關于中小型水庫主壩帷幕灌漿施工技術探討

葛以宏

關于中小型水庫主壩帷幕灌漿施工技術探討

葛以宏

在水利工程的建設與管理中，堤壩防滲加固技術一直都是水利工程技術人員研究的重點問題。目前我國中小型水庫大多是20世紀五六十年代建造的，由于當時施工技術、施工設備和財力、物力有限的影響，造成了水庫在建造過程中存在著諸多的不足與問題。經過幾十年的運行，多數水庫在使用中出現了各種病害和問題，這就需要相關工作人員在工作中進行嚴格、全面的歸納和總結，使其中的各種問題都能得到有效解決。帷幕灌漿施工技術作為目前最為常見的水庫工程主壩滲透處理方式，其應用越來越廣泛，現對該技術進行淺要探討。

一、帷幕灌漿技術概述

帷幕灌漿施工技術是目前水庫工程中最為常見的一種施工技術方法和手段，是以巖石、沙礫作為主要基礎，用深孔灌漿的方法來構建一道連續防滲墻結構，從而保證工程整體的質量和防滲透性。在水庫工程施工中，帷幕灌漿技術是對帷幕頂部與混凝土閘底板進行全面、緊密的連接，而其底部則深入到相對不滲水的巖層之中，從而阻止或者減少水庫工程中地基滲水現象，從而保障水庫壩體結構的整體性和使用安全。

二、工程概況

1.工程簡述

化農水庫位于江蘇省盱眙縣西南山區王店鎮境內白塔河上游，總庫容為4131萬m3，工程建設內容為壩體防滲處理，防滲處理方式為多頭小直徑攪拌樁和高壓擺噴，其中多頭小直徑攪拌樁工程量為7791m2，高壓擺噴工程量為12604m2。

化農水庫大壩為均質土壩，壩頂路面為混凝土路面，壩長1250m，壩頂寬6.0m（含擋浪墻寬），壩頂高程65.48～66.22m，漿砌石擋浪墻頂高程65.17～66.03m，墻高 1.00m，全長1250m，最大壩高23.6m。迎水面干砌塊石護坡坡比為1∶4.0，背水面高程57.00m以上邊坡 1∶3.0，高程57.00～53.00m，邊坡1∶4.0。該工程高程系采用廢黃河高程系。

2.氣象水文

工程位于盱眙縣境內，地處北亞熱帶和南暖溫帶分界線上，四季分明，春季冷暖多變，夏季炎熱多雨，秋季涼爽濕潤，冬季干旱少雨。年日照時數平均為2208.4h，年平均氣溫14.6℃，最高氣溫40.8℃，最低氣溫-18.6℃，年平均霜期162d。年平均風速3.2~3.4m/s，多為偏南風和偏北風，最大風速為19.4m/s，瞬時最大風速為30m/s。

多年平均降雨量為980mm，歷年最大降雨量1684mm，歷年最小降雨量460.6mm，年內降雨量分配不均，6~9月占全年降雨量的70%，易澇易旱。年平均蒸發量1500mm，梅雨期20d，梅雨量平均200mm。自然災害主要有：水災、旱災、臺風、冰雹、寒潮、高溫、蟲災。

三、帷幕灌漿施工

1.帷幕灌漿施工范圍

基巖采用帷幕灌漿施工范圍：化農水庫樁號1+116～1+180段，灌漿孔為2排布置，孔距2.0m，灌漿壓力不小于0.5MPa，具體值根據試驗確定。

2.帷幕灌漿施工流程

帷幕灌漿主要施工工藝流程為：孔位布置—鉆機定位—鉆進第一段—第一段沖洗及壓水試驗—第一段阻塞灌漿—鑄孔口管—孔口管待凝—鉆進第二段—第二段沖洗及壓水試驗—第二段孔口封閉灌漿—鉆灌以下各段—終孔封孔。灌漿前要做好灌漿試驗、材料采購、制漿等工作；孔位布置后要進行放樣復測；終孔封孔要進行認真檢查。

3.灌漿材料

在工程施工中，每批采購的水泥、外加劑、摻和料等，均符合有關的材料質量標準，并附生產廠家的質量證明書。每批材料入庫前均按規定進行檢驗驗收，并及時將檢驗成果報送監理。

（1）水泥

水泥品種：選用普通硅酸鹽水泥42.5。

灌漿用的水泥必須符合規定的質量標準，不得使用超期和受潮結塊的水泥。水泥不應存放過久，出廠超過2個月的水泥不應使用。

（2）水

灌漿用水應符合相關規定，拌制水的溫度不得高于40℃。

（3）摻合料

經監理人批準，可在水泥漿液中摻入水玻璃等摻合料，各種摻合料質量須符合規定，其摻入量通過試驗確定。

（4）外加劑

在水泥漿液中摻入速凝劑、減水劑、穩定劑以及其他外加劑，各種外加劑的質量須符合規定，其最優摻加量通過室內試驗和現場灌漿試驗確定。

4.灌漿施工設備

（1）鉆孔設備

鉆機和鉆頭根據工程的地質條件選用，帷幕灌漿的鉆孔宜采用回轉式鉆機和金剛石鉆頭或硬質合金鉆頭。

配備足夠流量計、壓力表、壓力軟管、供水管及閥門等。

（2）灌漿設備

投入使用的灌漿泵性能與灌漿漿液的類型和濃度相適應，允許工作壓力大于最大灌漿壓力的1.5倍，壓力波動范圍小于灌漿壓力的20%，并有足夠的排漿量和穩定的工作性能，灌注純水泥漿液采用多缸柱塞式3SNS灌漿泵。

5.鉆孔

（1）所有鉆孔編號、孔位、孔深、孔徑、鉆孔順序、孔斜和分段等按施工圖紙要求和監理人指示或本技術條款規定執行。

（2）在鉆孔過程中進行孔斜測量，并采取措施控制孔斜，孔斜應符合規定。

（3）所有鉆孔的開孔位置與孔位誤差不得大于5cm。

6.基巖帷幕灌漿施工

（1）施工準備

現場測量放線；臨時設施的實施（供電、道路、工作棚、工作臺及材料庫等）；施工材料供應；施工設備試運轉。

（2）生產性灌漿試驗

為確定適合本工程地質條件的灌漿參數、灌漿工藝、工程投資，在灌漿作業開工前，編制詳細的試驗方案，監理人審批后進行生產性灌漿試驗。灌漿試驗結束后，對試驗成果進行分析，通過試驗選定合適的灌漿施工參數。

（3）灌漿作業順序

灌漿按分序加密的原則進行，分2個次序施工，先灌Ⅰ序孔，后灌Ⅱ序孔。

（4）灌漿壓力和灌漿方法

①灌漿時應對灌漿壓力進行控制，灌漿孔口壓力0.5MPa，采用自下而上灌漿法，即強風化巖內采用帷幕灌漿，全風化與強風化接觸面及壩基砂土與堤基接觸面采用接觸灌漿，壩體內采用塑性粘土球封孔。

②灌漿按分序加密的原則進行，該工程布置灌漿孔1排，孔距2.0m。

③灌漿孔的基巖段長度小于6m，可采用全孔一次灌漿法。

④帷幕灌漿段長度取5m，特殊情況下可適當縮減或加長，但不大于10m。

（5）接觸段灌漿

在與基巖的接觸段灌漿時，如遇大漏量（吸漿量大于50L/min），且較長時間（大于1h）吸漿量不見減少，又未發現冒漿現象時，應采取適當降低灌漿壓力和在漿液中摻加速凝劑的措施進行灌注，不用或盡量少用間歇灌漿和停灌待凝措施，以確保接觸段的灌漿質量。接觸段和注入率大的孔段應分級升壓。

（6）漿液水灰比和變漿標準

①按灌漿試驗確定或監理人批準的水灰比施灌，灌漿漿液由稀到濃逐級變換，漿液按水灰比分為六級，即5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1。漿液變換原則：當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，不得改變水灰比。

②當某一比級漿液注入量已達300L以上，或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率大于30L/min時，根據施工具體情況，可越級變濃。

（7）灌漿結束標準

①帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時，在規定壓力下，當注入率不大于1L/min時，繼續灌注90min，可結束灌漿；采用自下而上分段灌漿法時，在規定壓力下，當注入率不大于1L/min時，繼續灌注30min，灌漿即可結束。

②當長時間達不到結束標準時，報請監理人共同研究處理措施。

（8）灌漿孔封孔

①每個帷幕灌漿孔全孔灌漿結束后，會同監理人及時進行驗收，驗收合格的灌漿孔進行封孔。

②灌漿孔封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”，巖體內封孔材料采用100#水泥砂漿，壩體內封孔材料采用塑性粘土球并搗實。

四、結語

帷幕灌漿技術是水利工程施工中既經濟又行之有效的方法之一。隨著科技的不斷進步以及實踐的不斷發展，帷幕灌漿技術將會不斷改進完善并更好地應用于水利工程施工中，推進我國水利事業的快速發展■

（作者單位：淮安市河海水利水電建筑安裝工程有限公司 223001）