水利工程中帷幕灌漿施工工藝

閆先照

水利工程中帷幕灌漿施工工藝

閆先照

本文圍繞水利工程中帷幕灌漿施工工藝展開討論，簡述了帷幕灌漿技術的應用原理和帷幕灌漿技術的施工工藝流程，并就帷幕灌漿施工過程中的常見問題處理進行了探討，希望能夠為提升我國水利工程中的帷幕灌漿施工工藝添磚加瓦。

一、簡述帷幕灌漿技術的應用原理

帷幕灌漿技術作為一種有效的防滲技術，其應用原理在于利用地質鉆機對地層鉆孔，利用高壓水泥漿注孔。因為水泥漿注入的過程會不斷滲透進地層縫隙，隨著水泥漿的不斷凝固，鉆孔內的土體會與水泥漿相凝結，進而形成一道密實的防水帷幕。防水帷幕能夠有效地阻礙灌漿地層滲水問題的發生，原理是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和鋼筋混凝土的閘壩底，或是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和土層壩底，因為帷幕灌漿的底部能夠深入不明顯透水的地巖層內部，因此地下水的滲透被有效阻止、預防。另外，帷幕灌漿技術不僅能夠與下游排水系統相輔相成，更能夠有效減少滲透水對閘壩的壓力，提升水利工程的整體安全性，增加水工建筑物地基的穩定性。

二、帷幕灌漿技術的施工工藝流程

1.測量

鉆孔的準確位置需要在帷幕灌漿施工之前測量并嚴格按照相關的設計要求進行。測量的落實可以依靠全站儀測設灌漿軸線進行，如果遭遇高程差較大的地方或是轉折點，那么需要在這些位置上加設控制點。嚴密地核查測量過程中的各項數據，將控制的重點放在布控灌漿孔位置和孔口高程等參數上，精確參數，以參數的準確性保證帷幕灌漿技術測量的準確性。

2.成孔

成孔作業之前應首先確定鉆孔位置、鉆孔深度、孔徑、鉆孔順序等。眾所周知，帷幕灌漿的第一道工序是成孔，因此可以被認為是帷幕灌漿的基礎，重要性不言而喻。成孔的質量會影響整個帷幕灌漿的質量和效果，因此不僅要保證速度，更要保證質量。在進行成孔作業的時候，首先要安裝鉆機，將其平整擺放并固定牢靠。為保證鉆機場地平整，可以在充分考慮實際情況的基礎上在鉆機場地鋪設墊層或平臺，為鉆機穩固和端正固定夯實基礎。待完成鉆機平整擺放、固定工作后，還需要調整鉆桿、灌漿孔以及鉆機平臺，確保三者中心點在一條直線上，只有保證了這一點才能夠進行后續的工作。其次是試機和試鉆，利用此過程調整包括鉆機動力、供水、供電等一系列參數，直到機械設備和運行系統均達到正常值后才可進行鉆進作業。值得一提的是，在鉆進之前，部件檢查步驟不可或缺，檢查的重點應被放在檢查鉆桿和鉆具方面，一旦發現這兩者出現彎曲變形的情況，一定要及時更換，避免影響鉆進效果以及成孔質量。因為鉆孔過程摩擦生熱，對鉆機的影響非常的巨大，因此，鉆進過程中還應時刻觀察鉆機的運行，保證鉆頭處于冷卻狀態。

3.縫隙沖洗

鉆孔過程破壞了孔洞周圍的結構，孔洞內部也會有所殘留，因此，待成孔完成后，還需要利用高壓水從下往上不斷沖洗孔壁，保證水壓（灌漿壓力的80%以內）和流量，待沖洗鉆孔的水變清以后，還需再沖洗10min，總沖孔時間不能少于2h，縫隙沖洗結束以后，孔底的沉渣厚度必須符合相關的規定。

4.壓水試驗

壓水試驗在縫隙沖洗完成之后，最常采用的壓水試驗方法是單點法且水壓力與縫隙沖洗壓力要求一樣，不得超過灌漿壓力的80%且不能超過1MPa。

5.灌漿

（1）泥漿制備

灌漿過程中所采用的材料是水泥漿，水泥漿用普通硅酸鹽水泥調制，強度和等級的確定依靠工程的實際情況來確定。灌漿水泥漿可以利用自動攪拌機（預先調試過，能夠滿足施工需要）集中配制、攪拌。值得一提的是水泥漿暴露于空氣中會出現固化現象，因此，水泥漿制備到使用完成之間的時間應被有效控制，最好是現配現用，如無法滿足此要求，時間隔必須控制在4h內，否則水泥漿的良好性能將無法保證。

（2）灌漿

帷幕灌漿可分段進行、自下至上完成，但灌漿壓力必須符合要求。灌漿時間并不一定，需要結合注入率調整。例如，注入率<0.4L/min時，灌漿時間不得小于半個小時；注入率≤1L/min時，灌漿時間不得小于一個小時。如果自上而下分段灌漿，那么灌注的時間應適當的增加，以0.5小時到1小時的時間間隔為最佳。值得一提的是，灌漿過程應時刻觀察回漿量和進漿量，一旦出現回漿變濃的情況，那么必須及時地更換泥漿，選擇與原先漿配比相同的新漿并嚴格控制灌注時間。

6.封孔

封孔作業是灌漿工序完成以后必不可少的一道工序，一般采用置換灌漿、壓力灌漿封堵封孔，用5∶1的水泥漿置換全孔灌漿作業完成后的孔內漿液并取出孔內灌漿管。完成上述工作后，以最大的灌漿壓力壓同配比的水泥漿灌半小時，并記錄灌漿過程。

7.質量檢驗

帷幕灌漿技術施工的最后步驟是質量檢驗，質量檢驗的最主要任務是基巖的灌漿質量以及孔壓水的試驗成果。壩體質量可利用注水試驗檢查，如果壩體滲透系數在達標的規定范圍內，便可視為檢驗合格。灌漿孔的檢查標準以位置契合帷幕中心線為檢測標準，檢測位置可以是地質條件復雜的部位，如巖石破碎地帶或是斷層地帶等。因為帷幕灌漿過程中孔的數量眾多，檢查不必依次、逐個進行，只需要隨機選取孔總數的10%左右即可。壓水試驗的檢測方法利用卡塞方法自上而下分段進行。

三、施工過程中的常見問題處理

1.灌漿中斷問題

灌漿中斷現象是帷幕灌漿施工中極容易發生的一種情況。灌漿中斷的原因并不單一，可能是電機故障、可能是停電、可能是漿液堵塞，還可能是注漿管破裂。如果發生灌漿中斷問題，那么也需要及時采取措施，盡可能地減少中斷時間、保證水泥的良好性能。當然，灌漿中斷問題的解決需要以預防為主，在施工的前期、中期、后期都做好萬全的預防措施。具體來說，在施工的前期需要檢查施工需要使用的全部的機械、設備，以設計標準選擇輸漿管材。在施工的中期需要有專人負責，隨時檢查管材連接、破損、堵塞等等問題，一旦發現則需要及時采取措施，合理解決。在灌漿過程中，灌漿泵等機械的應用非常的頻繁，也因此需要對其運轉情況進行檢查，以防止大灌漿壓力影響灌漿泵等機械的正常工作。灌漿作業的原料是水泥漿料，為避免水泥漿料固化凝結灌漿，因此每次使用灌漿泵后，都需要對之進行清理，及時的調整、校正灌漿泵的壓力表，確保灌漿泵能夠在灌漿作業中正常工作。施工完成以后，還需要對灌漿泵進行必要的保養工作，及時清理高壓灌漿閥門、隔漿塞等部件。

2.串漿問題

串漿問題是帷幕灌漿施工中漿液從其它鉆孔或地下裂隙流出帷幕的一類問題的總稱，是比較常見的一類帷幕灌漿施工問題。導致這一問題發生的主要原因是巖層縫隙較多，灌漿孔之間相互連通，漿液在灌漿時“流竄”到其它部位。為了解決串漿問題，可以借助多個灌漿泵同時對灌漿孔和串漿孔進行灌漿作業。值得一提的是，利用灌漿塞封堵串漿部位的漏漿區域可以有效解決串漿問題還能夠避免漿液流失浪費。

3.漏漿問題

漏漿問題指漿液注入率過大，注漿過程出現大量漏漿的情況，導致漏漿問題出現的原因主要有二：第一，灌漿區域縫隙過大；第二，灌漿壓力過大。解決漏漿問題可采用的辦法是低壓灌漿或者自流式灌漿，這兩種灌漿可以有效地降低灌漿的壓力。待到縫隙充滿漿液、流動性降低后，可以逐步提升灌漿的壓力，利用濃漿灌注方式開展灌漿作業。但需要注意的是，注漿速度以30~40L/min為最佳，隨著灌漿進程的增加，進漿量會出現明顯的下降，此時則可以將灌漿壓力調整到正常水平。此外，解決漏漿問題除了可以從調節注漿壓力角度出發考慮，也可以從降低漿液流動性的角度出發，例如在漿液中摻加適量砂料后再進行灌漿作業，此舉增加了漿液壓力，再適當降低灌漿壓力，那么漿液的流動范圍就可以被人為的限制。一旦單位吸漿量達到施工的標準范圍，隨后則可以進行正常的漿液灌注，并逐步增加壓力，使之達到標準狀態。

四、結語

綜上所述，帷幕灌漿施工技術決定了水利工程建設的成敗，是水利工程建設的關鍵。帷幕灌漿施工技術的合理利用，能夠有效地減少水利工程中的滲漏問題，保障水利工程的安全性與穩定性。

（作者單位：濟寧市東魚河管理處）