帷幕灌漿技術(shù)在大壩基礎(chǔ)防滲工程中的應(yīng)用

爨鵬輝

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710068）

1 工程實(shí)例及帷幕灌漿施工參數(shù)

1.1 工程概況

文章涉及工程為某省一水庫(kù)攔河壩，該大壩基礎(chǔ)為砂卵石層，砂卵石層的厚度在0.7～6.3m，砂卵石含泥量較少，透水性能較強(qiáng)。在開(kāi)展帷幕灌漿造孔過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分孔段出現(xiàn)了循環(huán)液不斷損失的現(xiàn)象，個(gè)別嚴(yán)重情況的位置，循環(huán)液已經(jīng)發(fā)生了滲漏，如圖1所示。為了解該大壩的實(shí)際情況，應(yīng)用壓水測(cè)試進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該大壩最大透水率已超過(guò)800Lu。

圖1 帷幕灌漿示意圖

1.2 施工參數(shù)

通過(guò)采用壓水測(cè)試的方法，首先掌握砂卵石層的透水情況，然后將適量的水灰加入水泥漿液中，合理控制壓力開(kāi)展灌漿施工。在壓力的作用下，漿液會(huì)擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，并且和砂卵石層凝結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)砂卵石層縫隙的封堵，進(jìn)而形成防滲效果較好的防滲加固體。最后再采用孔序加密和孔段加深的方法促使壩基與防滲體可以形成防滲帷幕。通過(guò)加固壩基可以控制滲水量不超過(guò)特定的范圍，避免過(guò)多的滲水破壞壩基，進(jìn)而提高整個(gè)水庫(kù)基礎(chǔ)的安全性和穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)水庫(kù)大壩工程均屬于3級(jí)以下的堤壩，其正常的防滲標(biāo)準(zhǔn)為透水率＜10Lu[1]。

（1）段長(zhǎng)與孔深?？刂频谝欢紊钊肷奥咽瘜拥纳疃忍幱?～2m，第一段深入基巖層的長(zhǎng)度可以根據(jù)該段所含砂卵石層厚度進(jìn)行確定。根據(jù)壩基巖石的灌漿需求開(kāi)展基巖段的灌漿施工。

（2）孔距。綜合考量砂卵石層中泥漿的流動(dòng)情況以及具體的防滲需求并確定孔距，具體至該工程中，孔距為2m。

（3）排距和排數(shù)。根據(jù)壩基卵石層的厚度以及滲透能力確定灌漿排數(shù)。如果單排灌漿方式?jīng)]有達(dá)到預(yù)計(jì)的灌漿效果，可以適當(dāng)?shù)卦黾庸酀{排數(shù)，并合理控制灌漿排的間距約為1.5m。

（4）孔序與排序。在雙排帷幕灌漿施工過(guò)程中，一般需要先完成下游的測(cè)排施工，然后開(kāi)展上排的側(cè)排施工。為了避免在灌漿施工過(guò)程中，相鄰孔出現(xiàn)竄漿的問(wèn)題，一般需要在前一排的灌漿徹底完成后，方可開(kāi)展下一排的灌漿施工?？仔蚺c排序示意圖如圖2所示。

圖2 孔序與排序示意圖（單位：mm）

（5）控制壓力。接觸段含有一定量的砂卵石和心墻土，其中心墻土質(zhì)較差，為了避免心墻發(fā)生斷裂，在灌漿施工過(guò)程中，必須根據(jù)先導(dǎo)孔的試驗(yàn)，將灌漿壓力控制在合理范圍內(nèi)。完成Ⅰ、Ⅱ序孔施工后，再對(duì)Ⅲ序孔開(kāi)展施工時(shí)，就可以適當(dāng)?shù)靥岣吖酀{壓力，但是提高的幅度盡量不要過(guò)大。通常來(lái)說(shuō)，Ⅲ序孔的灌漿壓力需要較Ⅰ、Ⅱ序孔的灌漿壓力高0.02～0.05MPa即可，這樣Ⅲ序孔的灌漿速度就會(huì)更快，灌漿效果也能得到有效保證。

2 帷幕灌漿施工技術(shù)

2.1 造孔

在土壩造心墻造孔施工過(guò)程中，常應(yīng)用到的施工方法有3種：干鉆法、干取法、干打法。為了可以快速實(shí)現(xiàn)止?jié){止水，取土完成后，需及時(shí)應(yīng)用套管進(jìn)行跟進(jìn)。清水鉆進(jìn)施工過(guò)程中需要使用到的設(shè)備為金剛石單鉆頭，該設(shè)備也是砂石卵層造孔最為主要的施工方法。在應(yīng)用該方法施工時(shí)，為避免孔周砂卵石出現(xiàn)塌落，必須嚴(yán)格地控制進(jìn)水量。一旦發(fā)生塌孔現(xiàn)象，需要利用彈簧鉆頭打撈孔內(nèi)掉塊，如果依然沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)此段開(kāi)展灌漿施工的同時(shí)，下第二層套管。

2.2 洗孔

如果砂卵石層出現(xiàn)了回水的現(xiàn)象，待回水可以保持10min的清澈后，就可以結(jié)束洗孔。

2.3 壓水試驗(yàn)

每個(gè)孔的灌漿段的壓水實(shí)驗(yàn)必須持續(xù)進(jìn)行20min，一般來(lái)說(shuō)，需要合理控制試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的75%[2]。如果灌漿流量過(guò)大，那么需要適當(dāng)?shù)乜s短試驗(yàn)時(shí)間。

2.4 灌漿

帷幕灌漿施工常常涉及孔口封閉，孔口封閉一般是自下而上，循環(huán)式施工，施工過(guò)程中需要合理控制射漿管和孔底之間的距離≤50cm。在灌漿段中，需要先設(shè)置單獨(dú)灌漿，待混凝土充分凝結(jié)后，再開(kāi)展后續(xù)施工。整個(gè)施工過(guò)程中，需要控制接觸段深入巖石內(nèi)長(zhǎng)度≤2m。

2.5 封孔

所有孔的灌漿施工都完成后，需要等待一段時(shí)間，待全部完成凝結(jié)后，就可以排盡孔內(nèi)積水，應(yīng)用濃水泥漿封孔。

2.6 灌漿中的特殊情況處理

（1）地表冒漿。灌漿途中會(huì)出現(xiàn)地面冒漿現(xiàn)象，需針對(duì)不同的冒漿情況采取不同的解決辦法。針對(duì)冒漿不嚴(yán)重的情況，采用降壓措施，在無(wú)壓力的情況下進(jìn)行灌漿，并且要通過(guò)堵住冒漿的口來(lái)仔細(xì)觀察冒漿的情況，此舉目的在于使?jié){液的流失盡量止住。針對(duì)冒漿嚴(yán)重的情況，采取的措施是盡快提高漿液的濃度并且要緩慢地灌注。當(dāng)采取以上措施后的效果都不是很理想時(shí)，可以用“灌—?！唷！钡拇胧┻M(jìn)行灌漿操作。同時(shí)，一定要對(duì)冒漿點(diǎn)進(jìn)行處理，要堵死冒漿點(diǎn)，防止漏出漿液，保證漏漿通道和裂縫中都充滿(mǎn)漿液。

（2）鄰孔串漿。灌漿過(guò)程中還可能會(huì)出現(xiàn)鄰孔串漿的情況，針對(duì)這種情況可采取將灌漿孔和串漿孔同時(shí)進(jìn)行灌漿或者用膠塞將串漿孔堵住的措施，等到灌漿孔灌漿結(jié)束之后再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃空灌漿，并且要用膠塞把串漿孔和非灌漿的部位進(jìn)行隔離。

（3）灌漿中斷。灌漿工作一定要是連續(xù)的、不間斷的，如果因?yàn)橐恍┨厥馇闆r導(dǎo)致灌漿停止或者間斷，例如停電、機(jī)械故障、孔內(nèi)返漿等，那么需要及時(shí)采取相應(yīng)措施。中斷分為兩種不同的情況：若中斷時(shí)間短，且中斷前灌的漿液較稀時(shí)，只需進(jìn)行沖洗或者排除故障后即可進(jìn)行再次灌漿；若中斷時(shí)間長(zhǎng)，且短時(shí)間內(nèi)很難恢復(fù)，如果是外界停電、停水等原因造成的中斷，則應(yīng)松開(kāi)灌漿孔，上提射漿管，避免漿液沉淀被埋住，等具有沖洗的條件之后再進(jìn)行沖洗工作。

3 灌漿效果分析

對(duì)帷幕灌漿效果以及各序孔灌漿透水率進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)了各種灌漿材料的性能，然后對(duì)蓄水后的壩基所出現(xiàn)的滲漏現(xiàn)象進(jìn)行分析，可以得出以下分析結(jié)果。

該工程水庫(kù)的總?cè)萘繛?392萬(wàn)m3，主壩壩頂長(zhǎng)度為275m，壩高為17m，土質(zhì)為砂殼黏土。在對(duì)壩體進(jìn)行加固時(shí)，選擇套井回填黏土作為加固防滲材料。壩基為砂卵石層，其具有較強(qiáng)的透水性，在套井施工過(guò)程中，底部可能會(huì)發(fā)生涌水，最終導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，使得套井無(wú)法入巖。所以，在應(yīng)用套井時(shí)，應(yīng)盡量控制套井進(jìn)入巖石的深度在0.5～0.8m。該工程的帷幕灌漿施工一共涉及146個(gè)孔的施工，灌漿段總計(jì)425段。應(yīng)用壓水試驗(yàn)對(duì)該工程的透水率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，隨著排序和孔序的增加，上游排透水率小于下游排透水率的程度也逐漸增加，這也足以證明，下游的灌漿效果較上游灌漿效果好。

4 灌漿過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

（1）開(kāi)展加固防滲工作最好的季節(jié)是枯水季節(jié)，在針對(duì)Ⅰ、Ⅱ序孔進(jìn)行灌漿施工時(shí)，為避免漿液的流動(dòng)速度對(duì)灌漿效果產(chǎn)生影響，應(yīng)盡可能降低水庫(kù)的水位，保證上下游的水位具有一定的水位差，同時(shí)還需要適當(dāng)?shù)亟档蛪位杆畬铀魉俣取?/p>

（2）根據(jù)鉆孔的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整段長(zhǎng)。在開(kāi)展鉆孔施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)了較多的塌孔現(xiàn)象，或者因?yàn)檠h(huán)液流失過(guò)大導(dǎo)致涌水現(xiàn)象發(fā)生，需要立即停止鉆進(jìn)施工，及時(shí)開(kāi)展灌漿。若滲透現(xiàn)象較少，規(guī)模較小，那么可以適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)灌漿段。針對(duì)灌漿較為順暢，幾乎不發(fā)生滲透的鉆孔，灌漿應(yīng)盡量一次完成，并且需加大力度尋找和解決滲漏點(diǎn)。

（3）為了保證水泥漿液可以更快地?cái)U(kuò)散和凝固，需要應(yīng)用等級(jí)為42.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的灌漿水泥。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，還可以選擇質(zhì)地更加細(xì)膩、性能更好的勘查水泥或超細(xì)水泥。針對(duì)同一帷幕灌漿，選擇灌漿材料時(shí)，也可以根據(jù)具體的透水性，選擇不同規(guī)格的灌漿材料開(kāi)展施工。但是在灌漿施工之前，必須在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水泥材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)，保證使用的水泥材料具有足夠的強(qiáng)度以及膠結(jié)性，防止混合水泥發(fā)生開(kāi)裂最終導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。另外，在對(duì)接縫進(jìn)行灌漿施工過(guò)程中，灌漿作業(yè)盡量不要中斷，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。

（4）特殊情況處理。根據(jù)施工實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)展帷幕灌漿施工的過(guò)程中，因?yàn)槎喾N因素的影響，孔壁或者孔底坑內(nèi)會(huì)發(fā)生孔內(nèi)冒泡或者漏漿的現(xiàn)象，為了避免這些特殊情況影響到大壩基礎(chǔ)防滲加固施工質(zhì)量，施工技術(shù)人員需要采取更加有效、更具針對(duì)性的措施進(jìn)行處理，較為常見(jiàn)的處理措施有堵漏、降壓、封堵等。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)大壩基礎(chǔ)加固防滲施工中的應(yīng)用較為廣泛，采用該技術(shù)施工的大壩基礎(chǔ)一般都具有較強(qiáng)的防滲性能。在實(shí)際施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制每一道工序的施工，保證帷幕灌漿技術(shù)的施工質(zhì)量。對(duì)于施工過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)采取有效方法解決，從而提高壩基的穩(wěn)定性，保證水庫(kù)可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。