防滲帷幕灌漿系統在陳源水庫工程中的運用

呂云英

(福建省南平市浦城縣蓮塘鎮人民政府水利工作站，福建 浦城 353400)

水庫工程建造過程中，借助帷幕灌漿技術能夠大幅提升水庫壩體的防滲能力，進一步改善水庫工程滲流問題。帷幕灌漿系統的應用首先必須要有灌漿實驗，通過實驗來檢驗帷幕灌漿在水庫壩體防滲效果改進方面的可行性，然后依據試驗結果制定合理的施工方案。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

浦城縣陳源水庫位于浦城縣蓮塘鎮顏處村境內，水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞、灌溉渠道等建筑組成。工程等級為lV等，大壩等主要樞紐建筑物為4級。大壩為均質土壩，壩頂高程254m，壩頂設防浪墻，防浪墻高程254.8m最大壩高21.5m，壩頂寬度4m(包括防浪墻)，壩項長度68m。大壩迎水坡244.0m高程以上坡比為1∶2.0，大壩迎水坡244.0m高程以下坡比為1∶2.25，背水坡244.0m高程以上坡比為1∶2.0，壩腳為堆石排水棱體，棱體頂高程為244.0m棱體頂寬1.5m，外坡比為1∶1.5。大壩迎水坡為干砌石，背水坡為草皮護坡。

1.2 壩基加固方法

除險加固壩基防滲采用在壩頂沿壩軸線全壩段布置單排帷幕灌漿防滲，初步擬定河床處最大帷幕深至227.50m高程。帷幕灌漿在壩頂沿壩軸線方向布孔，布單排孔，孔距2.0m，鉆孔范圍為樁號0+000-0+068，共布35孔。鉆孔機具采用巖心150型鉆機，鉆孔深度至相對隔水層，鉆孔最深28.13m，最大帷幕深度11.9m，帷幕鉆孔總進尺545m，帷幕灌漿202m。

2 工程材料選擇

2.1 水泥、骨料等的選擇

水泥可選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。所有骨料的選擇都要就地取材，確保原料質量過關，即可以使用天然骨料，也可以使用人工骨料，特殊情況下也可以兩者混合使用。如果使用人工骨料要選擇石灰巖材質，使用之前要確保骨料表面清潔。

另外，混合土中加入的外加劑、摻合料要嚴格按照行業標準，具體見表1：

表1 本工程所需材料匯總

2.2 砂漿質量要求

用于拌和沙漿的水泥、水、外加劑及砂等的原材料應符合施工質量要求，砂漿選用M10，由砂漿攪拌機拌料提供。按照工程設計要求嚴格把控砂漿強度，確保砂漿攪拌均勻，初凝前要將一次拌料使用完，砂漿配合比要嚴格落實，必須經過試驗并上報監理人員檢驗批準后才可使用。

3 防滲帷幕灌漿系統具體施工應用方法

壩址區兩岸基巖裸露良好。全壩段壩基基巖巖性均為花崗巖，屬硬質巖，物理性能良好，壩基座落于強風化巖上，目前未見壩體沉降變形。故壩基總體穩定，不會出現大的壩基沉降變形。根據區域地質資料，壩底基巖總體抗滲條件良好，基巖屬弱透水地層，無產生重大滲漏的可能。根據各鉆孔壓水試驗分析，各孔基巖相對隔水層(<10Lu)埋深：ZK1孔17.0m；ZK2孔25.0m；ZK3孔12.0m。從以上壓水試驗分析結果表明，大壩壩基表層基巖均屬中等透水地段，壩基表層基巖存在滲漏。

由于壩體土體不均勻，壓實度較低，存在較大的滲漏現象，下游壩坡多處濕坡滲流，高水位時滲漏尤其嚴重。壩基主要為強風化花崗閃長巖、透水率較大，壩基接觸帶滲透亦性較大。需要對壩體和壩基進行防滲加固處理。大壩高21.5m，因此大壩防滲可以采用壩體單管高噴防滲墻方案；或者壩體液壓抓斗造混凝土防滲墻方案；或者壩體劈裂灌漿方案。壩基采用帷幕灌漿防滲。

除險加固壩基防滲采用在壩頂沿壩軸線全壩段布置單排帷幕灌漿防滲，初步擬定河床處最大帷幕深至227.50m高程，壩體鉆孔665.2m，壩基鉆孔494.8m，壩基帷幕灌漿494.8m，總耗灰量17780kg，平均每米耗灰量為35.93kg。帷幕灌漿的工藝流程為：施工準備 → 測量放線 →鉆孔→ 洗孔、裂隙沖洗→ 灌漿 → 封孔 → 檢查孔。

3.1 施工準備

施工之前，需要重點檢查主要施工設備是否正常運行，及時對設備進行維修和保養，同時確保各種輔助設備、施工工具齊全。

3.2 測量放線

根據工程設計坐標確定灌漿孔位(單排孔且孔距為2.0m)。

3.3 鉆孔布置

帷幕灌漿在壩頂沿壩軸線方向布孔，布單排孔，孔距2.0m，鉆孔范圍為樁號0+000-0+068，總長68m，布單排孔，孔距2.0m，共布35孔。鉆孔機具采用巖心150型鉆機，鉆孔深度至相對隔水層，鉆孔最深26.8m，帷幕總進尺545m。施工分二序孔進行，第一序孔距為4m，第二序孔距為2m。鉆孔結束待灌和灌完待鉆進時孔口均進行妥善保護。

鉆孔均使用金剛石鉆頭，鉆孔之前要確保鉆機與孔位對準，開孔孔位確保在規定范圍內，鉆進之前要確保鉆機底座找平，然后安裝牢固方可鉆進。同時鉆進過程中的鉆壓、鉆速、轉速、沖洗液流量均要符合《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范執行》(DL5148-2001)要求。

3.4 洗孔、裂隙沖洗

1)帷幕灌漿孔孔壁和裂隙進行沖洗，直到孔口回清水，沖洗壓力為灌漿壓力的80%。

2)灌漿之前必須經過簡易壓水試驗，試驗壓力值需根據不同孔段的最大壓力值確定(通常為最大壓力值的80%)，吸水率按規范DL/T 5148-2001計算。

3.5 具體灌漿操作

1)灌漿壓力：首先根據施工現場地質條件明確輸漿壓力控制在0.3-0.4MPa之間，灌漿速度控制在1.4-2.0m/s之間。

灌漿過程中，不同孔位壓力有所差異，第一序孔采用0.2-0.25MPa、第二序孔采用0.3MPa。以設計壓力為基準，如果砂漿灌入率<0.4L/min，則再持續灌漿1h即可結束灌漿，具體可在灌漿過程中作適當調整。

2)灌漿材料的選擇：①灌漿用水符合拌制混凝土用水的要求。根據基礎灌漿的要求，灌漿材料主要以水泥為主，帷幕灌漿液水灰比可采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等7個比級。開灌水灰比可采用5∶1，也可根據試驗進行調整。②摻和料的選擇，滲漏量大的位置，可摻入速凝劑：硅酸鈉(水玻璃)，通常摻入量為水泥重量的3%-5%。

3)灌漿設備以及安裝：帷幕灌漿所使用的水、電以及風系統都要有各自專用的線路。

灌漿泵的性能確保與漿液類型、漿液濃度相適應，實際工作壓力可以超過最大灌漿壓力1.5倍，壓力浮動范圍不能超過灌漿壓力的20%，同時壓力表的最大量程為最大灌漿壓力的1.5倍。

整個灌漿過程采用循環式灌漿，且所有的孔洞漿液、返回的漿液都必須經過嚴格過濾方可使用。

3.6 灌漿結束條件和封孔

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，在規定的設計壓力下，在灌漿過程中如果該段注入率<0.4L/min，則仍需持續灌漿1h；再如該段注入率<1L/min，仍需持續灌漿1.5h，這兩種情況下持續灌漿完成方可結束灌漿。在各孔灌漿完后，應進行回填封孔，將鉆孔嚴密填實。帷幕鉆孔進行全段封孔。封孔采用置換和壓力灌漿封孔法，回填材料采用水泥砂漿，砂粒需潔凈，粒徑≤1-2mm，砂的含量可為水泥的0.5-1倍，水灰比不宜過大，一般可≤1，以使水泥砂漿具有適宜的流動性，且砂粒又不易很快沉淀。

3.7 壩基至壩頂區域防滲墻和帷幕灌漿

在壩頂至壩基采用單管高壓旋噴造防滲墻。單管高壓旋噴軸線位于壩軸線，鉆孔深至壩基面以下2m，作為與壩基帷幕的搭接段。高噴防滲墻最大高度為24.5m，范圍從樁號0+000-0+068，長68m。孔距為0.5m，共布137孔，成樁直徑>0.65m，總進尺2180m，防滲面積1082m2。單管旋噴部分孔位與帷幕灌漿處鉆孔同心同孔，由于帷幕灌漿返漿容易使套管卡住拔不出，堵塞孔位或者出現塌孔，因此部分孔位不能直接重復利用，需要重新鉆孔或者進行專門的清孔。

在旋噴開始施工時，要進行現場試驗以具體確定旋噴孔徑，每一座壩體填土的標準貫入錘擊數不同，高壓噴射注漿固結體的直徑是不同的，單管旋噴形成孔徑≥65cm，孔斜率≤0.8%，旋噴樁之間的搭接≥0.10m。

整個工程施工過程中板墻是分階段完成的，為了確保前后完工板墻之間的連結質量，可以使用間隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工工藝。第一孔序施工注漿7d后，待注漿初凝方可進行第二孔序噴射注漿；第二孔序注漿采用噴射法，使用高噴機，設備就位后需要在地面試噴，然后確定好噴射方位，各項參數滿足要求后再下噴射管至孔底，噴射過程中如果漿液返出孔，則可以提升噴射。

整個噴灌過程中，必須隨時監測進漿比重，回漿比重、流量，提升速度等施工參數，同時要做好參數記錄。防滲墻施工完成后要及時做壓水試驗和取芯試驗，準確測量防滲墻的抗滲和強度指標。

4 結 論

施工方案是在綜合考量工程投資、施工工藝以及防滲質量等因素的基礎上，最終針對壩基防滲選擇帷幕灌漿除險加固方法，實踐證明，通過嚴謹的設計能夠有效的強化帷幕灌漿的作用，壩基帷幕灌漿施工也是水庫大壩工程結構安全的重要保障，相較于常規的灌漿法而言，帷幕灌漿能夠進一步地滿足水庫工程防滲需求，并且可以在不抬動基礎的前提下，合理提升灌漿壓力也可增強帷幕灌漿防滲漏的效果。