帷幕灌漿技術在水庫加固工程中的應用

趙志峰

(江西省水利水電建設集團有限公司，南昌 330200)

0 引 言

水庫工程建成投入使用后，受到自然條件的影響，難免會發生一定的損壞，影響水庫工程運行的安全性。為保證水庫工程運行的安全性、穩定性，就需要對水庫工程進行加固處理。常用的水庫加固技術包括截滲墻技術、高壓噴漿技術、帷幕灌漿技術等。和其他加固技術相比，帷幕灌漿技術在施工的便捷性、加固效率、加固質量、加固成本等方面有顯著優勢。帷幕灌漿技術是水庫加固工程中常用技術，現階段此項技術已經相對成熟，無論是應用工藝，還是技術標準都能滿足水庫加固工程的需求。但在具體應用中需要結合工程特點，采取科學有效的方法和措施，控制好每個細節解決好存在的問題，才能最大限度上保證水庫加固效果。

1 工程概述

高泉水庫除險加固工程項目，建設地點位于瑞昌市西南山區余家橋境內。為中型水庫。工程主要建設內容為：大壩加固；壩基溶洞封堵、帷幕灌漿及高噴水泥土封閉墻防滲；溢洪道加固；放空及發電隧洞工作橋加固；本工程帷幕灌漿有一排孔、三排孔兩種。

2 帷幕灌漿技術的應用要點

2.1 鉆孔施工

鉆孔是帷幕灌漿的第一步，也是關鍵的一步，鉆孔質量是否達標，直接關系到帷幕灌漿技術的應用效果。工程采取了三排孔注漿方法，此種灌漿方法應用的要點是，先對邊排孔進行灌漿，再進行中排孔灌漿。同一排孔的鉆孔灌漿，均分3 個次序施工。鉆孔灌漿孔序布置圖如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌漿孔序布置圖（mm）

圖1 中Ⅰ序孔為先導孔，先施工，邊灌邊試驗，試驗參數可作為Ⅱ序孔和Ⅲ序孔正式灌漿的主要施工參數，但由于實際條件和設計參數之間必然存在一定的誤差，在正式施工中可結合實際情況對施工參數進行酌情調整。為保證鉆進就位的準確性，能夠按照測量放線的點位進行鉆孔，可采取鉛錘法來矯正鉆機就位位置，以保證鉆機安裝做到正、平、穩。鉆孔孔徑為110mm，鉆頭進入土層后，為避免鉆孔的垂直度偏差過大，通過套管跟進的方法控制初入土層鉆孔的垂直度，鉆進到將要接近巖面1.0m位置時，通過強擊法打入直徑為110mm 的套管，以控制鉆孔的垂直度[1]。水庫基巖層硬度大，普通鉆進鉆頭的強度有限，容易發生卡鉆問題，為解決這一問題，本工程在基巖層鉆孔中采用XY-100 型巖芯鉆機鉆孔，鉆頭選擇φ75 金剛石鉆頭，通過旋轉鉆進的方法，鉆進到設計深度位置。帷幕灌漿最大允許偏差表如表1 所示。

表1 帷幕灌漿最大允許偏差表

2.2 沖洗和壓水試驗

每個帷幕灌漿孔都需要進行沖洗后才能進行灌漿操作，在本工程鉆孔沖洗中采取了風水聯合沖洗的方法，從鉆孔底部開始逐步向孔外清洗，為保證帷幕灌漿孔清洗的全面性和有效性，在沖洗時，沖水水壓要嚴格控制，以免水壓過大，沖壞鉆孔孔壁?？刂葡纯讻_水的壓力不超過正式帷幕灌漿壓力的80%。若帷幕注漿的壓力超過1MPa 時，沖洗水的壓力最大不宜超過1MPa[2]。沖洗風壓采取50%的灌漿壓力，當壓力超過0.5MPa 時，采取0.5MPa 的的壓力進行沖洗。尤其是在裂隙孔沖洗中，需要適當加強沖洗的力度，延長沖洗的時間，沖洗結束的標志為回水澄清后，再繼續沖洗10min。單孔在沖洗時，沖洗時間要保證在30min 以上，而在進行群孔沖洗中，沖洗時間更不能低于120min。如果持續沖洗120min 之后，依然未見回水清澈，應當提升沖洗時間，以保證鉆孔中殘渣的厚度最大不超過20cm。如果在清孔中，相鄰孔正在進行注漿，或者是注漿完成時間低于24h，先不進行清孔，以免影響帷幕灌漿的效果。清孔全部完成后，要及時進行帷幕灌漿，帷幕灌漿要連續進行。若因為其他原因發生中斷，中斷時間超過24h，在重新灌漿前需要先沖洗再灌漿。

帷幕灌漿孔裂隙沖洗完成后，可采取簡易壓水法、單點壓水法、五點壓水法等進行壓水試驗。工程中采取了簡易壓水法，壓水的最大壓力不宜超過帷幕灌漿壓力的80%，如果灌漿壓力﹥1MPa，要采用1MPa 的壓力開展壓水試驗，持續時間不低于20min，每隔5min 觀測壓水流量，超過允許標準及時調整[3]。

2.3 漿液制備

運用帷幕灌漿技術加固水庫工程中，漿液的供應必須連續穩定，為達到這一目標本工程結合按照施工現場的實際情況，以及施工進度，在現場布設一個制漿站，為帷幕灌漿提供充足的漿液需求，以保證灌漿的連續性。為保證漿液的性能能夠滿足設計要求的規定，所用的制漿材料需要進行精確稱量，控制誤差不超過允許標準值的5%，以保證添加精度。配制的漿液必須攪拌均勻，并測定漿液的密度和黏滯度，做好記錄[4]。工程選擇了純水泥漿液，若采取普通攪拌機，攪拌時間不能低于3min，若用高速攪拌機，攪拌時間可適當縮短，但最短也不能低于30s，從制備開始到使用完成不能超過4h。為提升帷幕灌漿加固效果，可在漿液配制中加入適量的減水劑。漿液制備水灰比為1:1，控制漿液輸送的流速在1.4~2.0m/s 之間，配制好的漿液溫度保證在5~40℃之間。

2.4 帷幕灌漿

開始灌漿時，注入率大的孔段及接觸段都要進行分段升壓，使灌漿壓力盡快達到設計值。灌漿采用分序加密方式。若灌漿孔的基巖段低于6m，可采取全孔一次灌漿的方法，超過6m 時，要采取從上到下分段灌漿的方法。灌漿的長度盡量控制在5~6m 之間，以保證漿液能夠滲透到每個裂隙中，遇到特殊情況灌漿的長度可酌情調整，但最大不應超過10m。帷幕注漿要結合不同結構部位的特點，采取合適的注漿方法，案例工程在壩體、基巖接觸段等需要采取單獨灌漿的方法，并等待漿液凝固后，再進行下一段灌漿操作，以免發生漿液滲漏問題。針對孔口無涌水段的灌漿孔段，灌漿完成可不待凝固繼續灌注相鄰的孔段[5]。但針對斷層、破碎帶等不良地質段，需要等漿液凝固后再進行相鄰孔段的灌漿操作。帷幕灌漿結束的標準為：如果在灌漿中保持固定的灌漿壓力不變，注入率﹤0.4L/min，灌漿時間要控制在60min 左右，或注入率<1L/min 時，繼續灌漿90min 后，灌漿結束。灌漿完成之后及時跟進質量檢查驗收，當各項標準全部達到設計要求后，再進行封孔操作。本工程在封孔操作中，采取了分段壓力灌漿封孔法，效果比較好，值得類似工程參考。

2.5 帷幕灌漿質量檢查要點

帷幕灌漿全部結束之后，需要及時跟進質量檢查，若存在問題，及時處理，以保證水庫工程加固效果。本工程在帷幕灌漿質量檢查時，采取空壓水試驗結果分析的方法，在具體質量檢測中，嚴格按照現場帷幕灌漿的情況布設檢查孔，檢查孔的鉆孔位置要合理選擇。如：帷幕中心線、巖石破碎帶、大孔隙地帶等，這些位置都是帷幕灌漿時漿液滲流難以達到的位置，如果這些問題灌漿質量達標，則其余位置的灌漿質量必然也可以得到保證。帷幕灌漿進行質量檢測中，檢測孔數不小于灌漿總孔數的10%，而且每一個壩段以及每一個單元都要至少布設一個檢查孔。要求壩體混凝土工程帷幕灌漿及基巖接觸段帷幕灌漿的合格率要滿足100%的需求，其余段合格率達到90%后，才能進行下一道工序施工。

3 特殊情況的處理方法

帷幕灌漿技術在水庫工程加固中應用時，受到地理位置和施工技術條件的影響，經常會遇到一系列特殊情況，影響加固效果。在工程施工中主要遇到灌漿中斷和串漿的兩種特殊情況。

灌漿中斷：在帷幕灌漿施工中，受到一些原因和影響因素的影響，致使帷幕灌漿無法連續不斷的進行，如機械設備故障、輸漿管堵塞、復雜的地質條件、停水停電等。灌漿中斷會影響灌漿加固效果。為解決這一問題，灌漿泵應保證在規定的最大壓力下能夠長時間連續運轉。輸漿管材的連接需要牢固可靠，不存在破損滲漏情況。壓力表要能夠準確計量，及時進行驗證校核，不合格的壓力表嚴禁使用。停水停電需要至少提前24h 通知，以便及時啟動備用電機[6]。

串漿：在帷幕灌漿操作中，串漿也是比較常見的問題，主要表現為漿液從其他鉆孔中流出。因此，串漿問題的主要原因是巖石中存在大量裂隙。為解決串漿問題，需要加大第一次序孔間的孔距，并適當增長相鄰兩個次序孔的先后施工間隔時間，以便進行從上到下的分段灌漿，以降低串漿出現的概率，更好的保證灌漿質量。

4 結 語

綜上所述，結合工程實例，分析了帷幕灌漿技術在水庫加固工程中的應用，結果表明，水庫加固工程具有加固難度的大，影響因素多的特點。將帷幕灌漿技術應用到水庫加固工程中，可大幅度提升加固效果，而且操作方法簡單，是目前水庫加固中常用的技術。但在具體應用中，為最大限度上發揮出帷幕灌漿施工技術的優勢，需要立足水庫加固工程的特點，嚴格把控好每個施工要點，并加強對特殊情況的處理，才能提升加固效果，保證水庫工程運行的安全性。