某工程繞壩滲漏帷幕灌漿質量控制措施研究

耿 忠

(綏中縣水利技術推廣站，遼寧 葫蘆島 125200)

某工程繞壩滲漏帷幕灌漿質量控制措施研究

耿 忠

(綏中縣水利技術推廣站，遼寧 葫蘆島 125200)

通過龍屯水庫除險加固工程帷幕灌漿施工案例，針對具體的巖石地質條件，采取適合的工藝流程及灌漿壓力、灌漿方法，并提出具體的帷幕灌漿質量控制措施方法及加強施工管理控制措施。主要包括加強日常的質量控制與工程項目易出現質量問題重點部位和工序，關鍵部位、特殊施工工序的質量控制。只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術參數，嚴格控制施工工序，灌漿質量就會有保證。

除險加固；帷幕灌漿；質量控制；工藝流程

1 工程概況

龍屯水庫是一座以防洪灌溉為主，兼有養魚等綜合效益的大Ⅱ型水利樞紐工程。水庫竣工后未進行驗收，直接交付龍屯水庫管理處運用。2004年省水利廳以及相關水利部門組成專家組對龍屯水庫進行了安全鑒定，結果為Ⅲ類水庫，存在的主要問題是：壩頂高程及溢洪道泄洪能力不能滿足防洪設計的要求；大壩護坡多處塌陷；左壩肩存在繞壩滲漏，滲漏量有逐漸增加的趨勢；溢洪道混凝土表面破損嚴重，閘門、啟閉設備陳舊老化；輸水洞進口漏水、進口閘門銹蝕，洞身破損嚴重等。水庫存在的諸多隱患直接威脅下游的沈山鐵路、京沈高速公路、京沈高速鐵路等重要公共基礎設施及5個鄉鎮、近20萬人口和15萬畝耕地的安全。

2 左岸壩肩巖石地質條件

根據現場地質調查及物探工作成果，在水庫主壩及左壩肩部位沒有較大的斷裂構造存在，但受到區域地質構造作用的影響，在左壩肩部位，基巖巖體破碎，構造節理裂隙密集發育。各組節理裂隙的貫通性強，多呈張開狀，巖體呈碎塊狀，其完整程度屬破碎，巖體結構類型為碎裂狀結構，局部呈散體狀。發生繞壩滲漏的范圍為防滲斜墻西側灰綠巖侵入帶至S3鉆孔部位。

3 左岸壩肩帷幕灌漿施工

根據設計要求，對左壩肩存在的滲漏采取帷幕灌漿處理，防滲長度238.7m，灌漿方式為雙排，孔距、排距2m，帷幕底至中風化下限以下5m。

3.1 單孔灌漿施工工藝流程

定孔位→鉆機就位(水電線路準備完成)→分段成孔(鉆孔達到灌漿段要求深度)→沖洗鉆孔(洗孔質量達到規范要求)→注漿管道、孔口封閉器安裝→壓水試驗(壓力、滲流穩定) →配置漿液(配制相應漿液水灰比)→壓力注漿(終灌結束標準)→灌注機械、管道沖洗。

3.2 灌漿壓力和灌漿方法

灌漿孔均按分三序加密的原則進行施工，采用孔口封閉、自上而下分段鉆灌，一般不待凝，漿液孔內循環的灌漿工藝[1]。灌漿壓力按設計要求確定，灌漿壓力應盡快達到設計值，接觸段和注入率大的地段應分段升壓。帷幕灌漿：各段長度為5m，最后一段<6m時可一次灌注。灌漿中，射漿管管口距孔底≤50cm。壓力以孔口回漿管壓力為準，壓力讀數讀峰值。壓力表指標擺動范圍應小于灌漿壓力的20%。通過調整回漿管閥門來控制灌漿壓力，使之灌漿壓力與設計壓力一致。

漿液與漿液變換時應注意3個方面：①普通水泥漿液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6個等級；②應按灌漿試驗確定的或監理人批準的水灰比施工，灌漿漿液應由稀到濃逐級變換。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升高時，不得改變水灰比；③當某一比級漿液注入量已達300L以上，或灌注時間已達1h，而灌注壓力或注入率均無顯著改變時，應更換濃一級水灰比漿液灌注；當注入率>30L/min時，根據施工具體情況，可超級變濃 。

孔口封閉灌漿法應滿足下述條件后結束：在設計壓力下，注入率≤1L/min時，延續灌注時間≥60min灌漿即可結束。當長期達不到結束標準時，報請監理人共同研究處理措施或將處理方案報給監理人審核。灌漿結束后清理、清洗灌漿器具。

帷幕灌漿在設計壓力下，當吸漿量<1L/min，持續至結束灌漿標準后1h，可結束灌漿工作。全孔結束，并經檢驗合格后，采用全孔灌漿封孔法，即封孔時采用0.5∶1濃漿置換孔內稀漿，然后按該段灌漿壓力全孔純壓灌注1h。

3.3 特殊情況處理

特殊情況處理共包括以下6個方面：

1)灌漿過程中，灌漿壓力或注入量突然改變較大時，立即報告監理人，共同查明原因，采取相應措施處理。按監理人指示每隔15～30min測記一次漿液濃度,當發生回漿失水變濃時，換用相同水灰比的新漿進行灌注，若效果不明顯，延續灌注30min，可停止灌注或按監理人指示執行。對冒漿、漏漿問題，視具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、間歇灌漿等方法處理;發生串漿，采用一泵灌一孔，同時灌注。

2)施工中必須采用一切措施防止灌漿中斷，若中斷，盡快恢復灌漿，否則立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿[2]。若無法沖洗，則掃孔后復灌。掃孔恢復灌漿后，使用開灌比級的水泥漿灌注，若注入率與中斷前的相近，采用中斷前的比級水泥漿灌注，反之則逐級加濃繼續灌注。

3)對孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據涌水量情況，監理人的指示可選用下述方法處理：①縮短段長，對涌水段單獨灌漿；②相應提高灌漿壓力；③灌漿結束后采取屏漿措施，屏漿時間≥1h；④閉漿，閉漿結束后待凝48h；⑤必要時，可在漿液中摻加適量速凝劑、膏狀漿液。

4)灌漿工作應進行，如因故中斷盡早恢復灌漿，恢復灌漿時，使用開始水灰比的漿液灌注，如注入率與中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注。如恢復灌漿后，注入率較中斷前減少很大，或在短時間內停止吸漿，報告監理人，按監理人指示進行處理。

5)對注入量大，灌漿難以結束的孔段的，采用降壓、濃漿限流、限量、間歇灌漿或漿液中摻加速凝劑等方法處理，實施前報告監理人，經監理人批準后方可實施。

6)如遇注入率大、灌漿難以正常結束的孔段時，暫停灌漿作業，對灌漿影響范圍內的地下洞井、岸坡、結構分縫、冷卻水管等進行徹底檢查，如有串通，采取措施后再恢復灌漿，灌漿時可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時亦可摻加適量速凝劑灌注，該段經處理后待凝24h，再重新掃孔、補灌。其灌漿資料及早報送監理，以便根據灌漿情況及該部位的地質條件，分析、研究是否需進行補充鉆灌處理。

4 質量控制措施

4.1 組織管理控制

1)提高質量意識：帷幕灌漿是隱蔽工程，施工質量控制的好壞與領導和作業人員的思想行為意識有很大的關系，必須領導重視、提高施工人員的思想認識和質量意識，樹立“施工質量第一，成本控制服從工程質量”的觀念，才能按照設計技術要求控制施工。

2)施工監督管理：項目部指定專門的施工技術人員現場值班，進行技術指導和施工過程監督，防止施工過程中的不規范行為，杜絕弄虛作假行為。

3)責任制管理：施工人員實行作業面負責管理，作業人員實行崗位負責制，并簽訂質量安全生產責任書，做到有獎有罰，重獎重罰。

4.2 工序過程控制

本工程帷幕灌漿設計2排，分3序施工，施工時必須堅持：先下游排，后上游排；先施工Ⅰ序鉆孔灌漿完成后才能施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔；先試驗灌漿，后工程灌漿的施工原則。施工時按分序加密孔內循環法，分序、分段施工。后序孔施工必須在先序孔施工超前30m之后進行。

4.3 鉆孔施工質量控制

4.3.1 孔位控制

采用一次測量放樣，不同孔序不同標示，施工鉆機就位安裝水平、立軸垂直復核的方法。鉆孔孔位偏差≤5cm。

4.3.2 鉆孔灌漿段長控制

一般按設計灌漿段長5m分段進行施工控制。當灌漿施工過程中，發現滲漏量大，超過灌漿設備生產能力時，采用調整縮短灌漿段長的方法進行分段鉆孔灌漿施工。

4.3.3 鉆孔孔斜控制

鉆孔孔隙率要求控制在1%左右，最大不超過1.5%的施工控制方法。采取鑲鑄地錨緊固鉆機底盤的措施，使鉆機在正常運轉過程中始終處于平穩狀態；采用合理的鉆進方法和工藝技術參數，包括準確定向、采用加長鉆具、控制機械鉆速、不使用彎曲的鉆桿等；特別是在破碎地層，鉆機不盲目開高轉速，應適當降低鉆壓。鉆具級配要合理，以減少鉆具與孔壁的環狀間隙，從而減少鉆具的徑向振動，減少孔斜；正確控制壓力，適量給水，不使用過大的泵量鉆進，以免鉆具產生脈動，將鉆進的震動減少到最低程度；孔斜測量一般每段進行1次孔斜測量，及時了解鉆孔軌跡；一旦發現鉆孔超偏，盡快采取措施予以處理。

4.3.4 鉆孔深度控制

本工程設計灌漿帷幕底至中風化下限以下5m，為保證帷幕灌漿的施工質量，鉆孔灌漿深度滿足以下要求：①設計施工圖紙要求深度；②在設計地勘孔的基礎上，每個單元工程施工1個地質先導孔，通過取芯確認進入中風化基巖的深度高程，最終確定鉆孔灌漿深度。

4.4 鉆孔沖洗及裂隙沖洗控制

鉆孔沖洗采用單孔沖洗。根據地質情況結合現場灌漿試驗成果和監理人的指示，采用壓水沖洗、壓力脈動沖洗或風水聯合沖洗，通過有效沖洗，從而保證灌漿質量。沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，沖洗風壓采用50%灌漿壓力，最大采用0.5MPa。裂隙沖洗沖至回水澄清后10min結束，且總的時間要求，本孔≥30min，串通孔≥2h。對回水達不到澄清要求的孔段，繼續進行沖洗，孔內殘存的沉積物厚度≤20cm。當鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結束<24h時，不得進行裂隙沖洗。灌漿孔(段)裂隙沖洗后，該孔(段)立即連續進行灌漿作業，因故中斷時間間隔超過24h者，在灌漿前重新進行裂隙沖洗。

4.5 壓水試驗控制

壓水試驗的目的是根據壓力與流量的關系確定巖體滲透性，從而了解灌漿的灌入量，為施工原材料準備提供依據。壓水試驗在裂隙中沖洗后再進行。帷幕灌漿的檢查孔，采用“五點法”、“單點法”壓水試驗；帷幕灌漿的各灌漿孔段進行“簡易壓水”，即時間為20min，每5min測讀1次壓入流量?！拔妩c法”、“單點法”壓水試驗采用自上而下分段鉆孔、分段壓水、分段灌漿(檢查孔除外)的方法進行，分段長度同灌漿段長度;同時必須符合DL/T5148—2001附錄A及SL251—2000有關要求。帷幕灌漿的先導孔每個單元布置1個。帷幕灌漿的檢查孔按總孔數的10%控制，但每個單元必須有1個檢查孔。

4.6 灌漿試驗控制

灌漿前，先結合工程施工作灌漿試驗，包括漿液試驗和現場灌漿試驗，通過對不同水灰比、材料、施工程序和方法進行灌漿試驗，檢查灌漿效果，確定灌漿參數，指導灌漿施工，灌漿試驗的參數按技術規范及監理工程師的批示執行。在灌漿前28d提出試驗大綱，報送監理審批，試驗成果經監理批準后方可實施灌漿施工。

4.7 原材料質量控制

灌漿使用≥P.O42.5普通硅酸鹽水泥，灌漿的水泥細度要求通過80μm方孔篩，其篩余量≤5%。 水泥使用前由質檢人員分批次隨機抽樣和監理工程師指定抽樣，送交有相應檢測資質試驗室進行檢測，其性能須滿足設計要求，對檢驗不合格的原材料嚴禁使用。取樣頻次按《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》DL/T5148—2001執行。

4.8 灌漿漿液質量控制

帷幕水泥灌漿采用高速攪拌機制漿，攪拌時間應>30s；設計水泥漿液水灰比(重量比)采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6個等級；漿液的配制必須按照設計孔序的開灌水灰比進行配制，漿液比重用比重計進行檢測。

4.9 灌漿施工質量控制

質量控制包括以下幾方面：

1)第一段采用Φ89mm灌漿栓塞灌漿，灌漿完畢，將孔內漿液置換成0.5∶1的水泥漿，安裝Φ76mm孔口管，待凝等強。

2)第一段孔口卡塞灌漿前檢查膠球等是否完好，射漿管管口距孔底≤50cm。

3)孔口封閉灌漿前檢查封閉器是否密封，伸縮管是否活動。

4)檢查漿液水灰比是否符合灌漿試驗確定的或監理人批準的開灌水灰比。

5)灌漿壓力控制：①帷幕灌漿壓力盡快達到設計值，接觸段和注入率大的孔段分段升壓。升壓時控制注入率，密切關注抬動值；②灌漿前對被灌漿的質體作充分的壓力控制分析，地層容許灌漿壓力一般與地層的物理力學指標有關，與灌漿孔段位置、埋深、灌漿材料、工藝等因素也有一定相關性；③灌漿過程中，根據灌段巖體的情況確定灌漿壓力的升壓方式，一次升壓法或分級升壓法；④帷幕灌漿壓力按回漿管壓力進行控制。

6)漿液變換控制。灌漿漿液水灰比按現場灌漿試驗后確定，或監理人批準的水灰比施灌。漿液比級由稀至濃，逐級變換。具體原則如下：①漿液灌注時間必須符合設計及規范要求，在灌漿壓力保持不變，注入率持續減小時，或當注入率不變壓力持續升高時，不得改變水灰比；②當某一比級漿液的注入量達300L以上或灌注時間達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著(<85%)時，改濃一級；③當注入率>30L/min時，可根據情況越級變濃；④每次變漿時必須檢測合格后才能計算下次灌漿時間。

7)灌漿過程中，隨時測量進漿和回漿比重，灌漿結束時亦測定漿液比重。

8)設計壓力下，注入率≤1L/min時，延續灌注時間≥60min灌漿，可結束灌漿，進入下一段的施工。

4.10 封孔質量控制

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，驗收合格的灌漿孔才能進行封孔

2)將導管下入到鉆孔底部，用灌漿泵向導管內泵入水灰比為0.5∶1的水泥漿，水泥漿自孔底逐漸上升，再將導管徐徐上提，并保證導管底口始終保持在漿面以下，使孔內余漿或積水全部頂出，直至孔口返出濃漿為止。然后將灌漿塞塞在孔口，使用水灰比0.5∶1的水泥漿進行純壓式封孔灌漿1h。

3)如果在封孔灌漿時注入量>1L/min時，按照正常灌漿過程進行灌漿，直至達到結束條件。

4.11 帷幕灌漿質量檢查控制

應注意以下8個方面：

1)帷幕灌漿質量檢查以檢查孔五點法壓水試驗成果為主，結合對施工記錄、成果資料和檢驗測試資料的分析，進行綜合評定。

2)按監理人指示布置檢查孔，其鉆孔位置選在：①帷幕中心線上；②巖石破碎、斷層、大孔隙等地質條件復雜的部位；③末序孔注入量大的孔段附近；④鉆孔偏斜過大的部位；⑤灌漿情況不正常以及分析認為帷幕灌漿質量有問題的部位。

3)帷幕灌漿檢查孔的數量為灌漿孔總數的10%，1個單元工程內至少布置1個檢查孔。

4)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗在該部位灌漿結束14d后進行。在灌漿結束后7d或監理人指示的時間內，將有關資料提交監理人，以便擬定檢查孔位置。

5)帷幕灌漿檢查孔按本技術條款的規定提取巖芯。

6)帷幕灌漿的封孔質量應逐孔進行檢查。

7)工程質量的評定標準為：合格率≥90%。不合格試段的透水率不超過設計規定的150%，且不集中，灌漿質量可認為合格。否則，應按監理人的指示或批準的措施進行處理。

8)帷幕灌漿檢查孔在壓水試驗結束后按自下而上分段法進行灌漿和封孔。

5 結 論

龍屯水庫除險加固工程帷幕灌漿施工過程中，嚴格按設計和施工規范要求控制施工質量，灌漿質量得到了很好的控制，累計完成帷幕灌漿孔240個，鉆孔進尺6496.7m，檢查孔25個，鉆孔進尺626.6m，檢查孔壓水實驗Lu在1.3～4.45Lu ，小于防滲標準5Lu，檢查孔壓水實驗結果均滿足設計要求。

土石壩繞壩滲漏可采用帷幕灌漿進行防滲處理，只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術參數，嚴格施工工序控制，灌漿質量就會有保證。隨著帷幕灌漿技術在水庫除險加固工程中逐步推廣應用，施工經驗的總結和積累，灌漿技術更趨成熟完善。

[1]李明.壩基帷幕灌漿施工質量控制與管理措施[J].北京農業,2012(21):214-215.

[2]仇道健.小浪底4號灌漿洞帷幕灌漿施工質量控制措施[J].探礦工程,2001(S1):132-134.

1007-7596(2014)03-0085-04

2013-12-16

耿忠(1970-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水利工程建設管理工作。

TV543.5

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