014（04）.
论文作者:黄允波
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
标签：防渗墙论文; 帷幕论文; 桁架论文; 水库论文; 混凝土论文; 钢管论文; 轴线论文; 《基层建设》2017年4期论文;