大壩帷幕灌漿施工技術分析

陳宏科 中國水電建設集團十五工程局有限公司

一、大壩帷幕灌漿技術的施工原理

灌漿技術是三峽工程中加固大壩帷幕最重要的方法，現在對灌漿技術的具體應用、施工理論和應用原理、技術手段進行較為具體、詳細、深入的系統研究和闡述。以下簡要介紹其施工原理和施工技術手段。首先，我們需要提前確定混凝土帷幕在壩基地層結構中的鉆孔位置，所使用的鉆機必須安裝在大壩上。在現場進行水壓灌漿試驗后，施工人員必須首先在現場分析、測量和判斷地層帷幕的透水性，并在此基礎上進一步準確計算和分析地層帷幕的透水性，選擇合適的水灰比方法來計算配置的水泥漿。在這種方法中，水泥漿的配比應根據灌漿和施工設計的實際情況提前設計。地面接縫中未完全配置灌漿的水泥漿應在相對準確、合理和適當的灌漿水壓控制下，預先注入已配置加壓水處理的地層帷幕的孔和縫隙中，對水泥漿粘度的相對精確控制，使水泥漿保持在一定的水壓范圍內，以充分發揮滲透性，形成相對完善合理的防滲地層帷幕，主要原材料為防滲層帷幕孔內灌漿和基本固化硬化的水泥柱。水泥漿自始至終交織在一起后，自然形成水泥漿和周圍的堆積物，以避免物質滲入阻礙水流通過地層。在全面實施和推廣滲漏水處理技術時，必須特別注意并合理控制滲漏水，使其始終保持或控制在更合理或允許的安全流量范圍內，為保證水電站水庫大壩建筑物的連續、長期安全流動，安全投入設計、生產和運行，提供了一系列新技術和新措施。

二、大壩帷幕灌漿施工技術要點

（一）鉆孔

在我國水利樞紐大壩帷幕混凝土的施工和加固中，鉆孔作業是另一個重要的作業環節。一般來說，在這種條件下可以通過幾種形式的沖擊鉆進和旋轉鉆進進行。對于大壩覆蓋層混凝土，在鉆孔試驗期間，通常使用硬質合金鉆頭進行直接沖擊鉆孔。對于混凝土基礎巖石結構，在進行沖擊鉆進時，通常采用金剛石鉆頭直接鉆進。鉆孔位置確定后，鉆孔位置的偏差范圍應至少控制在正負10cm的范圍內。當現場施工作業中發現技術人員需要合理調整和計算鉆孔位置的準確位置范圍時，應事先參考鉆孔技術人員的意見，然后工程師可以精確地調整鉆孔的準確位置范圍。鉆孔開挖時，先導灌漿孔徑與先導灌漿孔徑之間的最大孔徑公差應嚴格控制在56-76mm之間。在設計施工路線時，同時對鉆孔方向的垂直傾斜值進行更嚴格、更合理的設計控制，使孔傾斜不能直接超過設計規定值，確保鉆孔垂直度值符合相關標準。如果出現偏差，施工單位需要及時調整鉆孔。在大壩鉆孔計算中，還應盡量確保大壩鉆孔計算的實際深度應與原設計的標準高度一致，且不應小于原設計的最大深度。孔底深度的最大偏差值應根據實際大壩工程的實際施工情況進行合理補償和調整，該偏差一般應遠小于原孔距。如果兩個相鄰的孔順序排列，孔的深度間隔至少應大于15m。在每次灌漿鉆孔的地質作業測量中，還需要完整記錄灌漿鉆孔附近區域的巖層、巖石性質特征和灌漿鉆孔數據。灌漿鉆孔灌漿完成并合格后，應全面清理孔壁和鉆孔附近的地質裂縫沉積物，確保孔內沉積物厚度小于或等于20cm，以確保灌漿孔的質量和精度不受任何雜質顆粒的影響。

（二）壓水試驗

為了進一步有效地分析和評價灌漿過程中巖體水蝕的耐水性和滲透性，顯著提高帷幕灌漿的新技術成果、實際應用和工程效果，灌漿巖體的成孔裂隙應進行最后一次水壓沖洗試驗。一般情況下，在繁忙的工作條件下，為了進一步有效地節省鉆井作業周期，壓井水清洗試驗項目可以與鉆井灌漿和裂隙水沖洗試驗工作同時組織實施。在裂縫處進行簡單灌漿水壓沖擊試驗灌漿時，盡量使用小型簡單灌漿水壓沖洗試驗裝置，從裂縫的垂直面進行簡單灌漿水沖洗。灌漿水壓段的高度也應盡可能與正常實際灌漿段的長度和所需尺寸一致，灌漿壓力也應控制在比正常灌漿水壓所需尺寸至少高80%。當水箱的設計供水壓力值大于1MPa或以上時，當水箱高于1MPa的設計供水壓力值時，應盡可能嚴格地應用相應的供水壓力值重新沖洗水箱。在灌漿注水過程的參數設計方案中，最長的注水時間應盡可能保持至少20分鐘或15分鐘以上，灌漿超過5分鐘后，應記錄上一次和下一次灌漿水的最大流量，應注意的是，通過充分利用灌漿結束時測得的最小實際最大流量值重新計算和確定透水性。在帷幕灌漿試驗及其應用等先進技術的研究成果和設計過程的效果分析與應用中，力求通過實測的透水性數據，全面、真實地反映帷幕灌漿試驗和水壓試驗的預期效果。一般來說，在三序孔的水壓試驗中，三序孔的巖石透水性明顯低于二序孔，二序孔的巖石透水性明顯低于一序孔。這種下降現象非常明顯，即第一序孔施工后，壩內防滲帷幕基本形成，第二、三序孔施工后，帷幕灌漿施工技術取得了一定的應用效果，因此水壓試驗也會出現下降現象。

（三）漿液制備與灌漿

水泥漿產品的最終產量和質量往往會直接影響到混凝土帷幕灌漿工程技術和應用方案的整體工程應用技術和施工效果。因此，在組織、設計和應用現代混凝土帷幕灌漿工程的生產技術時，混凝土企業的技術人員首先要考慮科學，嚴格細致的現場跟蹤整體施工質量控制和帷幕混凝土漿液工程制備過程的質量過程控制，生產原料和其他內容的配比方法應力求充分，滿足現場和工程實際生產中工序質量的實際水平和控制要求，不允許僅考慮水泥漿在濕結塊狀態下的制備；或僅為干燥階段儲存和使用三個月及六個月以上的混凝土水泥漿材料制備混凝土帷幕漿。在進行水泥預制漿試驗研究時，通常選用水泥粘結強度等級在42.5R左右的優質普通硅酸鹽水泥。同時，可能需要一種能保證水泥細度均勻、自動連續通過80μ的優質普通硅酸鹽水泥。對于帶有m篩孔的方形篩網，如孔篩，篩網允許誤差一般應小于其正負5%。為了提高水泥漿本身的機械綜合調節性能，在機械攪拌和攪拌水泥漿的過程中，可根據實際工程現場的實際工況，加入適量或一定量的無機外加劑和有機外加劑，從而提高混凝土漿體自身的綜合配合性能。當混凝土漿液攪拌均勻，施工完成后，帷幕灌漿才能順利進行。灌漿混凝土施工技術的最后一個關鍵環節，作為混凝土帷幕灌漿混凝土施工新技術應用的第一個重要施工環節，其效果對整個帷幕結構的結構質量有著直接而決定性的影響。在灌漿施工期間，通常使用循環灌漿和其他方法進行灌漿。灌漿開始時，從上到下進行灌漿。同時，對循環灌漿的壓力要求進行更嚴格、更準確的壓力控制，確保在工程結束前壓力能滿足原設計壓力要求。灌漿段的長度通常約為5m-6m。在其他特殊情況下，可進行適當范圍的提升，但最大提升長度不得超過10m，灌漿噴嘴與孔底的水平距離不得超過50cm。在灌漿維護管理方法的施工過程中，如果在灌漿操作、填縫、表面堵塞、低壓、濃漿、限流限制灌溉的維護過程中，工作環境中出現嚴重的浮漿排放和泄漏，維護灌漿后處理采用間歇灌漿維護管理等維護施工技術方法和措施。原則上，灌漿鉆孔檢查和沖洗工作必須盡可能持續、穩定地進行。如果鉆孔工作因某種原因暫時中斷，應盡量縮短破孔時間，盡快恢復正常鉆孔灌漿。如果沖洗鉆孔檢查時間中斷超過30分鐘，應立即停止沖洗灌漿鉆孔檢查，然后恢復正常檢查，繼續灌漿。

（四）封孔

在帷幕灌漿新技術完成帷幕灌漿施工后，有必要重新開始帷幕灌漿封孔技術的處理。該步驟是帷幕灌漿施工新技術處理過程中最后一個重要的技術操作環節。灌漿段達到孔段要求后，在灌漿施工前，施工人員還必須注意充分觀察、測量和記錄灌漿的實際進水壓力和實際進水量。根據灌漿段的涌水量，可適當調整灌漿段，如縮短灌漿段的長度。灌漿段應通過增加壓力、稠漿、篩漿和其他適當的灌溉措施進行加固。在灌溉期結束前，應采用各種灌溉方法，如澆筑速凝泥漿、等待初凝、壓力灌漿和封孔灌溉。對于孔口嚴重的飽和破壞水、壓縮水或異常水，通常要求壓力上升率和透水率大于100lu。對于直接灌溉，孔段的露天灌溉水泥比也可考慮為0.8：1。累計澆筑量＞150kg/m的孔段，應檢查相鄰洞室、結構節理面、人工堆積、上下游邊坡露頭、積水等部位的灌漿情況，必要時應進行示蹤檢查。當耗漿孔段較多時，應先降低灌漿壓力，使用濃縮漿液，降低并限制其注入速率（注入速率控制在35L/min左右），并根據漿液消耗量向漿液中加入促進劑。當該段灰分消耗量超過1t/M時，仍無壓力上升，地面無漏漿跡象，停止灌漿，凝結不少于8h后重新澆筑。再灌漿時，注入速度與固化前有明顯差異，灰分消耗量很小，灌漿前應清理孔洞。如果清孔后注入速率仍然很小，則孔將結束。

三、帷幕灌漿質量控制措施

（一）合理選擇注漿材料

現階段，我國可用于灌漿施工和技術處理的漿液材料主要是粘結強度高、物理力學性能好的漿液施工配合材料，因此建議在選擇灌漿配合材料時，硅酸鹽水泥漿和硅酸鹽水泥漿與防水玻璃的混合物可主要用于制備漿液材料和應用一些聚合物材料。當需要對大面積巖石裂隙面進行灌漿和施工保護時，灌漿材料的沖擊強度和滲透性需要同時滿足各種施工環保標準。在中國綠色環境和經濟發展環境的嚴重影響下，有必要進一步充分考慮各種注漿工程材料的生態環境保護性能，避免因灌漿和施工造成的場地周圍生態環境的嚴重破壞。

（二）提高管理質量

在實際施工中，管理人員應定期檢查施工灌漿，確保灌漿記錄材料的質量和準確性。灌漿作業完成后，可通過以下兩種工作方法檢查現場施工泥漿質量。首先，認真梳理一次灌漿孔段漿液的初灌漿和預滲透性、灌漿前后漿液壓力的變化和漿液流量，分析確定施工結束時允許使用的剩余漿液量，然后對灌漿施工質量進行準確判斷和檢測。其次，可以研究和分析灌漿數據曲線在施工過程中的變化規律。灌漿數據曲線一般反映了灌漿施工設備在工程灌漿過程中獲得的一些數據和變化。通過對技術曲線的技術分析，可以大致判斷灌漿工程的整體施工變化，從而避免各種夸大數據曲線的篡改。

四、結語

綜上所述，在水電站建設中，應充分發揮大壩帷幕灌漿技術的技術優勢，并對水電站建設的具體問題進行技術分析，以充分發揮大壩帷幕灌漿技術的優勢。但是，從目前的技術水平來看，大壩帷幕灌漿技術還存在很多問題，在今后的施工中需要進一步完善，并引導相關技術人員的技術知識，提高各蓄水人員的技術水平。分析總結寶貴的建設經驗，為今后水電站的建設和改造服務。