【摘 要】在水库工程施工过程中,除险加固是保证水库工程正常施工的关键手段和措施。文结合工程实际，就帷幕灌浆在水库除险加固中的设计方案及具体的施工方法进行简要说明，可供类似工程参考借鉴。
【关键词】水库大坝；帷幕灌浆；除险加固；施工技术；处理方法
随着我国社会经济的不断发展,水资源利用越来越紧张,使水库的作用日益凸显。虽然国内水库数量很多,但水库缺乏完善的运行系统,存在多种弊病和缺陷,多数处于带病运行。运行中的坝基渗漏问题尤为突出,严重制约水库经济、社会效益的发挥,甚至成为危及人民生命财产安全，因此，有必要针对其渗漏险情展开除险加固施工。目前，帷幕灌浆技术广泛地应用于水工建筑物的地基防渗处理中。在病险水库除险加固中,通过选择合适的施工方法,按照合理的技术参数,严格控制施工工序,帷幕灌浆可以取得明显的效果。
1 工程概况
某水库集雨面积5.5km2，相应库容508万m3，拦河坝为均质土坝，坝顶高程为129.65m，坝顶长度85m，坝顶宽3.5m，最大坝高15.4m，溢流堰堰顶高程为127.47m，设计灌溉面积0.26万亩，现状实际灌溉面积0.16万亩，属小(Ⅰ)型水库。建库之时大坝填筑是采用水中填土法，由于受当时条件所限，水库坝体填筑时，采用人工肩挑运土，夯锤人工夯实。由于填筑土料为砂性土，且压实质量很差，水库运行后大坝与坝基结合处多次出现渗漏。虽经导渗处理，但未彻底消除其安全隐患。因此，采用灌浆处理，增强坝体的稳定性和防渗能力，确保水库效益和安全。
2 帷幕灌浆加固处理设计
2.1 施工方案
通过地质勘察发现坝基砂砾石透水层很厚，加之坝基本身含水量高，所以地基处理的主要目的就是控制渗流。结合水文地质状况和处理方案比选认为，帷幕灌浆是效果最佳的防渗措施。其原理就是利用高速射流切割掺搅土层，改变原土层的结构和组成，并且灌人水泥浆或者复合浆形成凝结体，达到加固地基和防渗的目的。施工方法见图1所示。
2.2 灌浆孔布置
灌浆孔平面布置沿坝顶轴线方向布设2排灌浆孔，排距为2.0m，灌浆孔布置在坝顶轴线两侧，孔距为4m，2排钻孔呈梅花形布置，钻孔至坝体与原山体结合部以下2.5m，共布置灌浆孔52孔。钻孔施工采用分序施工原则，严格按照设计文件和设计图纸要求进行，钻孔位置和设计孔位偏差控制在10cm内，孔底偏差小于1/40孔深，在钻孔过程里面，进行孔斜测量。
3 帷幕灌浆施工前的准备工作
3.1 施工设备的选择
(1)钻孔设备
使用GY-1A型钻探机作为钻探机械设备，钻机是立轴式油压给进的高速岩芯钻机。该钻机主要使用于工程地质勘探采芯钻进或坝基灌浆造孔。使用柴油机作为动力设备，整个设备可靠性和安全性高。
(2)灌浆设备
土坝灌浆采用NJ-250型搅拌机及BW150-15型单缸活塞式灌浆泵，此灌浆泵具有注浆均匀、灌浆速度快、性能良好等优点，可以有效保证灌浆的施工质量。
3.2 灌浆材料
工程使用粘土作为土坝坝体灌浆的主要材料，为提升后期强度，加快浆液的凝固速度，需要在灌浆材料中加人适量的稀释剂和促进剂。掺加水泥的比例保持在15%左右。土料选择当地优质粘土，利用自卸车将粘土运输到施工现场；水泥采用普通硅酸盐水泥32.5R。施工用水就地抽取库内清水，能满足灌浆用水需求。
4 灌浆施工
4.1 灌浆施工工序
帷幕灌浆施工工序见图2。
4.2造孔施工
钻孔使用泥浆固壁循环或干法造孔法进行施工。钻孔深度为原山体和坝体结合位置以下2.58，要保证钻孔垂直，并做好钻孔记录工作和描述工作。
4.3 冲洗钻孔和压水试验
(1)冲水压力的确定
冲水压力为灌浆压力的80%，大于1MP?时取1Mpa。将灌压力的50%作为冲洗风压，大于0.5Mpa时取0.5Mpa。
(2)冲洗裂隙
当冲洗水至清澈后再冲洗10min，总冲洗时间要大于30min。对于回水不能满足澄清要求的孔位，要继续进行冲洗，保证孔中残留的沉积物厚度在20cm以内。对于刚刚完成灌浆的灌浆孔或者正在灌浆的灌浆孔，不允许冲洗裂隙。
对于地质条件比较复杂的地区要经过现场试验后确定是否需要冲洗帷幕段的裂隙以及如何进行冲洗。
4.4 灌浆
4.4.1 配制浆液
整个工艺流程的安排为顺坡成梯级布置，从堆土场至灌浆泵全面形成自流控制。浆液制取流程如图3所示。
4.4.2 浆液的质量控制
根据图3中的浆液制取流程，按照以下步骤控制浆液的质量:(1)选择质量良好的粘土；(2)使用高压水冲洗的方法将土块中的树根、粗砂等杂质清除干净；(3)过滤清除储浆池沉淀沙及漂浮腐植质；(4)定期清理储存砂浆；(5)利用比重计检测储浆筒中的浆液。
4.4.3 灌浆施工
(1)采用循环式孔底全孔灌注的方法进行灌浆，注浆管钻至孔深0.5～1.0m。开始灌浆之前，先使用稀浆进行灌注，经过3～5min钟后，增加泥浆的粘稠度。使用“少灌多复”的方法进行灌孔施工，两次灌浆的间隔时间要超过5d。使用错位灌浆、逐渐加密的方式进行灌浆，先进行第一序孔的灌浆，完成第一轮灌浆后，再进行第二序孔的灌浆。先完成上游排孔的灌浆，然后进行下游排孔的灌浆作业。
(2)灌浆压力控制在0.2MPa～0.4MPa之间。
(3)当灌浆浆液升到孔口后，重复灌注三次不再吃浆液后，对灌浆的饱满度、压实度进行检查，达到规定要求后停止注浆。
(4)每次完成注浆孔的灌注工作后，等到孔中的泥浆压实以后，再使用含水量适中的土料进行捣实，平至地面后进行封孔。
5 灌浆出现的问题及处理方法
在进行灌浆施工过程中，有很多无法预见的风险因素。例如停电、停水、地层漏浆等问题。如果不提前做好风险的防范工作，会导致施工风险增加。所以，制定一套合理的故障预控方案至关重要。一旦出现故障，可以及时找出应对方案，将风险造成的经济损失降到最低。
5.1 吃浆量过大问题的处理措施
当出现一次吃浆量过大的情况时，采用“少灌多复”的方法进行灌浆施工，要将每一次的灌浆量降到合适的数量，边灌边停，直到最终的灌浆量达到最终的灌浆标准后停止灌浆。
5.2 冒浆问题的处理措施
当坝顶和坝坡出现冒浆时，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土料回填夯实或用烂布封堵。钻孔周围冒浆，可采用适当水泥砂浆封堵处理而后再继续灌浆。
5.3 串浆处理
发现相邻孔串浆时，应加强观测、分析，如果使用的串浆孔的灌浆条件良好，并确认对坝体无影响，可以同时对多个串浆孔进行灌浆，需要注意的是，在灌浆过程中要按照特定的顺序进行灌浆，每个泵灌一个孔。如不宜同时灌注，可用木塞堵住串浆孔，然后继续灌浆。完成灌浆孔的灌注工作后，要先冲洗和清扫串浆孔，然后继续进行钻进和灌浆。
5.4 裂缝处理
在进行灌浆时，经常会遇到冒浆、喷浆和裂缝等问题。当出现冒浆问题时，要将浆液的浓度调的稀一点，调小灌浆的输送压力，降低输浆量来解决冒浆的问题。当灌浆时出现坍塌或者裂缝时，可以通过降低灌浆压力的方法进行控制。当坝面裂缝比较大时，要马上停灌进行检查，分析出现裂缝的原因，可以使用粘土回填夯实后在进行灌浆。对于塌陷的情况，一方面可以使用黏土补充好塌坑，另一方面可以采用增加泥浆浓度的方法来进行灌浆。
5.5 灌浆突然中断的处理措施
在进行灌浆的过程中，如果因为意外情况出现了灌浆中断的情况，要立即清洗钻孔，并尽快恢复灌浆。由于灌浆工作需要连续进行，如果整个冲洗过程被中断，要先清扫钻孔。恢复灌浆以后，使用和开灌水泥标号一致的水泥等级进行灌注。当由于灌浆段的水泥砂浆灌人过多影响灌浆时，需要使用速凝剂、混合浆液、稳定浆液灌人到浆液中。此外，限制流速流量、降低压力、间接灌浆也是非常好的处理措施。处理完成后，再次对钻孔进行清扫，并按照技术要求进行灌浆，当回浆浓度变大时，使用相同的水灰比新浆进行灌注。
5.6 不吸浆、只吸水孔段的处理措施
不吸浆只吸水主要表现为漏浆异常或漏水量异常等情况，而出现漏浆量异常或漏水量异常主要是因为从上到下使用分段式压水和钻孔的方式进行施工，然后在完成压水和钻孔施工后再次按照自下而上的顺序进行分段灌浆。正是因为这种不合理的施工方法出现了不吸浆、只吸水的情况。此外，再加上工程工期紧，为了赶工期，在没有对临近孔进行压水试验前就开始进行灌浆，导致临近孔出现外漏，致使漏浆量降低。因此，在施工过程中，要对临近孔进行灌浆压力试验，不允许全孔结束和从上往下钻孔压力后再进行分段灌浆，将以上两种施工不正确的施工行为排除后，就可以防止很多问题和风险。
6 结论
综上所述，帷幕灌浆在水库除险加固工程施工中,要求严格遵守设计要求,才能达到预期的工程防渗效果,使工程造价降低,解决大坝渗漏问题,避免水库因渗漏造成的很多风险,保护人民的生命财产安全。经除险加固后水库的运行状况看来，本工程中的帷幕灌浆施工设计方案及方法在处理坝体病害中具有优越性及实用性，具有一定的参考价值。相信经过在实际工作中不断地总结相关经验,灌浆技术也会进一步得到完善和改进,在水利工程中得到更加广泛应用,在相关工程领域中,充分发挥出其积极的作用。
参考文献：
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[3]王娟，王孝兰，胡锋.帷幕灌浆在施庄水库除险加固工程施工中的应用[J].房地产导刊, 2014(16)
论文作者:钟桂金
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/8
标签：钻孔论文; 水库论文; 浆液论文; 帷幕论文; 坝基论文; 方法论文; 工程论文; 《低碳地产》2016年7月第14期论文;