淺談巖溶水庫帷幕灌漿工程施工管理控制要點

王太銀，陸廣良，楊 勝

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002）

1 帷幕灌漿含義及目的

帷幕灌漿是將水泥、粉煤灰、水泥黏土混合等漿液灌入土層或巖體中的孔隙、裂隙、巖溶空腔，形成連續的阻水帷幕，以減小滲流量和降低滲透壓力的灌漿工程，屬于重要隱蔽工程。

其目的主要有：

1）減少滲漏損失，保證水庫能正常發揮效益，其標準因河流大小、水庫規模而異，一般要求滲漏量大于河流多年平均流量的3%~5%時，需進行防滲處理。

2）降低滲透壓力，防止滲漏影響工程的安全，如壩基、壩肩、邊坡穩定、廠房浸水防潮等。

2 先導孔的作用

在我省巖溶水庫中，尤其是利用洼地、地下暗河成庫的水庫，其主要靠防滲帷幕攔水，帷幕灌漿分部工程施工質量顯得更為重要，而先導孔布設為了核對或補充勘探資料，盡可能準確地掌握帷幕灌漿線路區地質情況，特別是對設計帷幕邊界（底限、端點）進行驗證與確認，以便有針對性的灌漿，為下一步灌漿工作提供鋪墊和指導。

3 先導孔施工過程常見問題

在水利建設實施過程中，容易疏忽如下問題：

3.1 壓水試驗

規范規定壓水試驗的壓力不應大于灌漿施工時該孔段所使用的最大灌漿壓力的80%，且≤1.0MPa。現場人員為操作方便，壓水試驗壓力往往直接讀取壓力表壓力，為灌漿壓力的80%，但未考慮水柱壓力，當考慮水柱壓力時，就遠超了該孔段灌漿壓力的80%，且＞1MPa。

壓水試驗前，應先觀測孔內水位情況，根據其水位與試驗段的位置關系，計算出其水柱壓力，壓水時通過三通調節壓力表壓力，當壓力表壓力穩定后，方能測讀壓力、流量等數據；使壓力表顯壓力+水柱壓力≤該孔段灌漿設計壓力×80%。

此外，壓力表、水表及控制閘閥不宜距試驗孔太遠，除了壓力表、水表不易控制（讀取數據）外，管路漏水和壓力的損失也不易控制；應在孔口增設三通，安裝壓力表、水表，就近方便控制。

3.2 壓水試驗段長

在壓水試驗資料中，常見試驗段均為5.0m的整數。而實際操作中，試驗段很難取到整數，因為殘留巖心、泥漿等，影響試驗段長，底部鉆桿+花管長度≠5.0m。

試段長度宜為5m左右，但在斷層破碎帶、裂隙密集帶、巖溶洞穴等的孔段應根據具體情況確定試段長度，即根據孔內地質條件，通過調整底部鉆桿長度，上下調節栓塞位置，使得栓塞處于一個相對完整的孔壁段，達到良好隔水效果；由此可以看出工作管長度為一個固定值，下部鉆桿和殘留巖心（泥漿）的長度為可變值。因此試驗前需復核孔深，得出殘留巖心（泥漿）等長度，底部鉆桿長度+工作管（花管）長度+殘留巖心（泥漿）長度＝試驗段長，試驗段長往往不會是5.0m的固定值[1]。

3.3 壓水試驗成果計算

1）在壓水試驗資料中，因讀數疏忽，未在壓入流量的穩定時就開始測讀數據，流量不穩定導致差值波動大，連續4次讀數中最大值與最小值之差＞最終值的10%且最大值與最小值之差遠＞1L/min，造成計算結果不合規。

規范要求在穩定的壓力下每3~5min測讀一次壓入流量，連續4次讀數中最大值與最小值之差＜最終值的10%，或最大值與最小值之差＜1L /min，本階段試驗即可結束，取最終值作為計算值；在實際操作中，需在壓力表壓力穩定后，先試讀流量，當流量基本穩定后，再進行試驗測讀工作。

2）壓水計算成果未考慮水柱壓力，造成計算結果偏大，尤其是壓水壓力較小，而鉆孔水位深，水柱壓力較大時，對壓水成果影響大。

式中q為試段透水率，Q為壓入流量，P為作用于試段內全壓力，L為試段長度；P1壓力表讀數，P2水柱壓力，Pf為壓力損失。因壓力表、水表、三通在孔口布設，Pf可忽略不計；所以P=P1+P2×0.01h（MPa），h為壓力起算零線（m）。

①當地下水位在試段以上時，壓力起算零線為地下水位線；②當地下水位在試段以下時，壓力起算零線為通過試段中點的水平線；③當地下水位在試段以內時，壓力起算零線為通過地下水位以上的試段中點的水平線。

例如，試驗段為孔深25~30m，當鉆孔水位hw分別為24m，32m，28m時，則依次對應：

①hw=24m，水柱壓力P2=24×0.01=0.24MPa；②hw=32m，水柱壓力P2=25+0.01（30-25）/2=0.275MPa；③hw=28m，水柱壓力P2=25+0.01（28-25）/2=0.265MPa。

若該段壓水表壓力為0.3MPa，則計算時不考慮水柱壓力時，計算結果基本會翻倍。

3.4 壓水試驗止水效果分析

在某次抽檢中發現，鉆探巖心取樣顯示試驗段巖體完整，無溶孔、溶隙、裂隙等發育，但壓水結果偏大。經旁站復核發現，壓水試驗3~5min后，孔口開始返水，說明止水效果未滿足要求，分析為鉆桿接頭（未扭緊）、栓塞部位（栓塞長度不足，現場檢查栓塞球僅5個）漏水，漏水量達0.5L/s，導致q增大；經現場指導，放置鉆桿時在鉆桿接頭部位纏好止水膠帶或麻絲，增加栓塞球（栓塞長度不小于8倍鉆孔直徑，增加至8個栓塞球）后，取得較好效果[2]。

在壓水試驗操作中，可以通過實測孔內水位，壓水過程需監測外管水位，檢測止水效果，如在鉆桿接頭部位纏好止水膠帶或麻絲，增加栓塞球的基礎上，依然發現外管水位明顯上升，應采取在栓塞處包裹干海帶加壓止水等止水措施或調整底部鉆桿長度（使栓塞處于在比較完整的孔壁部位），止水達到要求后（壓水時管外水位無明顯上升），讀取的數據才能作為該試驗段孔壁巖體透水性的評判依據[3]。

3.5 先導孔鉆孔下限

在檢查先導孔壓水試驗統計資料時，部分鉆孔終孔段呂榮值較大，未滿足設計防滲標準，但未按設計要求加深，深入防滲下限1~2段。

1）終孔段基巖透水率應滿足設計防滲標準，否則施工方應根據監理指示加深至滿足標準為止。

2）終孔段遇性狀較差、規模較大的破碎帶等地質缺陷時，應加深鉆孔至穿過該地質缺陷5m以上。

4 灌漿過程常見問題

4.1 孔斜控制

鉆孔應采取可靠的防斜措施，保證孔向準確，孔斜值應控制在允許范圍內。垂直孔或頂角＜5°的鉆孔，其孔底偏差值不得大于鉆孔孔底最大允許偏差值表1的規定：

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值表

在檢查中常出現因鉆進過程未作防斜糾偏處理，造成孔深時鉆進困難甚至無法鉆進，亦或深孔帷幕底部偏移過大，形成犬牙狀，不能形成良好封閉帷幕，而造成水庫運行中蓄水不理想的情況。

鉆孔過程中應首先平整修建鉆場，鉆場地基應堅實，鉆探設備應固定在連成一體的基臺上，安裝應做到穩固、周正、水平，保證鉆機平臺的水平。每5m進行一次孔斜測量，形成測斜記錄，尤其應注意控制上部20m范圍內的鉆孔偏差，如果偏差超出最大允許偏差的，應及時采取糾偏等補救措施；如處理無效時，應報廢原孔，重新鉆孔。

4.2 未發現異常或發現異常不上報

在實施過程中，常因工人疏忽等原因，遇到溶洞未發現；或者根據不同的承包模式，選擇性的進行隱瞞、漏報或不上報（按進尺承包還是按耗灰量承包，溶洞的處理耗費大量人力物力），未經討論研究處理方式私自處理，草草結束灌漿，進而錯失重要滲漏通道的處理，造成水庫運行中蓄水不理想或蓄不了水的情況。帷幕灌漿工程是一項重要隱蔽性工程，質量的好壞直接影響工程的使用，況且灌漿結束后無法直觀判斷其質量，而且灌入量也難以控制。如果發生質量問題，還得重新查找、揭露、處理，會造成返工等非常大的損失。

為了避免資源的浪費和當事人雙方的損失，保證工程的質量和工程順利完成；需加強現場質量管理，加強現場管理人員、記錄人員、操作人員與管理班子的聯系；要求施工班組對異常點進行異常匯報機制，嚴防少灌、漏灌，管理人員需做到對防滲帷幕質量心中有底。可在實施過程執行發現異常及時匯報和獎勵機制，對瞞報、漏報執行處罰機制，避免發生質量事故。

5 其他在稽查過程常見問題

5.1 設備定期校驗或檢定

設備的第三方檢測主要涉及水表、壓力表、灌漿自動記錄儀以及其他監測試驗儀表，應定期進行校驗或檢定，保持計量值準確；需要進行定期校驗或檢定，形成校驗或檢定報告備查。尤其是灌漿自動記錄儀應經有關部門鑒定和率定，校準測記灌漿壓力、注入率和水灰比。使用過程中應按廠家要求放置干燥劑，并定期更換，以防電子元件受潮。經率定的灌漿自動記錄儀與傳感器，儀器不能互用，換用時必須重新率定。

5.2 皮帶、鏈條等設備的轉動、傳動部位應安設防護裝置

在水利建設項目稽察中，若發現設備轉動、傳動裸露部分未安設防護裝置，則為較重問題；各種施工設備、機具傳動與轉動的露出部分，如傳動帶、開式齒輪、電鋸、砂輪、接近于行走面的聯軸節、轉軸、皮帶輪和飛輪等必須安設拆裝方便、網孔尺寸符合安全要求的封閉的鋼防護網罩或防護擋板或防護欄桿等安全防護裝置。

5.3 用電設備-電壓器保護圍欄

施工變電所周圍設有高度不低于 2.0m 的實體圍墻或圍欄， 圍欄上端與垂直上方帶電部分的凈距，不得＜ 1.0m。

6 其他工程經驗

6.1 參建各方建立交流機制

參建各方加強管控，對施工現場作好有效溝通交流，建立有效溝通交流機制；施工單位在施工期間發生巖溶異常帶、巖溶異常孔段、壓水異常帶（段），及時整理資料，匯報參建各方；便于各方及時了解施工進度、程序、方法和工藝；施工過程中異常現象；及時進行動態設計。

6.2 重視物探工作在灌漿工程中的應用

物探，是勘查的重要手段之一。孔壁成像探測是采用專業儀器，運用成像技術，將探頭置入鉆孔內進行拍攝及觀察，通過攝影資料直觀識別地層巖性、巖土結構、孔壁空洞、夾層、節理裂隙、破碎帶、地下水位等地質現象。其就像給人做胃鏡一樣，可以讓測點更接近巖溶洞穴、溶隙、裂隙等勘探對象，從而大大增加勘探精度，讓采集到的信息能更加精準地刻畫出探測對象的本來面目。

物探承擔著為勘探開發提供第一手精準地下地質資料的職責，被譽為地質家的“眼睛”，鉆孔的鉆進過程發現有較大的掉鉆現象，借助于物探手段，在先導孔進行孔壁攝影工作，取得成果進一步驗證鉆探成果，查明巖溶規模，及時提供基礎數據給參建各方作方案決策，通過現場共同研究、制定“一孔一策”灌漿方案，在遇到巖溶洞穴、大型空腔時，制定投沙、碎石或其他材料，個別鉆孔采用待凝達30多次，反復掃孔、壓水、復灌，方能起壓，達到巖溶處理的目的。

6.3 建立計量臺帳

嚴格監管帷幕灌漿材料的進量、用量，建立完善灌漿耗材計量臺賬，對每個灌漿孔段的材料實際用量進行現場旁站，現場計量，現場簽證。尤其是異常孔段的灌漿耗材，需加強計量管理工作。

7 總 結

帷幕灌漿工程過程控制要點，其核心任務是通過先導孔準確地掌握帷幕灌漿線路區地質情況，特別是對設計帷幕邊界（底限、端點）進行驗證與確認，在查明巖溶在帷幕灌漿線路區區分布情況及發育規律，通過針對性的工程處理措施，達到成庫蓄水目的。文章依次介紹了先導孔壓水試驗容易疏忽的試驗壓力、試驗段長、試驗成果計算、試驗止水效果等問題；帷幕灌漿施工中容易疏忽的孔斜控制、孔內異常少灌漏灌等問題；水利建設項目稽察中容易疏忽的設備校驗檢測、安全防護裝置、用電設備的防護等問題；同時也介紹了在成功案例中較好的帷幕灌漿管理經驗。為提升現場管理人員的水平提供參考。