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摘要：水利工程是一项重要的社会基础设施，其对稳定社会及促进经济发展具有重要的作用。为了消除水利工程的安全与质量隐患，除险加固施工至关重要，其中常用到的是帷幕灌浆施工技术。在本文，笔者结合实例，探讨水利工程除险加固中帷幕关键施工技术的应用。
关键词：水利工程；除险加固；帷幕灌浆
一、工程概况
某水库处在长江流域，其基本概况见表1。
该水库的主要功能是灌溉和防洪，其灌溉农田面积为491.33hm2，保护耕地800hm2和人口0.84万人。为了充分发挥该水库的功能，要求在除险加固工程中引入帷幕灌浆施工技术，其施工流程如下：帷幕定位→标定孔位→设定抬动观测点与抬动观测装置→灌浆试验→Ⅰ序孔施工→Ⅱ序孔施工→Ⅲ序孔施工→灌浆施工结束14d后验孔→清理施工现场。
二、准备工作
（一）施工条件
1.在帷幕灌浆施工前，按设计要求测量放线，以确定帷幕位置和标定钻孔位置，并在指定的部位开展灌浆试验，然后编写灌浆试验成果报告，并报送监理单位；2.在钻孔位置的附近安设抬动观测点与抬动观测装置（见图1），注意在灌浆过程，抬动值不得比设计值大。
图1 抬动观测装置图
（二）帷幕灌浆设计
关于除险加固中的帷幕灌浆施工，其设计要点涉及防渗边界、帷幕灌浆孔距和压力，即：
1.防渗边界：（1）布置单排孔，并按Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ序逐孔加密灌注；（2）帷幕灌浆顶界的高程为2075.75m，即为设计洪水位；（3）延边孔侧的边界是设计洪水位与坝肩地下水位的交点，其中主坝防渗体长168m及其左、右岸的边界分别是左坝轴点向外延伸19.5m和右坝轴点向外延伸15.66m，副坝防渗体长213m及其左、右岸边界分别是左坝肩、右坝轴点向外延伸10.00m；（4）坝体渗透系数K≤1×10-4cm/s，坝基底界是弱风化不透水岩层及其透水率q≤10Lu。
2.帷幕灌浆的孔距与压力：（1）浆液扩散半径R=1.04m，即取1.0m；（2）孔距D=1.73m，即取1.50m；（3）坝土段最大灌浆压力为0.19MPa，即取0.2MPa，且在实际施工中，坝基与坝体结合段的灌浆压力为0.03-0.40MPa；（4）基岩段最大灌浆压力为0.57MPa，即取0.6MPa，且在施工中，可在基础灌段使用孔口套管，以使其闭浆压力≥0.25MPa；（5）坝土、基岩的灌浆压力分别为0.03-0.4MPa和0.05-0.60MPa。
（三）浆液配合比
帷幕灌浆水泥选择P•O42.5普通硅酸盐水泥；坝土段灌浆为黏土、水泥按3：1调配的混合浆；坝基于坝体结合段灌浆为黏土与水泥按1：1调配的混合浆；基岩段灌浆为纯水泥浆液，其水灰比分为0.5：1、0.6：1、0.8：1、1：1、2：1、3：1和5：1。
三、帷幕灌浆施工
（一）钻孔
用仪器定位Ⅰ序孔、用钢尺定位Ⅱ、Ⅲ序孔后，按灌浆程序分序分段施钻灌浆孔。其中，坝基岩石用清水钻进；坝体用干钻钻进。对于顶角＜5°或垂直的帷幕灌浆孔，应按下列条件控制其孔底偏差：孔深40、30和20m，其最大允许偏差为1.15m、0.8m、0.5m和0.25m。
（二）钻孔冲洗
钻孔冲洗的作业要点包括：一是用导管向孔中通入大流量的水流，并从孔底朝孔外冲洗钻孔，其中冲洗压力为灌浆压力的80%；二是在裂隙冲洗后，澄清10min，而单孔至少澄清30min及串孔至少2h；三是倘若澄清后的回水与既定要求不符，要求继续冲洗该孔段，以使孔中沉积物的厚度≤20cm；四是倘若中断时间＞24h，要求重新冲洗钻孔后再灌浆。
（三）压水试验
在裂隙冲洗后，采用“五点法”、“单点法”和“简易压水”开展压水试验，即：在灌浆前，逐一对灌浆孔开展简易压水试验；先导孔按从上到下的顺序分段卡塞，并开展单点法压水试验；依据《水利工程灌浆规范》，对帷幕灌浆的试验孔与检查孔开展五点法压水试验。在压水试验中，压水20min，并按1次/5min的频率读取压水流量，而计算流量选取最后的流量值及用透水率表示试验成果。
（四）灌浆施工
帷幕灌浆采用从上到下的孔口封闭循环灌浆法，并分三序灌浆及坚持逐步加密的原则。在帷幕灌浆时，要求明确下列要点：一是先灌注接触段，并待凝检查合格后，继续开展下部灌浆作业，注意基岩中接触段的长度＞2.0-5.0m；二是在已灌段底上方0.5m处塞上灌浆塞，以防漏浆；三是倘若孔口没有涌水孔段，则可在灌浆后不待凝，但若施工地区的地质条件较差，则最好待凝至少24h以上。待灌浆的注入率≤0.4L/min后，继续灌浆1h，亦或待注入率≥1L/min后，继续灌浆1.5h，即可结束灌浆。在灌浆结束后，先与监理单位一同验孔，并待验收合格后，采用全孔灌浆封孔法或分段压力灌浆封孔法封闭灌浆孔。
（五）特殊情况的处理
在帷幕灌浆施工中，倘若出现漏、冒浆等现象，应按需采取间歇冒浆、限量、限流、浓浆、低压、塞缝及表面封堵等方法处理；倘若出现串浆且串浆孔的灌浆条件好，则可同时灌浆及采用“一泵灌一孔”的方法，亦或塞住串浆孔，并在灌浆完毕后，先扫孔和冲洗，再继续钻孔灌浆；倘若灌浆中断，要求尽快恢复灌浆，而若冲洗无效或无法冲洗，要求重新扫孔灌浆，并使用开灌比级的水泥浆；倘若灌浆孔段涌水，要求在灌浆前测定涌水量和涌水压力，并按需选择处理方案；倘若灌浆段因注入量过大而难以结束，建议进行间歇、限差、限流、浓浆和低压灌浆，在浆液中掺入速凝剂，灌入混合浆液，并在处理结束后，先对灌浆段扫孔，再继续灌浆至结束；倘若灌浆压力激增或注入骤减，则在透水率大时使用浓浆液，而在透水率小时灌注5：1浆液，注意在注入率＞30L/min的情况下，可按需越级变换。
四、讨论
在水利工程除险加固中，帷幕灌浆质量检查的主要内容是分析检查孔的压水试验结果，并综合钻孔、取芯、灌浆资料及试验结果等进行评定，详见表2。
结合表2，主、副坝帷幕灌浆的透水率分别为2.4-8.0和0.4-6.0，与设计规定值基本相符，表明案例工程除险加固中的帷幕灌浆质量合格。
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论文作者:李英娟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：帷幕论文; 钻孔论文; 浆液论文; 水利工程论文; 压力论文; 坝基论文; 透水论文; 《基层建设》2017年第21期论文;