摘要：帷幕灌浆施工技术在水工建筑物防渗加固施工中具有良好的应用成效，并得到广泛的应用。本文结合长岭皮水库加固及扩容工程实例，对该水库大坝的帷幕灌浆施工技术进行了较详细的介绍，旨在为其他类似工程帷幕灌浆施工提供参考。
关键词：水库大坝；帷幕灌浆；施工技术；质量控制
0 引言
随着我国国民经济的快速发展，水库作为水利工程中的重要组成部分，在国民经济的发展中发挥着越来越重要的作用。水库具有供水、防洪、发电、灌溉等重要作用，若其存在质量问题，将会严重影响到水库功能效益的发挥，对人们的日常生活生产以及生命财产安全构成严重的威胁。而帷幕灌浆施工技术水平的高低直接关系到水库混凝土大坝的施工质量及安全，对其展开研究具有十分重要的意义。
1 工程概况
长岭皮水库加固扩容后正常蓄水位62.5米，相应库容1448万立方米，设计洪水位63.9米，校核洪水位64.8米，总库容1754万立方米，正常蓄水位水面面积112.7万m2，流域面积9.3km2，水库兴利库容1353万m3，大坝为防渗心墙大坝，坝顶高程66.5m，最大坝高30.9m，主坝坝顶长度641m，主要建筑物有主副坝、输水涵、提水管道、溢洪道、提水泵站及三座闸门闸室等，属于中型调蓄供水水库。
为保证大坝安全，设计对大坝坝基及左右岸山体进行帷幕灌浆。帷幕灌浆在防渗墙工程完成后再进行实施，采用“自上而下分段循环灌浆法”进行施工，灌浆材料为水泥浆。在施工过程中，按照分序加密的原则进行实施。由两排孔组成帷幕，按先下游排，后上游排的顺序施工。灌浆孔的布置方式为：0-62.56～0+025.0段排距为1.5m；0+025.0～0+375.0中间有防渗墙，排距为2.2m，孔距为3m。施工时，先进行测量放线，确定并标好孔位，先选Ⅰ序孔的1/3数量作为先导孔，通过做压水试验以检查设计帷幕的底线高程。帷幕灌浆顶线高程控制在防渗墙底以上5m，底线高程必须达到5Lu线以下5m以上。
2 帷幕灌浆施工过程简述
钻机就位，钻孔钻进至防渗墙底以上5m后，安装并固定护壁管。其后，按设计要求钻进至第一段底部，再对此段钻孔进行冲洗，直至回水澄清为止。冲洗压力按照灌浆压力的80%，且不大于1Mpa进行控制。最后，对此段钻孔进行灌浆。开灌时的水灰比按设计要求的3：1进行控制，根据现场情况由稀至浓逐级变换。上述工作完成后，继续钻灌下一段，直到达5Lu以下5m以上时才终孔。终孔条件要求在最大设计压力下（灌浆最大设计压力为2Mpa），注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，才可结束灌浆。施工过程中对每个钻孔的孔位、孔深、孔斜进行测量并做好记录，检查合格后方可封孔。封孔浆液的水灰比为0.5：1。当整个单元完成14天后，再进行检查孔施工。
3 帷幕灌浆质量控制
3.1先导孔
先导孔目的是结合施工，检查设计帷幕底板线高程。其做法是在先灌排的第1次序孔中用1/3的孔做先导孔，先分段做压水试验，压力3MPa，压水试验的稳定标准详见DL/T5148-2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，压水试验的单位吸水率ω>0.01L/(min.m.m)时，应继续钻进，段长及施工方法同上，直到ω<0.01L/(min.m.m)为止。待压水全部结束后，采用分段灌浆， 每段长5m。
3.2灌浆材料
（1）灌浆材料采用不低于32.5R或42.5R的硅酸盐水泥，也可采用普通硅酸盐水泥，其细度要求通过80μm方形筛的筛余量不大于5%。标号不明，性能不稳定的水泥禁止使用。
（2）灌浆用水泥应保持新鲜，受潮结块、超过保质期等不合格者严禁使用。并应分期分批进行品质鉴定。
（3）灌浆用水（包括钻孔、洗孔、压水及制浆用水）应符合拌制水工混凝土的用水要求。含油类、有机物及杂质的水不得使用。
（4）在灌注较大裂隙时，在浆液中可掺入适量的砂（掺入量一般不大于水泥重量的2倍），制成水泥砂浆，其强度等级采用M20，配合比按水：水泥：砂=0.5:1.2。砂的粒径不大于2.5mm，细度模数不大于2，含泥量不大于3%，有机物含量不大于3%。
（5）帷幕灌浆应采用集中制浆及输送浆系统，并采用强制式搅拌机。各种设备必须有备用件。高速搅拌机和时间不得小于30S，浆液应用比重计校准其浓度以符合设计要求。
（6）灌浆用的风、水、电系统应有专用管路，以确保灌浆工作顺利进行。灌浆管路应能随最大灌浆压力，并以不小于1.5倍的灌浆压力做耐压试验。
（7）制、输、灌各系统间应有可靠的通讯联络措施，以确保供浆和灌浆质量。
（8）制浆站输出浆液水灰比为0.5:1，其加料误差应小于3%。
（9）输浆站的输浆压力应控制在0.5～1.0Mpa，流速应控制在0.0～1.2m/s，以避免浆液的沉淀或凝结。
（10）输送系统的循环浆液如达到初凝时间，应予废弃，制浆站、中转站、输送浆系统管道内的浆液和水应用压缩空气排除干净，不得采用压力水排除。
（11）压力表指针的最大摆值不得大于灌浆压力的10%，否则应改用备用泵施工，同时检修灌浆泵直至指针基本稳定，才能用于灌浆。
（12）钻孔可根据设计要求选用机钻孔，机钻孔宜选用金刚石钻状造孔。
（13）灌浆泵的排浆量和拌和容量应满足灌浆吸浆量的要求，选用双层立式拌浆桶装置并安设过滤网。在整个灌浆过程中，应保证迅速、均匀、连续地拌和浆液。
3.3钻孔
（1）全部灌浆孔均镶注孔口管，孔口管孔径不小于73mm，孔口管长度为2.5m，镶注3天后方可开钻。
（2）钻孔孔径：灌浆孔开孔径为110mm，其余孔径为56-46mm。先导孔孔径与灌浆孔相同，检查孔孔径为91mm。
（3）灌浆孔分段：自上而下，第一段长2m，第二段2m，以下各段段长一般为5.0m，段长误差不大于20cm。钻遇断层、软弱夹层或产生坍孔，集中漏水时，应缩短段长，以3m为宜。先进行灌浆处理，待达到结束标准后，再进行下段的钻灌工作。
（4）钻孔深度与设计孔深误差不大于200mm。质量检查孔孔深应比所在部位灌浆孔孔深少2.0m。
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（5）每钻灌一段进行一次孔斜和方位角测量，尤其应注意上部20m范围内方位角的控制，如发现孔斜超过要求时，应及时纠正。
（6）钻孔在灌浆前应进行孔壁冲洗和岩石裂隙冲洗。冲洗时间为孔口回水澄清10min即可，但总的冲洗时间不宜少于30min。冲洗压力不大于本段灌浆压力的80%。岩石裂隙冲洗后24小时内应灌浆，否则应重新洗孔。
（7）钻孔结束时，待灌或灌完待钻时，孔口应妥加保护。
3.4灌浆
（1）具备下列条件才能进行帷幕灌浆：帷幕区及附近的溶蚀通道已封堵完毕。变形观测系统已经设置，并能进行观测。回填灌浆已经完成。
（2）水灰比控制：帷幕灌浆采用普通硅酸盐水泥，浆液的浓度应由衡稀到浓，逐级改变。浆液的水灰比（重量比）采用8:1、5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1九个级别。起始水灰比一律采用8:1，不取决于是岩石的透水率Lu的大小。
（3）孔口第一段至第三段灌浆压力分别为1Mpa、1.5Mpa、2Mpa，以下各段为3Mpa至终孔。
（4）从第四段开始，灌浆压力应尽快升至设计规定值，若遇到吸浆量大等原因，不能立即升到设计压力时，应遵循表吸浆量控制灌浆压力。
（5）灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时；或吸浆量不变，压力均匀上升时，灌浆应继续进行，不得改变水灰比。
（6）变浆标准：
当某一级水灰比的浆液灌入量超过400L/min时，而注入率或灌浆压力均无改变或改变不显著时，应改浓一级浆液灌注。当改变水灰比之后，如压力突增或吸浆量突减，应立即查明原因。
灌浆过程中如出现冒浆、漏浆时，应视具体情况采用降低压力、加浓浆液、表面封堵、嵌缝等方法加以处理。若漏的是水或稀浆时，可继续灌注：若漏的是浓浆时，应降低压力，直至漏浆停止，然后逐渐升压至原来压力继续灌注。若降压和变浓浆液均无效时，应停止注浆，进行待凝，待凝时间应大于4小时，如恢复灌浆之后，吸浆量接近于是零时，此段应作为不合格孔段，视具体情况处理。
（7）灌浆过程中如发生串浆时，宜采用下述方法进行处理：如被串孔正在钻进，应立即停钻。串浆量小于1L/min时，可在被串孔内通往水流，使水泥浆不致充填孔内。串浆量较大时，尽可能与被串孔同时灌注。但应注意控制灌浆压力，防止岩体抬动或边坡滑动等现象。当没有条件同时灌注时，应先封堵串孔，灌浆孔继续灌注。灌浆结束后，再打开被串孔进行扫孔洗净后再灌浆。
（8）在有涌水的孔段灌浆时，当涌水压力超过0.2Mpa时，一般应采用下列措施：灌浆前测定涌水压力和涌水量。尽量缩短灌浆段长。灌浆结束后，并浆时间不得少于1小时。待凝时间不得小于48小时。必要时，可在浆液中掺速凝剂。当涌水压力小于0.2Mpa时，可参照上述措施处理。
（9）灌浆工作必须连续进行，若因故被迫中断，应按下列原则进行处理，并做好记录。尽可能缩短中断时间，及早恢复灌溉。中断时间超过30min，应立即设法冲洗钻孔，如冲洗无效，则应在重复灌浆前扫孔。恢复灌浆时，开始使用8:1水灰比的浆液灌注。如吸浆量与中断前相似，即可采用中断前的水灰比；如吸浆量较中断前减少1/3以上，则浆液应逐级加浓。恢复灌浆后，如吸浆量较中断前减少1/2以上，且在极短时间内停止吸浆，则认为该孔（段）不合格。
（10）当吸浆量很大，灌浆难于结束时，一般可采用下列措施进行处理：当采用低压浓浆灌注无效时，可结合采用限流或间歇灌浆等措施。浆液中掺加水泥干料重量2%的水玻璃作速凝剂。灌注水泥砂浆。
（11）灌浆过程中，应每隔30min测定进、回浆比重一次，灌浆结束时也应测定浆液比重，并做好记录。
（12）灌浆孔最后一段灌浆结束后，应将孔内污物冲洗干净，并测量孔斜、孔深、方位角，经质检人员检查合格后方可封孔。封孔浆液的水灰比为0.5:1，灌浆压力为5Mpa。封孔用导管法，待水泥干缩后再用0.5:1水泥浆所不部分填满，方算全孔结束。
（13）灌浆结束标准必须同时满足下列两个条件：灌浆孔的吸浆量不大于0.4L/min，且持续时间不小于1小时。）达到设计最大灌浆压力的持续时间不小于1.5小时。
3.5 特殊情况处理措施
本工程帷幕灌浆施工中，对吸浆量较大的灌浆孔，及时报请监理工程师和设计代表到场研究，采取及时调换浆液配合比，换成浓浆，并适当降低压力等处理措施进行灌注，取得了较好的灌浆效果。
4 帷幕灌浆质量检查
（1）帷幕灌浆的质量应以分析压水试验成果、灌浆前后物探成果、灌浆有关施工资料为主，结合钻孔取芯等综合评定。
（2）帷幕灌浆检查孔的布置，由设计单位根据施工情况、工程部位的重要性确定。
（3）灌浆质量检查，应在该部位灌浆结束14天后进行。
（4）检查孔的钻孔与取芯及压水试验一律遵循DL/T5148-2001《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》的标准。
（5）检查孔一律采用不小于91mm双层岩芯管钻头钻进，其岩芯钻取率大于90%，岩芯应妥加保管并及时制成试件，其中部分试件须进行容重、抗压、抗拉、弹性模量及抗渗等项目的试验。
（6）压水压力为1.0Mpa，每10分钟读数一次，稳定流量持续1小时。
（7）经检查合格的检查孔，当设计单位需要作为观测孔使用时，必须妥善保护，其余均需按灌浆孔要求进行封堵。
5 结语
长岭皮水库加固及扩容工程大坝至今已投入运行多年，从运行期的观测情况分析，大坝帷幕灌浆达到了预期的效果，发挥了较好的经济效益和社会效益。综上所述，帷幕灌浆施工技术具有投资少、见效快、质量有保障等优点，在水库大坝施工中具有重要的应用价值。在水库大坝帷幕灌浆施工中，要结合工程的实际情况，合理设计帷幕灌浆施工方案，同时还要做好施工的质量检查和控制工作，从而确保帷幕灌浆施工质量，保障水库大坝的质量及正常使用性能。
参考文献
[1]魏连生,马骁,解永峰.水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工与质量控制[J].黑龙江水利科技.2014(04)
[2]李宏伟.水库大坝帷幕灌浆施工工艺分析[J].湖南水利水电.2015(04)
论文作者:蒋春辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/17
标签：浆液论文; 帷幕论文; 水灰比论文; 压力论文; 钻孔论文; 大坝论文; 水库论文; 《基层建设》2016年31期论文;