水工建筑防滲漏處理中的帷幕灌漿施工技術(shù)分析

劉 斌

（深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司河源分公司，廣東 河源 517000）

水工建筑物實則是具有水流調(diào)控功能的興利除害建筑物，在實際建設(shè)階段，很容易因漏漿、串漿等施工問題引發(fā)滲漏病害，不但危及建筑物使用年限，而且還會削弱止水、控水性能，故此應(yīng)充分運用帷幕灌漿施工技術(shù)改善水工建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，依托工況條件制定完善的技術(shù)優(yōu)化施工方案，便于在此項技術(shù)助力下優(yōu)化水利建設(shè)環(huán)境，為我國水資源合理調(diào)度提供重要保障。

1 水工建筑防滲漏處理中帷幕灌漿施工技術(shù)優(yōu)勢

1.1 易于操作

水工建筑防滲漏處理中灌漿施工技術(shù)多包含固結(jié)灌漿與帷幕灌漿技術(shù)，且每項技術(shù)均有鮮明特征。此次研究以灌漿深度更大的帷幕灌漿施工技術(shù)為主。該技術(shù)在實際應(yīng)用階段具有易于操作優(yōu)勢，它主要需要施工人員按照既定孔距排列鉆孔，而后向孔洞內(nèi)注入漿料，并在搭接作用下形成具備止水功能的防滲墻。該技術(shù)既能減小水流滲透率，又能起到水工建筑加固作用。只要施工人員先期做好準備工作，而后按照標(biāo)準流程落實施工內(nèi)容，即可順利竣工。因此，與5m 到8m 孔深不一的固結(jié)灌漿技術(shù)比較，帷幕灌漿施工更為簡便。

1.2 安全穩(wěn)定

帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用期間，本身涉及的施工流程較為簡便，無論是漿料制作還是鉆孔作業(yè)，基本屬于無危險系數(shù)的施工內(nèi)容。所以，此項技術(shù)施工安全性更強。同時，該技術(shù)在使用巖芯鉆機鉆進孔洞時，還具有標(biāo)準的鉆孔深度要求，即對準孔洞進行鉆進作業(yè)，對應(yīng)的水平偏差為10cm，而后在沖洗與壓水試驗中能夠改善孔位準確度與孔洞穩(wěn)定性。尤其在沖洗孔洞時，其中巖芯殘留深度低于0.2m，每五分鐘測量一次壓水試驗結(jié)果時，只有五次測量結(jié)果最大最小值誤差值都在10%以下，參照下列公式確定透水率（q）數(shù)值，方可認定為質(zhì)量合格，從根本上保障帷幕灌漿施工質(zhì)量。對此，以此技術(shù)建成的水工建筑物防滲墻更加安全可靠。

其中Q 為每分鐘注水量（L/min），P 為水壓（MPa），L 為試驗段長度（m）。求取q 值后需對照水工建筑防滲標(biāo)準判定帷幕灌漿施工質(zhì)量合格情況，通常需要保持在1Lu 到5Lu 以內(nèi)，也可參照滲透系數(shù)（K）與q 的相關(guān)性評估帷幕灌漿施工技術(shù)防滲漏處理效果。

K（cm/s）除了可根據(jù)q 予以計算外，還可結(jié)合注入水體密度（ρ）、介質(zhì)空隙率k，以及水體注入率（g L/min）、土層粘滯系數(shù)（η）進行取值。

由此參照滲透系數(shù)計算結(jié)果衡量水工建筑滲漏情況，亦能用于評估帷幕灌漿施工后防滲漏效果。

1.3 經(jīng)濟性強

考慮到水工建筑防滲漏處理難度較大，且涉及規(guī)模廣泛，若能運用帷幕灌漿施工技術(shù)，有利于借助低成本優(yōu)勢展現(xiàn)防滲漏處理經(jīng)濟性價值。一方面，源于該技術(shù)操作簡便，無需投入過多人力、材料成本。另一方面，鉆機型號選擇性較強，可從多個鉆機設(shè)備中依據(jù)工況需求選擇性價比高的鉆機設(shè)備，由此達到有效控制施工成本的目的。帷幕灌漿施工中多包含機械費（鉆機、灰漿攪拌機、灌漿泵）、人工費（高級工、初級工）、材料費（水泥、砂漿、鋼筋、排水管等），因材料費占比在70%左右，而此技術(shù)主要材料為水泥。故此能夠合理減少投入成本，與其它技術(shù)方案比較有助于控制工程造價，幫助施工企業(yè)節(jié)省投入成本，以期在防滲漏處理中取得更高的經(jīng)濟效益[1]。

2 水工建筑防滲漏處理中帷幕灌漿施工技術(shù)要點

2.1 鉆孔施工技術(shù)

帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用于水工建筑防滲漏處理中，能有效消除水工建筑滲漏病害。其中在技術(shù)應(yīng)用階段，應(yīng)先行利用鉆孔施工技術(shù)鉆進水工建筑，通過鉆機設(shè)備為后期灌漿施工事項提供精準孔位。關(guān)于鉆機鉆孔深度相關(guān)要求，應(yīng)結(jié)合（表1）所述要求控制好鉆孔偏差，以免影響鉆進質(zhì)量，破壞整個帷幕防滲墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在鉆孔施工階段，施工人員務(wù)必將孔底偏差控制在2.5%孔深以內(nèi)，最大不可超出100mm，否則將難以保障帷幕鉆孔施工質(zhì)量。與此同時，在結(jié)合上文提及的壓水試驗內(nèi)容沖洗孔洞并進行測壓時，還要觀察沖洗作業(yè)中其投放的孔洞沖洗用水澄清度，對應(yīng)的孔洞沉積厚度應(yīng)低于200mm，其沖洗水壓應(yīng)為4/5 灌漿壓力。如若沖洗水壓在1MPa 以上，要求沖洗風(fēng)壓為1MPa，未達到1MPa，多以0.5MPa 風(fēng)壓為主。同時，鉆孔施工時，還要選擇適合的鉆進方法。

表1 帷幕灌漿施工階段鉆孔孔底允許偏差標(biāo)準

如某小水電水庫大壩，其壩基建于軟弱基巖上，為提升建設(shè)穩(wěn)定性，專門采取帷幕灌漿技術(shù)處理大壩基礎(chǔ)。并選擇在砂礫地基處進行帷幕灌漿施工，由此實現(xiàn)防滲漏管理。該工程中針對透水率高于5Lu 的工段按照2m 孔距進行鉆孔。而5Lu 以下工段則將孔距設(shè)置為5m，并且將先導(dǎo)孔間距設(shè)于16m 左右，孔深高于5m，進而在此方法下促進鉆機平穩(wěn)運行。施工人員需對小規(guī)模內(nèi)施工區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境展開細致觀察，保證選用的鉆機型號符合現(xiàn)場條件。

2.2 漿料制作技術(shù)

帷幕灌漿施工技術(shù)應(yīng)用階段，最主要的是選擇質(zhì)量優(yōu)良的漿料制作材料，以此增強帷幕灌漿防滲墻穩(wěn)定性。通常情況下，以普通硅酸鹽水泥為主，并將水灰比控制在1:2 到5:1 之間，結(jié)合具體工況確定漿料配比。同時，相關(guān)人員在漿料制作環(huán)節(jié)，還要盡量將水泥材料強度控制在P42.5左右，且摻入的黏土等輔料，塑性指數(shù)至少為17，黏粒含量應(yīng)在40%以上。在使用攪拌機械進行制作時，也應(yīng)當(dāng)盡量選用低速運轉(zhuǎn)攪拌機，并將攪拌時間控制在至少30s。在漿料制作期間，還要安排試驗員準確測量并記錄漿料參數(shù)，包括黏度、吸水率以及密度、溫度等，達到施工方案規(guī)范后方可認定漿料制作完成。此外，還可以選用自密實壓漿材料作為漿料，此產(chǎn)品水膠比在0.26:1 到0.28:1 以內(nèi)，3d 抗壓強度可達到20MPa，28d 抗壓強度為50MPa，初期使用時漿料流動度為10S，1h 后流動度為25S，經(jīng)過使用該產(chǎn)品即可為帷幕灌漿施工提供優(yōu)質(zhì)漿料[2]。

2.3 灌漿施工技術(shù)

灌漿施工技術(shù)是決定帷幕灌漿施工質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，在應(yīng)用灌漿施工技術(shù)時，施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合灌漿段以上巖層厚度（D）先行確定灌漿壓力（P）。

其中Po表示基巖表層段灌漿壓力允許值，m 代表表層段以下每深入基巖1m 對應(yīng)的壓力增加值。

而后根據(jù)工況特征設(shè)置帷幕厚度。借鑒陳保增[3]學(xué)者的相關(guān)研究內(nèi)容，在以集雨面積67.64km2且?guī)烊萘?7.6 萬m3的水庫水工建筑為研究對象時，此工程中壩高18.62m，長度47m，上下游壩坡比分別為1:0.1與1:0.836。此工程進行灌漿施工時，需利用下列公式求取帷幕厚度（T）和孔距（D）。

其中δ、J、H分別指代的是帷幕水頭衰減系數(shù)（該工程中取值0.7）、帷幕允許比降（10）、最大作用水頭（22.25m）。N 代表帷幕鉆孔排列數(shù)量（m），代入數(shù)據(jù)后該工程中帷幕孔距取值2.41m，最終結(jié)合水工建筑防滲漏處理標(biāo)準將鉆孔鉆進深度設(shè)置在4m，并按照2m 的間距排列孔位，以0.4MPa 灌漿壓力開展灌漿作業(yè)，其余孔深條件下灌漿壓力規(guī)范如（表2）所示。

表2 帷幕灌漿施工技術(shù)孔深范圍與 帷幕灌漿壓力相關(guān)規(guī)范

2.4 封孔驗收技術(shù)

當(dāng)施工人員完成灌漿施工任務(wù)后，需應(yīng)用封孔驗收技術(shù)進行帷幕灌漿施工收尾，并在封孔前確定灌漿質(zhì)量達標(biāo)，即持續(xù)三次未見吸漿現(xiàn)象或灌漿量符合既定標(biāo)準。之后利用上提法將孔內(nèi)灌漿管抽離出來，對準已無灌漿管的孔洞使用漿料密度控制在1.5t/m 以上的漿料，并將其灌注到同頂面平行，此時利用回填材料對孔洞實施完整封閉處理，促使在漿料作用下形成均勻分布的防滲墻。水工建筑防滲漏處理結(jié)果進入驗收環(huán)節(jié)，則至少需在建成防滲墻30d 后予以驗收，并整理好竣工驗收資料遞交給業(yè)主，等待驗收合格后進入工程保修階段。

3 水工建筑防滲漏處理中帷幕灌漿施工質(zhì)量保障措施

3.1 落實施工準備事項

帷幕灌漿施工技術(shù)雖然在水工建筑防滲漏處理中具有深刻的應(yīng)用價值，但為了進一步提升施工質(zhì)量，延長水工建筑物使用年限，還需要采取有效措施創(chuàng)造有利的帷幕灌漿施工條件。結(jié)合相關(guān)研究：該項技術(shù)理應(yīng)在應(yīng)用前做好準備事項，無論是材料準備還是機械準備，都將影響后期施工質(zhì)量。因此，可結(jié)合不同參數(shù)范圍選擇適合的材料與機械設(shè)備，如（表3）所示。若施工人員使用的地腳螺栓與孔壁凈間距在15mm 到20mm 以內(nèi)，選擇水泥材料時，多以CGM340 與CGM300型號水泥為主，且灌漿層厚度在200mm 以下同樣以此兩類材料為最佳選擇。至于機械設(shè)備的準備，理應(yīng)選用低速攪拌機，且灌漿機也要充分檢測其實際性能[4]。

表3 帷幕灌漿施工階段所用灌漿材料最佳選擇

3.2 強化施工測量質(zhì)量

針對水工建筑滲漏問題，要求技術(shù)員應(yīng)先行前往現(xiàn)場進行放樣測量工作，包括確定適合的孔距、孔深等參數(shù)，而且還要事先標(biāo)記好孔位，輔助鉆孔人員在實際施工中精準控制鉆進方向。同時技術(shù)員在測量期間還應(yīng)當(dāng)正確區(qū)分灌漿孔類型，利用不同孔洞特點準確進行測量，而后整合測量信息，以供相關(guān)人員出具完善的帷幕灌漿施工參數(shù)設(shè)計規(guī)劃。

3.3 細化應(yīng)急處理預(yù)案

因帷幕灌漿施工中多面臨漏漿、串漿等問題，造成整體施工質(zhì)量下降。故此需在施工前出具細致的應(yīng)急處理預(yù)案，以便規(guī)避施工風(fēng)險。比如針對漏漿現(xiàn)象，當(dāng)漿料中水泥原材料受水化反應(yīng)影響出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，將減少漿料凝結(jié)所需時間，從而破壞施工質(zhì)量。于應(yīng)急預(yù)案中理應(yīng)保證每分鐘漿料注入量在30L 到40L 范圍內(nèi)，嚴控灌漿壓力。而串漿問題則需要提前備好灌漿塞，進而在有效封堵下提升帷幕灌漿施工質(zhì)量，充分利用完善的應(yīng)急預(yù)案達到提質(zhì)目標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，因帷幕灌漿施工技術(shù)在水工建筑防滲漏處理過程中具有易于操作、安全穩(wěn)定、經(jīng)濟性強優(yōu)勢，故而若能加強鉆孔、漿料制作、灌漿、封孔驗收技術(shù)要點的有效應(yīng)用，即可強化水工建筑物抗?jié)B漏能力，并從施工準備、施工測量、應(yīng)急預(yù)案等方面確定質(zhì)量提升方向，以期該技術(shù)實踐應(yīng)用后，可以維護水工建筑物建設(shè)質(zhì)量，為我國水資源合理分配、水利加固施工項目給予重要指引。