水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿施工處理技術措施之研究

胡孟利

廣東粵海水務股份有限公司 廣東 深圳 518021

隨著水工建筑項目的全面發展，水庫除險加固工作受到了更多的關注，要整合大壩帷幕灌漿施工作業要點，設定規范化施工模式，以提升統籌管理的科學性和規范性，實現工程項目統一發展的目標。

1 工程案例

本文以某水庫項目為例，工程項目處于三鎮交界位置，地形較為復雜但外部交通環境便利，施工項目需要的材料、設備等都能有效運輸到施工區域。當地多年平均降水量為992mm、多年平均降雨日為127天，每年6月到9月為汛期，尤其是8月到9月，受熱帶風暴影響會出現高強度暴雨，因此，當地多年蓄水工作和抗洪工作壓力較大，使得水庫結構的主壩、副壩存在多出處滲漏問題，對水庫整體安全性產生影響，為此，當地管理部門在進行全面調研和數據匯總后，決定采取除險加固作業模式，有效避免險情的留存[1]。

依據工程項目設計部門的相關設計方案，主要是對水庫主壩和副壩進行灌漿防滲加固作業，其中，主壩利用高壓噴射灌漿處理、充填灌漿處理以及劈裂灌漿處理等，而對應的副壩則采取充填灌漿和劈裂灌漿處理。

2 水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿施工處理技術內容

在明確工程項目設計要求和具體設計方案后，嚴格按照標準化作業流程開展具體工作，以確保能及時糾正相關問題，建構完整的施工管理模型，實現統一管理控制的目標，減少隱患問題留存造成的不良影響[2]。

2.1 準備工作

為更好地維持水庫除險加固作業的安全性，要整合具體的資源體系，確保相關工作內容都能逐步落實，有效建立完整控制機制的基礎上，從問題分析入手，及時掌握水庫除險加固工程的要點和難點，依據防滲標準落實更加合理的作業方案。

2.1.1 問題分析

為更好地保證后續作業順利開展，本工程項目在施工作業開始前進行了隱患問題的交流會。目前，大壩主要存在的是滲流問題，工程項目心墻截水槽原有設計的底部寬度為12m，目前局部壩段為8.1m，利用埋設的測壓管完成檢測后可知，心墻土壓實度以及滲透系數均不達標，造成整體防滲失效。與此同時，工程項目大壩土多為分散性土，比例接近70%，長期滲流作用下被分解和沖蝕的問題較為嚴重，影響壩體抗滲的穩定性[3]。初步判斷大壩應該為土石壩，采用心墻防滲，滲漏問題主要因心墻和壩體分散性土分解沖蝕造成，使得斷面出現變形沉降，如圖1所示。

圖1 土石壩斷面變形沉降示意圖（1）、（2）、（3）、（4）均為沉降示意線

基于水庫存在的問題，工程項目對具體的灌漿范圍進行了劃定，主要的位置在溢洪道控制閘前部、左側壩頂、相鄰壩坡段，按照規范化作業要求完成具體單元的設定評估，有效實現統一作業的目標。

除此之外，要對灌漿作業中可能存在的異常情況予以預測，比如，灌漿中斷、漏漿等問題，并制定相應的防控預案，確保出現具體情況可及時采取相應措施。比如，灌漿中斷現象，造成灌漿中斷問題的因素較多，為減少其產生的不良影響，要選取高質量輸漿管道，并且在每次施工作業開始前都要進行管道連接位置的質量校驗。并且，要嚴格執行具體的標準和作業內容，完善灌漿設備常規化清理工作，定期開展水電系統維修和日常保養，從而確保實際作業的穩定安全。

2.1.2 設備、材料準備

在實際施工作業中，水工混凝土用水是建筑施工標準用水，為更好地維持工程項目的統一控制效果，灌漿用水要保持一致。與此同時，按照質量規范標準選取水泥等材料，本工程項目選取32.5普通硅酸鹽水泥[4]。

另外，在開展灌漿處理工作中，要結合工程項目實際需求和控制標準選取灌漿設備和鉆孔設備，灌漿設備中，應用高速攪拌機、儲漿攪拌機等，保證應用控制環節的合理性，更好地維系統一管理效果。與此同時，利用高壓泥漿泵有效完成鉆孔沖洗以及壓水實驗，建構完整的設備管理模式，保證設備能發揮其實際作用。

除此之外，要優化準入機制，確保相關設備操作人員具備對應的專業資格認證，且能及時參與培訓和安全指導，能嚴格按照規范流程和技術要領開展具體工作，從而一定程度上提高工程項目的整體安全水平。

2.1.3 具體工序

在完成準備工作后，就要按照規范化流程開展具體施工作業，以保證各作業環節銜接合理，維持工程項目統一控制的科學性和規范性。

確定施工條件

結合本工程項目的實際情況，要開展大壩帷幕灌漿施工工作，要明確灌漿作業的基本條件，從而依據規范落實細節的設計和處理，確保工程項目協同管理的科學性和規范性。

第一，鉆孔灌漿處理環節要在帷幕層混凝土滿足28d養護期，且對應的強度是設計強度的70%時陸續開展，不僅能保證帷幕作業的安全性，還能提高整體施工項目的管控效果。

第二，正處于灌漿作業或者是灌漿作業剛剛完成試，要對其周圍環境進行階段性管理，一般而言，30m范圍內不能進行爆破作業等幅度較大的內容，若是按照工期要求無法更改，則要落實完善的減震處理和防震處理。

第三，基于施工作業的具體要求，在帷幕灌漿作業開始前，施工部門要嚴格執行規范化試驗分析模式，確保灌漿處理的科學性和合理性。與此同時，要編寫對應的試驗大綱，從而保證相關內容都能逐步落實。

施工作業原則

結合本工程項目的實際情況，要建立相應的評估機制，并且，嚴格執行具體問題具體分析的原則。本工程項目利用“三序施工”處理機制，先完成第一序孔的鉆灌處理，然后進行第二序孔、第三序孔的處理，排序方面要秉持先外后內的原則，雙排孔組成的帷幕結構要先進行下游排孔的灌漿處理，然后進行上游排孔的處理。

作業要點

在確定灌漿作業方案后，就要嚴格按照規范流程開展具體工作，確保工序的完整性和科學性，進一步提高大壩帷幕灌漿施工水平。

第一，鉆孔作業。主要采取的設備是回轉式地質鉆機，要在覆蓋層應用硬質合金鉆頭完成鉆進處理，更好地提高階段性作業的規范水平，確保實際作業可控合理。并且，在基巖結構中利用金剛石鉆頭開展鉆進作業，鉆孔的孔徑維持在56mm。整個施工作業中，先導孔利用91mm完成開孔處理，以保證后續作業的安全性和規范性，并利用76mm進行終孔處理，為更好地提高整體作業的質量水平，要對先導孔、第二序孔、第三序孔進行集中處理，并進行巖芯的質量評估，更好地維護整體作業的科學性。另外，要對作業后的結果進行校準，確保孔位滿足設計要求，相應的孔位偏差要控制在10cm以內，及時進行相應數據的記錄和匯總分析。灌漿孔施工作業時按照要求分序分段處理，并配合清水鉆進作業，提升基巖結構中鉆進處理的質量效果。最后，利用KXP-1型測斜儀進行最終的測量，只有滿足大壩帷幕灌漿施工設計規范才能開展后續作業。

第二，沖洗作業，主要是針對基巖結構段，要利用壓力水完成孔壁沖洗作業，確保其不會對整體作業質量產生影響，沖洗的時間由最終水流質量決定，一直沖洗到回水清凈為止。并且，沖洗的壓力要維持在灌漿壓力80%左右，若是整個施工作業中灌漿壓力超出1MPa，則沖洗壓力選取1MPa。在完成沖洗處理工作后對沖洗結果進行檢查，確保孔內沉積厚度能在20cm以內。

第三，壓水試驗。在大壩帷幕灌漿施工作業中，壓水試驗是非常關鍵的環節，要整合具體的作業內容，建立完整的試驗分析模式，保證相應作業的安全性。1）灌漿孔在灌漿作業開始前要進行簡易的壓水試驗，以確保能全面評估其實際情況，更好地滿足后續作業要求。2）先導孔要按照自上而下分段卡塞的方式完成壓水試驗分析，并且，配合單點法壓水處理模式，確保整體作業的可控性和合理性。3）針對帷幕灌漿試驗孔、檢查孔則要采取五點法壓水試驗。所謂五點法壓水試驗，指的是依據大壩基礎帷幕灌漿試驗要求，結合業主以及監理部門現場指示，按照設計標準對各個區段灌漿壓力進行計算，就能了解實際的壓水壓力，采取壓水壓力0.3倍、0.6倍以及1倍計算方式對各個壓力點的壓力進行處理。

第四，灌漿作業。1）在帷幕灌漿施工環節中，覆蓋層利用孔口封閉循環鉆的方式進行灌漿作業，而在基巖段，主要是利用孔口封閉孔內循環自上而下分段灌漿法完成處理工作，射漿管和孔底之間的距離要控制在50cm以內，更好地維系整體作業的科學性和規范性。2）同一排上相鄰的兩個次序孔間要結合具體設計要求予以優化處理，巖層中鉆孔灌漿的間距也要控制在固定范圍內，一般是維持在15m以內。3）為提高階段性作業的質量，要嚴格執行精細化測算分析機制，覆蓋層段的灌漿壓力表示為0.8D（D表示灌漿頂板以上地層厚度）、巖石基礎灌漿壓力表示為1.5+0.5D。整個作業體系中，最終的灌漿壓力由現場灌漿試驗確定。4）巖基灌漿段段長要控制在5m以內，若是遭遇溶洞結構、斷層結構或者是軟弱夾層結構，則相應的長度要維持在3m以內，結合實際情況具體確定。與此同時，灌漿墊層混凝土和基礎作業段灌漿結構要進入巖層2m，終孔的最大段長度則要維持在10m以內。5）為保證工程項目綜合作業的可控性和合理性，整個灌漿作業要利用水泥粘土漿完成灌注處理，混凝土和基礎結構的連接位置，要先進行水泥灌漿作業，相應的漿液也要從稀到濃逐級處理，維持整體作業的安全性和科學性。6）在漿液處理環節中，灌漿壓力維持不變狀態下注入率也會出現持續降低的情況，此時，不能改變漿液的濃度。而在某一比級漿液注入量達到300L以上后，灌漿壓力和注入率均沒有出現較大的變化，此時，漿液濃度改為再濃的一級，從而保證作業的連續性和安全性。而在注入率超出30L/min以后，相應的灌漿作業的具體級別就要視實際情況而定。整體作業基于調整壩體劈裂灌漿技術作業要求，能更好地處理心墻壩裂縫以及孔隙問題，更好地釋放壩體中積累的應力，以確保原有不平衡的壩體應力得以消散，在灌入泥漿后，壩體局部土層應力有所提高，就能進一步優化心墻壩的穩定性和安全性。

第五，灌漿結束。為滿足大壩帷幕灌漿施工質量和安全要求，要依據灌漿作業的實際情況，判定灌漿處理工序是否結束。一般而言，判定灌漿結束的標準主要分為兩個，第一個是灌漿段的貫入量在1L以內，并且，設計壓力下已經持續灌漿60min左右。第二個是在灌漿過程中回漿濃度降低一級濃度灌注處理，回漿的濃度變得更濃時。在實際作業中滿足以上兩個要求之一就認定灌漿結束。

第六，封孔處理，一般是利用純壓作業的方式完成封孔，壓力為1MPa到2MPa之間進行灌入，水灰比控制在0.5:1的濃度，屏漿處理120min結束，在沉淀作業結束后投入泥球并開始相應的搗實處理，從根本上維持整體作業管理的可控性和安全性。

3 質量驗收

在完成大壩帷幕灌漿施工作業后，要結合質量管理要求開展質量驗收工作，確保工程項目施工作業內容更加貼合實際需求，提高階段性作業的基本水平。

本工程項目在完成除險加固灌漿處理工作后，當地管理部門對其進行了為期1年的跟蹤管理，了解相應作業的實際情況。一方面，主壩結構、副壩結構在進行充填灌漿和劈裂灌漿作業后，壩頂布置的深槽能有效維持灌漿處理效果。主壩漿脈厚度約為16cm到52cm，副壩的漿脈厚度約為8cm到14cm，整體漿脈較為均勻連續，搭接結構也非常完整，工程項目的滲透性較小，為當地防洪工作提供了良好的保障，整體灌漿質量滿足設計規范和要求。

4 建議

在完成大壩劈裂灌漿作業時，要明確除險加固的要點，基于心墻防滲要求，重構壩體應力平衡狀態，維持心墻壩的穩定性，并嚴格執行具體的作業要求。首先，提高作業人員的基本素質，利用交流會、培訓等方式確保作業人員能嚴格執行具體的工序標準，并確保相關試驗分析數據的準確性和可控性，更好地減少隱患問題。其次，要落實崗位責任機制，將責任落實到個人，提高工作人員的危機意識，保證其能嚴格執行具體作業方案，維持整體作業管理的科學效果。最后，要秉持階段性總結管理的原則，針對階段性作業內容予以評估，針對存在的問題及時整改，并且對帷幕灌漿可能存在的隱患問題予以預測，及時制定防控處理方案。

5 結束語

總而言之，水庫除險加固施工作業具有重要的研究價值，要有效融合大壩帷幕灌漿施工內容，建構完整的作業體系，保證灌漿施工作業各個環節緊密銜接，提高階段性工程質量效果，并及時開展質量驗收，強化工序管理和人員管理的同時，為水庫安全應用奠定堅實基礎。