水利水電工程灌漿施工技術與質量管理措施分析

李四紅

（臨湘市水利局，湖南 岳陽 414300）

隨著灌漿技術的發展，其在水利水電工程建設中得到了愈加廣泛的應用，并成為了大壩防滲加固的重要措施。從水利水電工程灌漿施工情況來看，其優勢明顯，操作性強且使用方便，受到施工單位的廣泛青睞，為保證灌漿質量滿足要求，需根據項目地質情況、施工條件等合理選擇灌漿工藝，合理控制灌漿參數，加強質量管理，為水利水電工程安全、可靠運行奠定堅實基礎。

1 忠防水庫除險加固工程基本情況

1.1 項目背景

忠防水庫大壩位于岳陽臨湘市忠防鎮邱坪社區，屬Ⅲ等工程，其主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級，設計洪水標準為100年一遇，校核洪水標準為1 000年一遇，溢洪道消能防沖工程設計洪水重現期為30年一遇。水庫正常蓄水位83.70 m（85國家高程基準，下同），正常庫容1 620萬m3；設計洪水位84.68 m；校核洪水位86.24 m，總庫容2 230.6萬m3；死水位75.50 m，死庫容320萬m3。水庫樞紐主要由大壩、溢洪道、灌溉放水涵洞、壩下施工導流涵等建筑物組成，水庫大壩為芯墻土石壩，壩頂高程91.10 m，最大壩高26.6 m，壩頂寬6 m，壩頂軸線長526.5 m。

忠防水庫于1957年5月正式動工，1960年10月關閘蓄水。2003年4月18日進行首次安全鑒定，2007—2008年進行了第一次除險加固。

1.2 大壩壩體、壩基、壩肩防滲處理方案

根據大壩目前存在的實際問題和大壩安全鑒定對大壩除險加固的意見和建議，針對大壩樁號0+000～0+104m段未進行防滲處理。整個大壩壩體、壩基、壩肩之間未形成封閉、連續的防滲體系，大壩樁號0+095 m、0+135 m、0+195 m處下游壩坡存在有3處滲漏點及左壩肩滲漏，大壩樁號0+104～0+526.5 m段原高噴灌漿防滲墻搭接部分上部芯墻土呈硬塑狀，局部無水泥固結痕跡，下部范圍內水泥含量較少，膠結較差，基本未形成完整的連續防滲墻體，防滲效果較差，也無完整的大壩現狀滲流、穩定計算結果，本次應對大壩壩體（2007年未加固段及滲漏段，樁號0+000～0+214 m段）、壩基（樁號0+000～0+104 m段）進行防滲處理；同時對大壩壩體（樁號0+214～0+526.5 m段）原高壓旋噴灌漿防滲墻進行防滲補強，具體方案如下：

沿大壩壩頂軸線偏向上游1.0 m（與原壩基帷幕灌漿軸線一致）對大壩壩體（樁號0+000～0+526.5 m段）采用塑性混凝土防滲墻防滲，塑性混凝土防滲墻厚0.6 m，防滲墻深入壩基基巖以下1.0 m，并在塑性混凝土防滲墻（樁號0+000～0+104 m段）底緣接帷幕灌漿。帷幕灌漿孔布置在混凝土防滲墻軸線上，孔距1.6 m，布孔時將帷幕線往壩左岸延伸至水庫正常蓄水位與壩肩基巖相對不透水層相交處并深入至基巖相對不透水層（q≤10 Lu）以下5.0 m，使壩身、壩肩、壩基形成封閉、連續的防滲體系。

1.3 帷幕灌漿技術原理

本項目防滲方案中采用了帷幕灌漿技術，其主要是將一定濃度的漿液注入鉆孔內（一排或幾排），壓至巖土體縫隙或空洞內，在地層中形成一道或幾道封閉的不透水帷幕體，以達到防滲堵漏效果。通常帷幕體較深，幾十米乃至百多米，與大壩壩高成正比。

帷幕灌漿技術特點：鉆孔深，呈線性排列，灌漿壓力大。帷幕灌漿需注意：一是合理確定帷幕位置，施工按分序加密遠側進行；二是鉆孔深度必須達相對不透水層，具體以基巖透水率值確定；三是根據實際抗滲要求確定帷幕幕體厚度，決定采用幾序孔施工，保證帷幕在最大水力坡降滲流的作用下進行，不會因穩定性不夠出現破壞問題；四是根據現場地質情況確定灌漿施工方法，本項目采用自上而下分段灌漿施工方法（圖1）。單孔施工順序為：孔口管段鉆進—→裂隙沖洗兼簡易壓水試驗—→孔口管段灌漿—→第2灌漿段鉆進—→裂隙沖洗兼簡易壓水試驗—→灌漿—→下一灌漿段鉆孔、壓水、灌漿—→……終孔—→封孔。

圖1 自上而下分段灌漿方法

2 忠防水庫灌漿施工技術與質量管理措施

針對忠防水庫除險加固工程中大壩壩體、壩基、壩肩的防滲，主要采用了帷幕灌漿施工方法，具體施工技術與質量管理措施如下。

2.1 灌漿施工技術

2.1.1 帷幕灌漿布置

帷幕灌漿布置在大壩左壩肩及壩基（樁號0+000～0+104 m段），并延伸至水庫正常蓄水位與左壩肩交界處，帷幕灌漿軸線長132 m（其中：左壩肩28 m、壩基104 m），共布置一排，布置軸線與混凝土防滲墻共線，帷幕灌漿孔孔距1.6 m，灌漿孔深入至相對不透水層（q≤10 Lu）以下5.0 m。施工時先進行壩體塑性混凝土防滲墻施工（預埋灌漿管），再進行壩基帷幕灌漿。

帷幕灌漿孔孔距1.6 m，總孔數83孔，灌漿分三序孔施灌，一、二序孔孔距為6.4 m，三序孔孔距為3.2 m。一序孔先作為先導孔確定灌漿深度，再進行灌漿，二、三序孔孔深與一序孔相同，灌漿孔深入相對不透水層（q≤10 Lu）以下5.0 m，單孔灌漿長度8.7～26.3 m。

2.1.2 灌漿基本參數

1）灌漿段長度

本次灌漿參照過去的經驗并根據本工程的實際情況，要求灌漿段長度5.0～6.0 m，基巖條件較好的灌段取大值；裂隙發育、巖石破碎的灌段則取小值，甚至3～4 m。壩體與基巖接觸面處長度采用2.0 m。實施中發現問題及時修改。射漿管距孔底≤50 cm，灌漿塞應塞在前一注漿段底以上50 cm處，防止漏灌。各灌漿段在灌漿前采用壓力水進行裂隙沖洗，直至回清水為止。孔內沉積厚度不超過20 cm，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa。

2）灌漿壓力

參照同類工程經驗，本項目灌漿最小壓力取水頭的1.5～2.0倍，河床中帷幕表層段為0.40 MPa，底孔段為0.6 MPa，河床段最大壓力參考值見表1。根據《土壩灌漿技術規范》（SL 564-2014），接觸灌漿采用低壓充填式灌漿，壓力控制在0.05 MPa以內。

表1 帷幕灌漿最大壓力參考值

3）漿液稠度

漿液稠度隨基巖單位吸水量而變，起始水灰比為5，后依次采用3、2、1、0.8、0.6（或0.5）。具體變換原則如下：灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或注入率不變而壓力持續升高時，不改變水灰比；某級漿液注入量達300 L以上，或灌漿時間達30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一級水灰比；注入率大于30 L/min時，可根據具體情況越級變濃。

2.1.3 灌漿施工要點

1）灌漿材料準備

灌漿材料必須是新鮮的普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5，對因受潮而結塊的水泥一定要清除，以免影響施工質量。

2）灌漿施工次序

分三序孔施灌，壩基、壩肩帷幕灌漿孔孔距均為1.6 m，一、二序孔孔距為6.4 m，三序孔孔距為3.2 m。帷幕灌漿前，進行壩體與壩基接觸處的接觸灌漿。鉆機鉆至基巖面時，改用回轉鉆鉆進，用干鉆法鉆入基巖0.3～0.5 m后提鉆，下放適量摻有麻絨的干粘土球，再下套管，使基巖孔壁與套管間被干粘土球堵孔。再改用清水鉆進，深入基巖2.0 m，即作為接觸灌漿段。灌漿壓力采用0.05 MPa低壓充填式灌漿，灌漿栓塞在基巖上0.5 m左右套管中。接觸灌漿完成后，應待凝24 h左右，再進行帷幕灌漿工序，帷幕灌漿采取自上而下施工。

3）結束灌漿和封孔

自上而下分段灌漿，灌漿段在最大設計壓力下，注入率≤1 L/min后，繼續灌注60 min，可結束灌漿。全孔灌漿完畢后，自下而上分段封孔，每段長度20 m，灌入水灰比0.5的濃漿封孔。

2.2 灌漿質量管理措施

2.2.1 建立質量管理體系

在項目實施前，組織所有施工人員進行學習，掌握施工規范、技術要求；分析可能遇到的問題，并采取有效的應對與預防措施，對各項工程質量作出明確要求。建立質量檢查機構，每班安排技術員現場值班監督檢查，嚴格執行“三檢制度”，按設計要求、技術規范、監理人相關指示落實各道工序。

2.2.2 施工材料檢驗與管理

本項目灌漿工程所有材料做好驗收工作，使用前進行試驗檢驗，保證材料質量滿足施工要求。對于水泥等材料做好保管工作，防止受潮，一旦發現質量問題嚴禁投入使用；鉆孔灌漿的計量器具如測斜儀、壓力表、壓力傳感器、流量計等，做好維護工作；灌漿設備、自動記錄儀等，率定合格后方可投入使用。

2.2.3 灌漿質量檢查措施

帷幕灌漿完成后進行質量檢查，以檢查孔壓水試驗成果為主，結合對竣工資料和測試成果的分析，綜合評定。帷幕灌漿檢查孔布置如表2所示。

表2 帷幕灌漿檢查孔布置部位

帷幕灌漿檢查孔數量為灌漿孔總數的10%，灌漿結束14 d后，自上而下分段卡塞進行壓水試驗，采用單點法或五點法。忠防水庫大壩設計防滲標準為10 Lu，不合格試段的透水率不超過設計規定的150%；且不合格試段的分布不集中，注漿質量為合格。

3 結 語

水利水電工程的運行情況直接關系到區域社會經濟發展，必須重視相關施工技術與管理工作。灌漿工程作為重要的防滲加固措施，其施工質量直接關系到整個水利水電工程的安全性、可靠性，因此必須合理選擇灌漿工藝，并加強灌漿參數與工序控制，做好灌漿質量管理工作，切實保證后期水利水電工程穩定運行，發揮應有的社會、經濟、生態效益。