龍潭水庫帷幕灌漿施工質量管控技術探討

鄧貴方

（中山市南方水電工程有限公司）

1 引言

由于灌漿形成防滲帷幕對于水庫類工程建設項目來說有著十分重要作用，隨著技術的進步，目前的帷幕灌漿設計與施工技術已十分完善，灌漿材料可灌性越來越好，設計灌漿壓力越來越高，灌漿設備也越來越先進等正趨于可行性、合理性和先進性發展。然而，帷幕灌漿技術在實際運用中，因為內帷幕灌漿沒有灌好、沒有管理到位導致工程試運行不成功、裝不住水而進行補灌甚至多少次補灌的項目不少，也有的項目因此降低標準運行。帷幕灌漿項目最終造價一般都會超出合同價較多。因此，業內人士普遍認灌漿是最難以管控的項目，更是業主最擔心的項目，可能的話盡量采用別的方案代替，如防滲墻等。應加強對帷幕灌漿施工質量管控技術的研究，確保灌漿過程和灌漿施工質量。

2 工程概況

中山市三鄉龍鎮潭水庫位于三鄉鎮西南面，水庫集雨面積2.67km2，總庫容128.94萬m3，是一座集防洪、灌溉、供水為一體的小（1）型水庫；根據現行國家等標準《防洪標準》（GB50201-2014）和水利標準《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）的相關規定，中山市三鄉鎮龍潭水庫工程等別為Ⅳ等，水庫工程規模為小（1）型水利工程，工程主要水工建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。

中山市三鄉龍鎮潭水庫位于三鄉鎮西南面，大壩位置處于東經113°23′26″、北緯度 22°19′54″，距三鄉鎮約 3km，水庫集雨面積 2.67km2，總庫容128.94萬m3，是宗以防洪、灌溉、供水為一體的小（1）型水庫。

根據現行國家等標準《防洪標準》（GB50201-2014）和水利標準《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）的相關規定，中山市三鄉鎮龍潭水庫工程等別為Ⅳ等，水庫工程規模為小（1）型水利工程，工程主要水工建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。

參考《中山市水利工程防洪（潮）標準》（2003年），水庫大壩正常運用設計洪水標準采用50年一遇（P=2%），非常運用校核洪水位采用1000年一遇（P=0.1%）。

2010年，通過對水庫大壩開展安全鑒定工作發現，水庫現存主要問題為壩體及壩基滲漏。具體問題為：部分壩體滲透系數和填筑壓實度等指標達不到規范要求，對土壩滲流有不利影響；壩基滲漏量大；下游左側壩腳反濾體失效，淘沙嚴重影響下游右側消能工出口左邊墻底部有大量滲水。鑒于項目實際，故采用帷幕灌漿施工技術解決上述問題，結合大壩水文地質剖面圖，帷幕灌漿底部深入巖體中等透水帶底線以下3m，最大灌漿深度為17.64m，頂部高出強風化巖層頂線0.5m；帷幕灌漿與防滲墻共軸線，布置一排，孔距1.5m，共121孔，鉆孔總長度3225.64m，灌漿總長度為1439.56m。

3 帷幕灌漿施工工序的質量管控

3.1 帷幕灌漿鉆孔

3.1.1 施工工序

（1）帷幕灌漿按照鉆孔、洗孔、壓水、灌漿循環方式進行，最后封孔。此次工程采用單排帷幕灌漿孔，孔間距1.50m，共121個孔，先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序，分三序孔施工，自上而下分段灌漿。

（2）鉆孔放樣：結合施工設計圖紙對帷幕灌漿邊線或中線進行測量放樣，再用鋼尺放出灌漿孔位置。并應測出各個孔的高程。

3.1.2 鉆孔

灌漿孔宜采用回轉式鉆機鉆進，適用于較高的壩體，目前常用的回轉鉆機有處理深度100m、150m、300m等立軸式液壓回轉鉆機。灌漿前，根據灌漿設計所確定的孔位，安裝鉆機后進行鉆孔。造孔時用一鋼管做環，用機械或人力將導管插入。本工程鉆孔要求采用干式造孔，不得采用清水循環鉆進。偏斜不得大于孔深的2%。

采用自上而下分段成孔，開鉆孔徑約為120mm，終鉆孔徑≥70mm，鉆至強風化接觸面頂板后，下入110mm套管把基巖與壩體隔開，更換成大于70mm的金剛石鉆頭進行鉆進，直至鉆至終孔。

鉆孔中注意事項：當鉆進過程中發生卡鉆現象時，繼續保證沖洗液的灌入，同時采用扭轉或向上拉的方式進行處理；鉆進時要及時對鉆孔傾斜度進行測量，發現偏斜超過誤差允許時，采用跳級換徑的方法進行糾斜；鉆至設計深度（孔底最大允許偏差值不超過住25m）后，等待灌漿過程中，應對孔口進行加蓋保護。

3.1.3 鉆孔沖洗

灌漿孔在灌漿前應進行鉆孔沖洗，采用壓力水進行裂隙沖洗，直到回水清凈為止。沖洗壓力可為0.2～0.4MPa孔頂取小值，孔底取大值。用80%的壓力水從孔底向孔外對鉆孔進行沖洗，當沖洗水回流恢復潔凈超過10min，鉆孔內沉積厚度＜20cm時，說明鉆孔沖洗合格。

3.1.4 注水試驗方法及試驗的基本原理

（1）注水試驗方法

本次試驗采用鉆孔成井常水頭注水試驗。

（2）基本原理

鉆孔常水頭注水試驗是野外測定土層滲透性一種比較常用的方法之一。其基本原理是：用一定的壓力（水壓高程）作用證，根據注入穩定水量多少反映土層的滲透能力的大小，根據規程的公式進行計算求出土層的滲透系數。

（3）試驗工作程序及計算

本次試驗采用鉆孔成井注水試驗。其試驗流程為：試驗段清水鉆孔卡取巖芯→沖洗鉆孔→下管卡止水栓塞→觀測穩定地下水位→正式注水→穩定流量的正誤判斷→松塞提管→完成。按下式計算出大壩土層的綜合滲透系數K。

3.1.5 壓水試驗方法及試驗的基本原理

（1）壓水試驗方法

本次試驗采用鉆孔成井常水頭注水試驗。

（2）基本原理

鉆孔壓水試驗是野外測定巖層滲透性一種比較常用的方法之一。其基本原理是：用栓塞將鉆孔隔離出一段長度的孔段，并向該孔段壓水，根據壓水與流量的關系確定巖體滲透特性的一種原位滲透試驗。

（3）試驗工作程序及計算

本次試驗段為強風化砂巖（壩基帷幕）及全風化砂巖層為主，屬于穩定的均質體，采用鉆孔成孔壓水試驗。其試驗流程為：試驗段清水鉆孔卡取巖芯→沖洗鉆孔→下置止水栓塞→觀測穩定地下水位→安裝儀器等壓水設備→正式壓水→壓力和流量觀測→松塞提管→完成。按下式計算出隔離段的透水率。

3.2 灌漿施工質量管控

3.2.1 灌漿材料

壩段采用42.5R普通硅酸鹽水泥進行帷幕灌漿。漿液配比：集中拌和和站配置0.5：1級漿液，由高速攪拌機拌制。漿液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1 等 6 個比級，開灌水灰比 5：1，具體根據生產性試驗確定。灌漿漿液漿濃度按照由稀到濃，逐級變換。

3.2.2 灌漿方法

帷幕灌漿方式采用自上而下分段灌漿法，灌漿段長度為5m，如遇到特殊情況可適當縮短或延長，但段長不超過10m。灌漿采用循環式，射漿管距孔底不得大于50cm。灌漿時，在蓋板混凝土孔段和相鄰已灌段底以上0.5m處塞上灌漿塞，同時相鄰的2個次序孔間保持3個灌漿段的間隔高差。

3.2.3 灌漿段長劃分及灌漿壓力

灌漿接觸段段長為2.0m，以下每段長度為5.0m；灌漿時，為了使灌漿壓力盡快達到設定的壓力值，當對灌漿率大的接觸段進行灌漿時采用分段升壓，避免因漿液流串過遠而發生抬動破壞。其帷幕灌漿段長及壓力值見表1。

表1 灌漿段長及灌漿壓力

3.2.4 灌漿結束標準和封孔方法

灌漿采用自上而下分段灌漿法時，灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1Lmin后，繼續灌漿30min，可以結束灌漿。

灌漿結束后，應使用水灰比為0.5：1的漿液置換孔內稀漿或積水，采用“全孔灌漿封孔法”封孔。

3.2.5 特殊情況處理

灌漿過程中發生串漿時，應阻塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔，沖洗，而后繼續鉆進或灌漿。如注入率不大，且串漿孔具備灌漿條件，可一泵一孔同時灌漿。

灌漿工作必須連續進行，若因故中斷，可按照下述原則進行處理：

①應及早恢復灌漿。否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿。若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿。

②恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注，如注入率與中斷前相近，即可采用中斷前水泥漿的比級繼續灌注；如注入率較中斷前減小較多，應逐級加濃漿液繼續灌注；如注入率較中斷前減小很多，且在短時間內停止吸漿，則應采用取補救措施。

3.3 灌漿質量檢查

灌漿檢查孔壓水試驗應在該部灌漿孔結束14d后進行，灌漿檢查孔應自上而下分段卡塞進行試驗。在帷幕中心線上、巖石破碎、斷層、大孔隙等以及地質復雜部位，注入量大的孔段附近等灌漿檢查孔進行壓水試驗，其檢查孔的數量為灌漿總孔數的10%，結果發現：檢查孔壓水試驗透水率為0.05L/（min·m·m），滿足要求。灌漿質量壓水試驗檢查，檢查孔接觸段及其一下段的合格率應100%，其余各段的合格率應在90%以上，不合格段的透水率值不超過設計規定值的100%，且不集中，灌漿質量可認為合格。否則應由建設單位同設計、施工單位商定處理方案。

4 帷幕灌漿施工的綜合管控措施

4.1 全面加強工程建設管理

針對帷幕灌漿施工作業現有質量與安全風險，需在明確項目法人、設計單位和監理單位等職責的基礎上，通過加強建設管理的方式，保證水利水電工程質量與進度；在帷幕灌漿作業階段，采取升壓法對灌漿孔進行清洗與檢查，以保證灌漿質量；完成帷幕灌漿作業后，通過壓水試驗來檢驗灌漿孔是否能達到水利水電工程技術標準，以免出現泄壓問題而影響項目的保水性能等。

4.2 加強施工質量監督管理

開展水利水電工程帷幕灌漿施工作業，應督促施工人員嚴格按照灌漿施工工藝與規范進行施工。工程管理人員要做好質量監督管理，強化施工人員的質量意識，約束自身的施工操作行為，從根本上加強施工質量的把控；質量監督管理人員可采取定期巡查與抽查結合的方式，聯合設計單位、建設單位和試驗檢測單位等做好帷幕灌漿工程的質量檢查工作，重點檢查灌漿施工和混凝土溫度控制，對于巡檢過程中發現的質量問題，要督促相關部門及時落實整改工作，嚴格控制施工質量。

5 結語

在帷幕灌漿施工完成后，對龍潭水庫進行單元驗收，質量評定為合格；經過一段時間的觀察和檢測，證明龍潭水庫帷幕灌漿施工質量可靠，防滲效果明顯，完全達到了設計預期。由此可見，龍潭水庫帷幕灌漿施工作業的開展，要嚴格按照帷幕灌漿施工技術要點與標準，開展標準化施工，加強施工質量的把控，落實各項質量管理規范，提升工程質量管理水平與效率。

[1]仲深意.斷層破碎帶帷幕灌漿施工質量控制[J].水利水電技術，2013，44（7）：77～78.

[2]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（DL/T5148-2012）[S].北京：中國電力出版社，2012.

[3]《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》（SL62-2014）[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[4]邱集煦.水利工程中帷幕灌漿施工工藝探究[J].內蒙古水利，2010（6）.[5]孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京：中國水利水電出版社，2004.