水庫大壩帷幕灌漿施工工藝分析

李宏偉

（遼寧省水利水電勘測設計研究院 沈陽市 110006）

1 工程概述

小灣水庫位于云南省西南部瀾滄江中游河段，工程以發電為主，兼有防洪、灌溉等功能。小灣水庫具有不完全多年調節能力，屬于瀾滄江中游河段規劃八個梯級中的第二級，也是瀾滄江中游河段的重要水庫工程。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高295 m，壩頂高程 1200m，壩頂長度915m，拱冠梁頂寬為12m，底寬為68m，水庫正常蓄水位1100 m，總容量約為149.21億m3，有效庫容為97.35億m3。水電站裝配有5臺單機容量700MW的機組，總裝機容量為3500MW，保證出力1546MW，近年來平均發電量為185億kW·h，屬大（Ⅰ）型一等工程。

帷幕灌漿施工屬于小灣水庫工程的重要項目，灌漿孔數多，同時防滲要求較高，必須要有一定的帷幕厚度避免水力劈裂。該工程帷幕灌漿施工的特征是鉆孔深度較大、精度要求高、灌漿壓力大、施工環境較差等，主要技術難點在于超深孔小口徑鉆進偏斜控制和高壓灌漿的施工技術控制。

2 大壩帷幕灌漿施工技術流程

2.1 施工現場布置

（1）施工平臺。進水口邊坡施工平臺高程為EL799.3m～853m，混凝土蓋板設計厚度約為0.5m。因為帷幕不能提前形成0.5m厚貼坡混凝土，所以在這一區域的澆筑作業過程中，預留位置構成臺階式灌漿平臺，臺階寬度和高度分別為3.2m和13m左右，最大混凝土蓋為10m。

（2）水泥漿制漿站。為避免其他因素影響施工，一般選擇集中制漿的辦法，在上游圍堰左端附近建立制漿站，面積根據水庫大壩工程的設計規模決定，水泥存儲量最小應為150t左右。

（3）施工排污。在排污管出口以及上游圍堰左端頭設置集水井、沉淀池等，施工作業所產生的廢水和廢漿經過沉淀處理之后，廢水排向上游圍堰，經過管道引入河道，沉淀物集中運輸到棄渣場。

2.2 具體施工工藝

（1）測量。由于施工軸線上存在很多轉折點，同時施工環境往往地勢不是非常平坦，施工過程中必須要嚴格根據設計要求，選擇全站儀閉合誤差的辦法來對灌漿軸線進行測量，沿著軸線每隔30m左右的距離安置一個控制點，在轉折處以及地勢起伏較大的區域適當多放置一兩個控制點，保證灌漿孔位的準確性，之后逐一測量各個灌漿孔的位置和高程，從而得到非灌漿段深度與設計的終孔深度。

（2）灌漿孔布置。一是灌漿孔的位置、深度、直徑以及鉆孔順序必須按圖紙要求在監理工程師的指導下執行。鉆孔之前必須測量好孔口高程，鉆孔全部選擇合金鉆頭與金剛石鉆頭，嚴禁選擇鋼粒鉆進，孔壁確保完整以便于止水止漿。二是灌漿孔開孔位置必須與設計圖紙相符合。帷幕灌漿孔的位置和設計圖紙的誤差要控制在10cm之內。仔細檢查空位之后使用紅色油漆進行標記。鉆機的安裝必須保持穩定，鉆孔過程中確保天車、立軸以及空位三點一線，選擇Φ42mm或Φ50mm內絲鉆桿，巖芯管長度應大于3.0m。三是鉆孔作業過程中要控制好孔向，更改孔徑時必須帶上導向器。四是鉆孔過程中必須對其偏斜狀態進行反復檢查，選擇測斜儀對孔斜進行矯正，前20m左右孔深范圍要求相對嚴格，其偏斜量必須要低于孔深的1.25%，豎向偏角低于0.72。通常來說要求偏斜不超過孔深的1.5%，鉆孔空位的誤差要保持在5cm左右，從而確保鉆孔作業質量。在實際的施工過程中，所有帷幕灌漿孔都應當選擇JJX－3A型物探測斜儀進行終孔測斜。

（3）裂隙沖洗。進行裂隙沖洗的主要目的是為了沖出灌漿孔中殘留以及粘附的雜質，避免堵塞裂隙口對灌漿作業產生影響；另外巖石裂隙或者孔洞內填充的泥質物沖出孔外，有助于灌漿液進入裂隙和裂隙面緊固，發揮出防滲的功能。沖洗壓力一般是灌漿壓力的75%～80%左右，如果超過1MPa時，采用1MPa。沖洗過程中可以把沖洗管直接伸進孔中，使用阻塞器堵住孔口，壓力水與壓縮空氣輪換沖洗。

（4）灌漿。①灌漿材料的選擇。水庫大壩基巖選擇純水泥漿液進行灌注，壩體一般選擇水泥與黏土1∶2的混合漿液灌注，巖土接合位置選擇水泥與黏土1∶1的混合漿液灌注。水泥應盡可能選擇強度等級為42.5R的普通硅酸鹽水泥，水泥材料必須保證新鮮，細度要求通過80mm方孔篩，篩余量不得超過5%；灌漿所用的黏土應盡量選擇白云巖風化料，在實際投入使用之前要選取土樣進行反復分析試驗。②灌注漿液的制作。灌漿一般選擇局部集中制漿法來攪拌。在實際的施工過程中，攪拌機必須結合工程量大小來選擇型號，保證其制漿能力符合施工要求。如果選擇高速攪拌機，攪拌時間應不低于30s，若選擇普通攪拌機，攪拌時間不得低于3min。漿液攪拌完成之后應盡快輸送到灌漿泵中存儲，以便施工使用。漿液從制備到完成的時間盡可能控制在4h之內，同時必須要做好防寒保溫、防曬防熱等措施，讓灌注漿液的溫度維持在（5～40）℃左右[2]。③灌漿技術。帷幕灌漿作業要堅持分序加密的原則開展，分為Ⅲ序，按Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序的順序依次進行。灌漿選擇從上到下循環分段灌漿法，第一段接觸段為2m，其后二三段長度為5m左右，股長可以合理調整。為防止灌漿液沉淀導致堵塞裂隙，應選擇0.6寸水管當作射漿管，射漿管和孔底的距離要盡量保持在0.5m之內。

（5）封孔。①選擇自下而上分段灌漿或者綜合灌漿的情況下，盡可能使用分段灌漿封孔法。當全孔灌漿作業結束后，自下而上分段實施純壓灌漿封孔。分段的長度控制在（20～25）m，孔口段10m，封孔壓力應當保持在該段最大灌漿壓力，孔口段封孔時間約為1h，其余段封孔時間約為30min。②銜接帷幕灌漿通常選擇全孔灌漿封孔技術，全孔灌漿作業結束之后，首先使用導管注漿法把孔中的余漿更換為濃漿，之后在孔口位置塞入灌漿塞，再使用濃漿進行純壓式灌漿封孔。封孔壓力保持1.5MPa，時間維持1h。③選擇孔口封閉灌漿法的過程中，盡可能將封孔壓力保持在全孔最大灌漿壓力下，封孔時間約為1h。④灌漿作業完成之后，合格的檢查孔必須根據全孔灌漿封孔法來對其進行封孔處理。

（6）灌漿檢查。灌漿作業結束后必須要對封孔質量進行嚴格檢查，可以采取抽查的方式，抽查數量為總灌漿孔的5%左右，每個壩段至少抽查1個，如果發現不合格則要加倍進行抽查。一般選擇順原孔實施鉆孔取芯檢查，12?！?2＃壩段抽查鉆孔入巖深度不低于20m，其他壩段的入巖深度不低于10m，得到的水泥結石芯樣長度應超過鉆孔深度的95%，結石要保證連續完整且具有一定強度。

3 常見問題及處理對策

（1）漏漿、冒漿。因為容易受到軟弱底層或者裂隙等地質條件的影響，地上容易產生通道和灌漿孔連接，進而產生漏漿冒漿的問題，導致漿液孔中的裂縫無法灌入、漿液大量流失，不但影響施工進度，同時還會降低灌漿作業質量。所以在進行鉆孔時應對存在的大裂縫或者溶洞進行標記，灌注之前使用泥沙來堵塞漏洞。

（2）灌漿中斷。因為灌漿管堵塞或者破裂而導致灌漿作業停止，進而讓吸漿量在停止后明顯降低，甚至產生不吸漿的問題，對灌漿質量產生明顯的影響。若灌漿作業中斷時間過長，止水固于孔內，造成拔起困難，從而導致事故的發生。對于這一問題，首先要使用性能較好的灌漿設備，確保在規定的灌漿壓力之下保證長時間的連續作業，另外還應選用符合標準、連接穩定，在使用后確保不容易堵塞的輸漿管，從而確保灌漿作業持續開展[3]。

（3）灌漿孔斜。灌漿施工作業過程中，因為相關技術條件無法滿足要求或者施工作業人員操作失誤等，都會導致灌漿孔斜的問題，甚至會導致卡鉆、埋鉆等問題。對此我們應當確保鉆機的安裝處于水平穩固的狀態，孔口管應當符合相關規范，當灌漿孔較深時應當時刻注意鉆壓，發現異常立即進行糾正。

[1]肖東旭.帷幕灌漿施工工藝與質量控制分析[J].黑龍江水利科技，2015，（02）：13.

[2]邱一柳.中小型水庫主壩帷幕灌漿施工技術探析[J].科技展望，2015，（06）：49.

[3]羅崇霄.帷幕灌漿在水庫中的應用 [J].中國建材科技，2012，（01）：68.