摘要：南水北调中线一期工程叶县段工程3标渠道防渗帷幕灌浆位于桩号206+411～206+815，根据先导孔揭露渠底下分布有卵砾石层（层厚1.3m～11m），卵砾石的渗透系数为2.3×10-2～2.2×10-4cm/s，地下水高于渠底板，其主要任务是延长渗径,减少两岸来水,便于渠道干地施工。覆盖层帷幕灌浆成孔比较困难，灌浆过程中容易形成跑浆通道，施工管理及质量控制要求高。
关键词：南水北调；防渗帷幕灌浆；施工方法；质量控制
一、工程概况
叶县段工程3标渠道防渗帷幕灌浆位于桩号206+411～206+815，帷幕轴线为填方段堤脚线外2m沿渠道两岸平行于渠道轴线布置，设计为单排帷幕，垂直孔，孔距1m，分两序加密施工。本工程共完成钻孔737个，共计进尺11817.3m，其中粘土层3685 m，砂砾卵石层 8132.3m。
二、施工布置及工艺流程
（1）场地整平
本次施工在已填筑或开挖成型的渠堤外侧，用装载机对施工场地进行清理整平，浇筑20cm厚C10混凝土硬化场地，既保证了钻机平台稳固，利于钻孔垂直度控制，也为现场安全文明施工提供了较好的条件，并且可以提高孔口段灌浆压力。
（2）制供浆系统
在施工现场搭设1座集中制浆站，制浆站占地30m2，采用钢管结构水泥堆放平台，储灰能力为30t,配置2台NJ-600型的高速制浆机、2台1m3储浆桶和2台BW250/50泥浆泵制供浆。制备水灰比（重量比）为0.5：1的水泥浆，供浆能力200L/min。采用φ38mm输浆管路铺设至灌浆部位。
（3）水电布置
1、施工用水采用水泵抽取附近倒虹吸蓄水，不足时洒水车运水至试验区附近的蓄水池。
2、施工用电从渠道右岸的配电柜接引。
（4）排污系统
在制浆站附件布置一个二级沉淀池，制浆和灌浆过程中的所有污水经过沉淀池沉淀后，清水作为钻孔循环用水，废渣运至渣场。沉淀池结构尺寸2m*4m*1.5m。
（5）施工工艺流程
采取循环式灌浆法进行灌浆，射浆管距孔底不大于0.5m。灌浆方法采用孔口封闭法，施工流程为：定孔位→固定钻机→开孔钻进→灌第一段→镶孔口管并待凝→第二段以下分段钻孔、灌浆至终孔→封孔→迁移钻机。
（6）钻灌设备
帷幕灌浆孔、检查孔钻孔设备选用XY-2型地质回转钻机造孔；灌浆设备选用性能可靠稳定3SNS型灌浆泵和灌浆自动记录仪。
（7）灌浆材料
根据前期灌浆试验成果，帷幕灌浆采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥，细度要求比表面积≥300kg/㎡，受潮结块水泥不用于灌浆，并在使用前对质量作出鉴定，经监理工程师审查合格后用于灌浆。
三、帷幕灌浆施工
（1）钻孔
1、帷幕灌浆采用回转式钻机配硬质合金钻头钻进，为避免塌孔，采用泥浆护壁方法。先导孔孔口段为φ91mm，以下各段为φ76mm；常规帷幕钻孔孔口段为φ76mm，以下各段为φ56mm；质量检查孔的孔径为φ91mm。
2、帷幕灌浆孔开孔孔位与设计位置偏差不大于10cm，钻孔时保证孔向准确，孔深符合设计规定，孔底偏斜率不大于2.5%，并严格控制孔深20m以内的孔斜率。
3、一序先导孔钻孔尽量提高岩芯获取率，岩芯按地勘标准妥善保存，并进行地质编录。钻灌浆孔时对孔位、孔深、岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。
4、灌浆孔的施钻严格遵循灌浆程序，分序分段进行。
5、钻孔过程应进行记录，遇地层变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况，应详细记录。
（2）灌浆
1、灌浆孔采用小口径孔口封闭自上而下分段循环灌浆的方法灌浆，射浆管距孔底距离不大于0.5m。
2、灌浆第一段（孔口管段）单独先行灌浆并待凝3～4d，方可进行以下各段的钻孔灌浆工作。
3、除孔口管段灌浆需待凝外，其它各灌浆孔段一般可不待凝，特殊情况如遇大耗浆量等情况则要待凝，其待凝时间应根据具体情况确定。一般不少于48～72h。
4、灌浆浆液遵循由稀到浓的原则逐级改变。
5、灌浆压力按照表5-1执行，灌浆压力一律以孔口回浆管压力表读数中值为准。
6、灌浆尽快达到设计压力，但当注入率较大时，采用限流分级升压。
7、灌浆材料采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，纯水泥浆液灌注，浆液比级为3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五个比级，开灌水灰比为3:1。
8、灌浆结束标准：在规定的灌浆压力下，注入率不大于2 L/min后，继续灌注30 min，可结束灌浆。
（3）特殊情况的处理
1、大量耗浆孔段的处理：
① 遇有大耗浆量孔段时，首先应降低灌浆压力，减少其注入率，如吸浆量仍很大，而灌浆压力没有回升，地面又有漏浆的迹象，应采取措施堵漏，如漏浆量较大或压力仍未回升，则应停止灌浆，待凝48h后复灌。
② 复灌时，如注入率仍很大，仍应采取上述措施，必要时可掺用速凝剂、减水剂、中、细砂等。
③ 复灌时注入率逐渐减小，则应灌至正常结束。
④ 复灌时注入率较待凝前相差悬殊，且耗灰量很小，则应对该段扫孔灌浆，如扫孔后注入率仍很小，此孔灌浆即告结束。
2、冒浆、串浆孔段的处理：
① 在灌浆过程中，应经常注意观察灌浆孔周围是否有冒浆、串浆现象。
② 如有冒浆现象时，应首先降低灌浆压力，如降压无效，再将浆液逐渐变浓；如再无效，可视冒浆量与注入率而定，当冒浆量接近注入量时，再灌30min即可结束待凝，如冒浆量小于注入量的2/3，则继续灌注至结束，并采取表面封堵措施。
③ 如发现与邻孔串浆时，把孔深较浅的孔堵住，灌注较深的孔，待其结束后，再对被串孔进行扫孔灌浆。如条件允许可对两串浆孔段同时灌注。
3、灌浆工作必须连续进行，若因故中断，则：
① 尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。
② 中断时间超过30min时，应立即设法冲洗钻孔；如冲洗无效，则应扫孔重新灌浆。
4、灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：
① 低压、浓浆、限量、间歇灌浆；
② 浆液中掺加速凝剂；
③ 稳定浆液或混合浆液。
该段经处理后仍应扫孔，重新进行灌浆，直至结束。
（4）封孔
全孔灌浆结束后，以0.5:1的浆液采用全孔灌浆法进行封孔，压力采用该孔最大灌浆压力。
（5）质量检查
帷幕灌浆孔灌浆结束后，按监理指定的位置打检查孔，对灌浆质量及效果进行检查。
1、帷幕灌浆孔质量检查在该部位灌浆结束14d后进行，检查孔数量为灌浆总孔数的3%～5%。
2、帷幕灌浆孔质量检查孔孔径不小于φ91mm，对检查孔所采取的岩芯进行检查、观察有无水泥结石、裂隙充填状况、密实性及完整程度，进行岩芯编录，并对检查孔进行压水试验分析，并在压水前后进行综合测试，对比灌浆前后的效果。检查孔压水试验压力为灌浆压力的80%。
3、帷幕灌浆检查孔压水试验的合格标准为透水率不大于10Lu即认为合格。其它各段合格率应达到90%以上，其余不足10%灌浆段的透水率不超过1.5倍合格标准且不集中，即可认为合格，否则应由监理、设计、施工商量处理方案。
检查孔压水试验完成经监理人同意验收后进行封孔，封孔采用“全孔灌浆封孔法”。
（6）安全技术要求
1、作业人员统一劳保着装，持证上岗。
2、组织开展日常的“三工”活动和危险预知活动，组织定期和不定期的安全检查，加强隐患排查和整改。
3、施工道路平整、畅通，安全标志、设施齐全；施工现场入口处设置安全文明生产纪律告示牌，禁止无关人员进入施工现场。临边部位设置防护栏，并设置醒目的安全警示牌。
4、水、电、管线、通讯设施、施工照明等布置合理，标识清晰；所有施工用电必须规范，线缆必须架空，确保用电安全。
5、地质钻机在钻孔前必须固定好钻架、钻机。地质钻机转速过快，记录员及操作人员不得接近转轴、皮带等。
6、灌浆机操作人员不将手接近转动的皮带及运行的轴承。灌浆、输浆时检查管路是否完好，是否绑扎牢固，如有可能出现破裂的情况下，必须换上完好的管路才可进灌浆作业，以免脱管伤人。
（7）文明施工及环境保护
1、施工机械设备定点存放、材料工具摆放有序，车容机貌整洁，通道畅通。
2、管线布置整齐划一，杜绝跑、冒、滴、漏现象，杜绝长流水现象。
3、在施工现场设置排浆沟及沉浆池，沉浆池为水泥砂浆抹面砖砌体，分为一、二级沉淀池和清水池，水泥灌浆施工产生的废水废浆进入沉浆池经过沉淀后，清水循环使用，废渣运至弃渣场。
四、现场施工管理及质量控制
（1）灌浆材料控制
用于灌浆的水泥必须有出厂材质检验报告，并按规定送检，经工地试验室检验合格后方投入用。压力表等计量器具开灌前抽取用量的10%送有资质的计量检定测试所进行检测，各项技术指标均符合有关部颁规范与设计要求者才能用于生产。
（2）钻孔、灌浆设备控制
用于生产的钻机、灌浆泵、记录仪等必须通过监理组织的设备率定，率定合格的设备方能投入生产。为了避免因设备故障造成灌浆中断影响灌浆质量，按期对设备进行检查，经质检员、现场监理验收确认合格的设备才允许投入使用。
（3）工艺控制
1、实行工序验收制度。为了保证钻孔、灌浆施工全过程处于受控状态，施工过程中实行两级管理、三级质量检查的工作制度，即实行项目部、工程处两级管理，机班长或记录员初检、施工处质检员复检、项目部专职质检员终检三级质量检查。一般工序现场初检、复检、终检按技术要求和质量标准进行检查控制，监理工程师进行抽检；压水、灌浆主要施工工序经施工机组自检、施工处复检、项目部终检，监理工程师进行合格确认。
2、本工程覆盖层较浅，孔深一般在12m～16m，全孔一般分3～4段次，在造孔过程中，虽然采取了泥浆护壁方法，由于土层不稳定，加上钻孔过程长期浸湿，还是很容易造成塌孔、埋孔现象。现场需要叮嘱作业人员，适当控制钻机转速，减小钻杆对土层的扰动，在下设灌浆管时，要尽量的下到孔底。升压时要逐步提升，发现外漏点时要及时封堵。 帷幕灌浆施工现场各工序、各级质量检查均实施24小时监控，各级质检人员按要求在现场对孔位、钻孔深度、阻塞深度、灌浆压力、灌浆材料及浆液比级等进行监控，以孔段的质量保证单孔的质量，以单孔质量保证单元质量。
五、结语
叶县段工程3标渠道防渗帷幕灌浆历时三个多月完成，经过防渗帷幕灌浆处理后，透水率均达到了设计要求，整个灌浆效果良好，帷幕已成墙，地层渗透性显著降低,保证了渠道干地施工,灌浆达到了设计要求。本工程防渗帷幕灌浆施工工期短，效果较好，并且不占用渠道工作面，满足了工程的要求。
作者简介：秦杰（1988－） 中国葛洲坝集团基础工程有限公司，助理工程师
论文作者:秦杰
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：帷幕论文; 钻孔论文; 钻机论文; 浆液论文; 压力论文; 质量论文; 渠道论文; 《基层建设》2016年32期论文;