淺析帷幕灌漿技術在水庫除險加固工程中的應用

彭兆強

摘 要：在水庫除險加固施工中，帷幕灌漿技術是使用最廣泛的灌漿技術。帷幕灌漿不僅具有極佳的防滲漏功能，而且能夠降低灌漿施工成本。本文介紹帷幕灌漿技術的施工條件和施工流程。同時，分析了各種外部因素的影響，并提出了相應的解決措施，以提高帷幕灌漿技術的施工效果。

關鍵詞：帷幕灌漿技術；水庫；除險加固

中圖分類號：TV697 文獻標識碼：A

0.引言

為了保證水庫的運轉安全性，應當定期對水庫庫體進行保養與維護，其中最重要的維護內容是對水庫庫體進行除險、加固處理，以防止水庫庫體發生安全事故。在水庫庫體的除險加固過程中，使用最廣泛、實施效果最顯著的灌漿技術的是帷幕灌漿技術，通過該技術不僅能夠保證庫體的安全性，而且通過較低的工程造價就能夠解決水庫滲漏問題。

1.帷幕灌漿施工方法及流程

1.1帷幕灌漿施工條件

帷幕灌漿施工之前，必須確保其帷幕墊層混凝土強度能夠達到28天的設計強度，且在達到設計強度的70%才能進行施工；進行帷幕灌漿之前，按照灌漿施工設計要求，對指定鉆孔進行灌漿試驗，且編寫對應的灌漿試驗手冊，再根據設計要求和實驗結果知道灌漿實施工；進行帷幕灌漿之前，需要進行抬動檢測設備的安裝，實現在灌漿過程中，保證抬動值在設計范圍之內。

1.2帷幕灌漿施工方法

灌漿的方法包括兩種，分別為：全孔一次灌漿、全孔分段灌漿。全孔一次灌漿適用于地質條件較好、安全隱患較小的情況；其他情況則更適合采用全孔分段灌漿，常用的全孔分段灌漿方式包括：自上向下分段灌漿、自下向上分段灌漿、綜合分段灌漿、孔口封閉自上向下灌漿等：

（1）自上向下分段灌漿，即進行鉆孔作業的同時完成灌漿作業。其優點在于：上部完成灌漿的地層對下部地層產生壓力，能夠提高下部地層的灌漿質量；但是缺點在于：必須等待水泥漿完全凝固之后，才能進行下部地層的施工作業，因此灌漿施工周期較長。

（2）自下向上分段灌漿，即當鉆孔深度達到設計深度后，從下至上完成灌漿作業。其優點在于：不需要等待水泥漿完全凝固，再進行灌漿作業，能夠有效縮短灌漿施工時間，提高施工作業效率；但是缺點在于：由于上部地層的灌漿壓力不夠，可能會影響下部地層的灌漿質量，容易導致反漿現象。

（3）綜合分段灌漿：即結合了自上向下分段和自下向上分段兩種方法，主要運用于地質情況較為復雜、鉆孔深度較深時的灌漿施工工作。

（4）孔口封閉自上向下灌漿：即改進的自上向下分段灌漿，主要工作原理是：在鉆孔孔口安裝封隔器，接著從上向下開始分段完成鉆孔作業和灌漿作業。其優點在于：施工操作比較簡單，不僅能夠大幅度縮短施工時間，而且能夠有效降低施工作業成本；其缺點在于：施工作業需要大量的水泥漿和管線。

1.3帷幕灌漿施工作業流程

帷幕灌漿施工作業流程包括：施工前準備、鉆孔、鉆孔沖洗和壓水試驗、灌漿和封孔。圖1為典型的帷幕灌漿施工流程示意圖，下面將結合示意圖對帷幕灌漿施工流程作進一步解釋說明。

1.3.1灌漿施工前準備

（1）鉆孔間距和布置形式：帷幕灌漿的鉆孔作業通常使用金剛石或硬質合金鉆頭的回轉式鉆機進行，設計要求如下：①鉆孔深度與圖紙設計孔深誤差小于10cm；②鉆孔深度符合圖紙設計規定和要求；③鉆機上應當安裝平正穩固，確保孔口管方向與圖紙設計要求相一致。

（2）灌漿材料確定：帷幕灌漿施工使用的水泥漿，必須按照《土壩壩體灌漿技術規范》、《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》等規范的要求進行配制；外加劑與化學材料的添加需要通過室內試驗、現場灌漿方法和監理人員建議等。灌漿施工過程中所使用的水泥漿，在進行灌漿操作前，必須根據設計要求進行過篩處理。

1.3.2鉆孔施工

鉆孔是進行帷幕灌漿施工的前提，必須按照圖紙設計和監理要求進行鉆孔作業，鉆孔作業時應當重視鉆孔孔口的高程，確保孔口位置與設計圖紙位置之間的誤差較小，防止出現止水、止漿的現象。

1.3.3沖洗和壓水試驗

在進行帷幕灌漿操作之前，必須對鉆孔進行沖洗，沖洗完成的標準為鉆孔內反出清水。完成鉆孔沖洗后，需要進行壓水試驗，計算透水率。鉆孔沖洗和壓水試驗的注意事項如下：

（1）沖洗鉆孔的壓力應為灌漿作業壓力的80%，當灌漿壓力超過1MPa時，則選用1MPa為現場使用的灌漿壓力；對于沖洗風壓，則選用50%的帷幕灌漿壓力，當灌漿壓力超過0.5MPa時，則選用0.5MPa為現場使用的灌漿壓力。

（2）沖洗時間必須超過30min，且必須等至鉆孔反出清水之后10min；如果反水沒有達到的要求，則繼續進行鉆孔沖洗；如果進行沖洗的鉆孔鄰近有正在進行灌漿施工的鉆孔，或者鄰近的灌漿施工沒有超過24h，則禁止進行沖洗施工。

（3）對于巖溶與斷層等存在大裂隙的地區，是否需要進行鉆孔沖洗以及鉆孔沖洗方式應當通過項目設計、現場試驗、建立管理來確定。

1.3.4灌漿施工

（1）水泥漿攪拌：①水泥漿液必須攪拌均勻，并測定和記錄水泥漿液的密度和黏滯度等參數；②當使用普通攪拌機進行水泥漿液攪拌作業時，攪拌時間應不少于3min；當使用高速攪拌機進行水泥漿液攪拌作業時時，攪拌時間應不少于30s。水泥漿液在進行攪拌作業前應通過過篩處理，水泥漿液從開始配制到使用完畢的時間應當少于4h。

（2）集中制漿：①集中制漿站用400L高速攪拌機拌制漿液，使用250/50水泥漿泵將水灰比為0.5∶1的水泥漿液泵送至各灌漿作業點，然后在各灌漿點測定水泥漿液的密度，最后根據各灌漿點的灌漿作業需求對泥漿進行調制和使用；②水泥漿液的溫度應保持在5℃～40℃，如果使用溫度超出以上溫度范圍，則被視為廢漿。

（3）水泥漿質量控制：根據水泥漿配制流程，采用如下方式進行水泥漿的質量控制：①制漿材料必須稱量且攪拌均勻；②鉆孔沖洗時，將鉆孔內的沉積物如：樹干、沉砂等清理干凈；③過濾清除泥漿池內的沉砂和漂浮物；④定期清理水泥漿池；⑤通過專用檢測儀器對水泥漿組分進行檢測。endprint

（4）灌漿施工：①運用循環式孔底全孔灌注的方法進行灌漿施工作業，應當將注漿管鉆至鉆孔深度0.5m～1.0m；②開始灌漿施工作業前，先使用稀水泥漿進灌漿，然后3min～5min之后，增加水泥漿稠度；③使用“少灌多復”的方法進行灌漿施工作業，并且每次灌漿施工作業的間隔時間不少于5d；④使用錯位灌漿、逐漸加密的灌注方式進行灌漿，首先完成第一序孔的灌漿，然后繼續下游排孔的灌漿施工作業。

（5）完成鉆孔的灌漿施工后，當水泥漿完全壓實后，在使用含水量式中的土料進行壓實，最后進行封孔。

2.灌漿施工問題及處理方法

2.1灌漿中斷及處理

帷幕灌施工作業漿可能會因為各種突發原因而造成突然中斷，常見突發原因主要包括：現場停電、機械設備故障、管線堵塞和管線破裂等。常用的灌漿施工作業中斷的解決措施包括：

（1）改善材料性能。

（2）提升防范工藝。在灌漿施工過程中需要重視如下幾個問題：①嚴格把控灌漿材料質量，了解灌漿材料性能，及時檢查管徑作業管路連接情況，及時檢查、處理灌漿材料的質量問題、管道堵塞、破裂等問題；②管路檢查無誤后，及時調整壓力表誤差，保證其真實性、準確性；③灌漿施工過程中，管路會因為灌漿壓力過大而出現破損或堵塞，需要及時對灌漿泵進行清洗；④定期檢查施工現場的水電情況，防止停電造成帷幕灌漿施工作業的中斷；⑤保持灌漿施工作業現場環境的清潔與干燥，防止鉆孔內的水泥漿液上返造成線路短路。

2.2漏漿現象及處理

由于灌漿施工的機械設備通過管路連接，如果管路之間存在很多間隙、裂紋，則灌漿壓力過大時會發生漏漿現象，導致水泥漿的灌入值大于設計值。漏漿現象常用以下措施加以解決：

（1）采用較低的灌漿壓力，在特殊情況下可采用水泥漿自流的方式進行灌漿施工作業，當水泥漿液的流動性降低之后再逐步提高灌漿壓力。

（2）灌漿施工中如果遇到持續進漿的現象，則應當暫停灌漿施工作業，當水泥漿逐漸凝固之后，再重新進行灌漿施工作業，這樣能夠防止因為水泥漿體積過大，造成灌漿壓力提高。

（3）如果灌漿的速率過快，容易導致灌漿壓力身高，通過將灌漿速率保持在30L/min～40L/min，并同時提升水泥漿的濃度，當進漿量下降之后，再進行灌漿壓力的提升。

2.3不吸漿、只吸水現象及處理

不吸漿、只吸水現象主要通過漏漿量異常或漏水量異常來表現，而導致漏漿量異常或漏水量異常的原因主要是：不合理的施工方法出現了不吸漿、只吸水的情況；為了按時完成灌漿施工，導致沒有進行壓水試驗，就開始灌漿施工作業，導致鉆孔出現外漏現象，進而造成漏漿量或漏水量的異常。因此，在灌漿施工作業時，臨近鉆孔必須開展壓水試驗，不準全孔結束、從上向下鉆孔完成之后再開始灌漿施工作業，防止出現不吸漿、只吸水的現象。

結語

帷幕灌漿技術廣泛地應用于水庫除險加固過程中，不僅能夠防止水庫庫體發生滲漏情況，而且能夠確保水庫庫體的穩固。本文首先介紹帷幕灌漿技術的施工條件，并解釋說明了具體的施工流程。同時，分析了各種外部因素的影響，，并提出了相應的解決措施，以提高帷幕灌漿技術的施工效果。

參考文獻

[1]徐安諾.帷幕灌漿在水庫除險加固工程大壩壩基處理中的應用[J]. 水利規劃與設計，2016（7）：108-111.

[2]彭小學，郭便玲，王卷霞.帷幕灌漿技術在水庫除險加固工程中的應用[J]. 河南水利與南水北調，2011（24）：66-66.

[3]覃媛.關于帷幕灌漿技術在水庫除險加固工程中的應用探究[J]. 低碳世界，2017（1）：103-104.endprint