新疆水利水电勘测设计研究院勘测总队 新疆 昌吉 831100
摘要：水利水电工程大坝施工中应用较多专业技术，其中灌浆技术在大坝加固、防渗上效果显著，应用广泛。因灌浆技术专业性强、涉及的施工环节较多，对其应用进行研究，具有重要的现实意义。本文以水利水电工程大坝帷幕施工为例，探讨灌浆技术的具体应用，以供参考。
关键词：灌浆技术 水利水电工程 大坝施工 应用
大坝是水利水电工程的主要组成部分，施工质量直接影响整个工程的安全性及作用的充分发挥。大坝施工中，做好帷幕灌浆施工是整个施工的关键，应引起足够的重视，需施工单位从经济与技术上进行严格的论证分析。同时，认真落实帷幕灌浆技术施工管理工作，保证各施工细节落实到位，质量可靠。
一、钻孔施工
钻孔是灌浆作业的基础环节，质量是否符合规范、可靠直接影响灌浆质量。钻孔施工中应使用合理的钻孔方法，确定最佳的钻孔方向，为灌浆作业的顺利实施做好铺垫。
一方面，钻孔方法。水利水电工程大坝帷幕灌浆孔通常较深，因此，常采用回转式钻机进行钻进操作。另一方面，钻孔方向的控制。钻孔时作业时，如帷幕灌浆孔的垂直或顶角不足5°时，孔底偏差值应在规范要求的范围内，具体参数如表1所示：
表1 钻孔孔底最大允许偏差
当孔深超过60m深度时，孔底最大允许偏差值应结合工程具体情况，保证帷幕排数合理的情况下不能超过孔距。当斜孔的顶角超过5°，孔底最大允许偏差可基于表中数据稍微放宽，但方位角的偏差值应控制在5°以内。
二、钻孔冲洗
灌浆作业前应认真冲洗灌浆孔，将孔中铁砂碎屑、岩粉冲洗出来，防止阻塞裂隙通道口，给灌浆质量造成不良影响。冲洗钻孔采用的方法有高压冲洗、高压脉动冲洗、扬水冲洗。
高压冲洗指在洗孔过程中，使用较大压力，压实或向远处推移裂隙中的填充物，期间应避免岩石抬动变形。使用高压脉动冲洗时，使用80~100%灌浆压力进行5~10min的冲洗，而后将孔口压力降低至零，在反向脉冲流的作用下，带出裂隙中的碎屑。回水因含有较多碎屑较为浑浊，需不断重复的冲洗，直到回水变清后，继续进行10~20min的冲洗为止。扬水冲洗时先将管子下至孔底，上部与风管相连，而后通入压缩空气，使孔中的空气与水充分混合，因混合水体比重较小，会促使孔中的水向上喷出，碎屑也被带出孔外。
另外，为掌握围岩吸水情况，为确定合理的浆液浓度、泵压、泵量等提供依据，需在先导孔中按照自上而下的顺序分段做压水试验。所谓先导孔指为补充、核对水文地质资料，检验帷幕设计是否合理，在每一单位最先施工的灌浆孔。
三、灌浆施工
灌浆施工是水利水电工程大坝帷幕施工的核心，为保证施工质量，要求施工单位认真落实以下内容：
首先，合理安排灌浆孔施工顺序。大坝岩石基础帷幕灌浆施工一般按照单排孔、两排孔、三排或多排孔的顺序施工。其中单排孔施工时，按照第一次孔距8m，第二次孔距缩小4m，第三次孔距再缩小2m的方式施工。两排孔施工时按照先下游排孔、后上游排孔的顺序钻进。三排或多排孔施工时，按照下游排孔、上游排孔、中间排孔的顺序钻进。
其次，掌握不同灌浆方法施工细节。灌浆方法分为全孔一次灌浆、全孔分段灌浆，究竟采用何种方法施工需要根据大坝所处的地质条件，灌浆目的以及灌浆孔深进行选取。当孔深较浅，未超过6m，渗漏较小、岩石完整、地质条件良好的情况下，可考虑使用全孔一次灌浆法施工。当灌浆孔较深，为保证灌浆质量可考虑将灌浆孔分为若干段施工。灌浆方法有：自上而下、自下而上、综合分段灌浆。当裂隙发育、孔壁稳定性差、岩石破碎时可使用自上而下分段灌浆法，灌注孔口段时应在孔口处塞灌浆塞。孔口段以下灌注作业时应将灌浆塞深入孔中，将其卡塞在与顶部靠近的位置，如无法卡塞应上移灌浆塞。当裂隙渗透性不大、不是很发育、岩石坚硬完整时，可采用自下而上分段灌浆，即，待钻孔一次钻进全孔深后，将灌浆塞下入孔内，按照自下而上的顺序逐段进行灌浆作业。综合分段灌浆法是自上而下、自下而上灌浆法的融合，即，将孔划分成若干综合段，各综合段又划分若干灌浆段。从全孔来看为自上而下顺序灌浆，在综合段中为自下而上灌浆。
再次，选用合理的灌浆压力。大坝帷幕灌浆作业中灌浆压力是重要参数，施工中既要保证灌浆压力大小选用的合理性，又要做好灌浆压力的控制。选用灌浆压力时应注重考虑的内容有：以地层结构不发生少量、局部的破坏为选取灌浆压力应遵守的原则。同时，通过公式、试验或经验，确定灌浆压力值，并在作业过程中灵活调整，以保证最佳的灌浆质量。控制灌浆压力可使用一次升压法、分级升压法。当岩石较完整、坚硬，裂隙发育不严重、透水性不大时，可采用一次升压法。但需要注意的是：裂隙的吸浆量不能过大，否则会导致浆液的浪费。当吸浆量、基础岩石透水量较严重时，可采用分级升压法控制灌浆压力，即，使用最低一级的压力进行灌浆作业，当吸浆量减少时，升高压力，待吸浆量再次减少时再升高一级压力，直到最高压力达到规定压力为止。一般情况下，将分级分为三级为宜。另外，浆液的配合比会给灌浆质量产生较大影响。考虑到工程所用材料性能、品种以及防渗要求不同，应通过试验确定浆液各材料的配合比例。灌浆作业应做好浆液浓度的控制，先使用稀浆将小洞、细缝灌好，而后使用浓的浆液进行灌浆。通常当灌浆段含有较多的裂隙时应适当延长稀浆的灌注时间。当灌浆段含有较多宽度较大的裂隙时应尽快更换浓浆液，并延长浓浆液的灌注时间。
最后，做好封孔处理。采用自上而下灌浆法施工时，在规定压力下注入率不足0.4L/min时，继续进行60min的灌浆便可结束。当采用自下而上分段灌浆时继续灌浆时间可缩短至30min。每个灌浆孔完成灌浆作业后应使用水泥砂浆或较浓的水泥浆回填密实。灌浆结束两周后通过检查孔，检查灌浆质量以及相关参数是否符合规范要求。
四、结论
水利水电工程的大坝帷幕施工常应用灌浆技术，为保证灌浆作业质量，要求施工单位做好帷幕灌浆技术各环节研究，把握各环节施工的重点与难点，确保各环节施工质量满足规范与设计要求。本文通过研究得出以下结论：
（1）大坝帷幕灌浆作业前应认真分析地质状况，明确帷幕灌浆技术施工规范及施工参数，做好施工交底，确保施工人员明确施工的关键点，自觉、认真落实施工工作。
（2）大坝帷幕灌浆施工包括钻孔、钻孔冲洗、灌浆、封孔等环节，要求施工单位做好各环节质量控制，确保施工参数满足规范要求，为大坝后续施工工作的顺利进行奠定坚实基础。
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论文作者:季晓东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/29
标签：大坝论文; 钻孔论文; 作业论文; 帷幕论文; 压力论文; 裂隙论文; 浆液论文; 《防护工程》2018年第4期论文;