帷幕灌漿檢測在大壩蓄水安全鑒定中的作用

中圖分類號：TV543 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）11-0054-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.11.012

Roleof Curtain Grouting Detectionin Safety Appraisal ofDam Impoundment

SUN Wugang （ChinaRailway11th First Group First Engineering Co.，Ltd.，Xiangyang 4411oo， China）

Abstract： [Purposes] To analyze the application value of curtain grouting detection technology in the safety appraisal of dam impoundment.[Methods] The curtain grouting materials were selected scientifically，and the curtain grouting was tested by driling coring， water pressure test，single-hole acoustic wave，borehole acoustic CT，borehole panoramic digital imaging and other technologies to understand the actual situation of the project.[Findings] Curtain grouting technology can effectively judge the grouting effect and ensure that the dam seepage prevention meets the design requirements.At the same time， detection can help identify potential safety hazards，assist decision-makers in improving control over the dam's safety status，and ensure dam safety.[Conclusions] The application of water storage safety appraisal technology can provide help for technicians to judge the safety of dams，and the research results provide a reference for further expanding the application range of water storage safety appraisal technology.

Keywords： curtain grouting detection; appraise; safety detection technology

0 引言

大壩是水利工程重要的組成結構之一，大壩蓄水的安全性能直接影響下游人民群眾的生命財產安全。隨著水利工程規模的日益擴大，相關技術不斷成熟，保證大壩蓄水安全成為水利工程建設運營工作的關鍵環節。憑借帷幕灌槳技術，可以在水利工程大項底部及周邊巖體中注入漿液，打造連續防滲帷幕，降低地下水滲透問題的發生概率1。但是受復雜水文地質條件的影響，如何保證帷幕灌漿工程的質量安全，成為一項難點。因此在施工結束后，需借助科學的檢測手段來評估其安全性，以確保其滿足設計要求，并達到預期的防滲效果。

相較于傳統防滲方法，帷幕灌漿技術具有防滲效果好、經濟性好及適應性強等優點。帷幕灌漿技術被廣泛應用于水利、土木和建筑領域，尤其是大壩、隧道和橋梁等工程之中。近年來，隨著科技的不斷發展，帷幕灌漿技術也得到了進一步發展。本研究以某水利樞紐工程為例，分析應用帷幕灌漿技術對大壩蓄水安全鑒定工作的影響，旨在提高大壩的蓄水安全性。

1 工程概況

某水利樞紐工程為大型工程，包括水源工程和輸配水工程，并設有水庫電站。在常規情況下，水庫蓄水位達 1329m ，總庫容10.87億 m³ ，死水位達1 304m 。該工程采用鋼筋混凝土面板完成大壩壩體施工，頂部長 362m 寬 10.5m 、高 1 335.75m ，整體最低基面高 1172.4m 。

2帷幕灌漿技術材料選擇與檢測方法

2.1 材料選擇

當前常用的帷幕灌漿加固材料有化學基、水泥基與混合基，其詳細介紹如下。 ① 化學基：常用化學基包括聚氨酯、環氧樹脂等，此類材料具備強度高、耐久性好等優點，但所需費用較高，施工難度較大，適用于特殊工程或高防滲要求的工程。 ② 水泥基：常用水泥基多為硅酸鹽水泥，具有成本低、施工難度小等優點。在通常情況下，水泥基材料強度等級不得低于32.5（R），細度應控制在使用 80.0μm 方孔篩進行過篩時，篩余量不超過 5.0% 。在施工階段，還可根據施工情況加入速凝劑、減水劑等外加劑，以提高基底性能[3]。 ③ 混合基：此類材料綜合了化學基與水泥基材料的優點，綜合性能較高，適用于對材料性能要求較高工程。

2.2 檢測方法

2.2.1鉆孔取芯。具體操作為通過鉆孔完成取芯工作，觀察并記錄巖芯樣品情況，檢測地質缺陷位置，如裂隙部位水泥結石填充情況，并以此為依據判斷固結質量與帷幕灌漿效果。待檢測結束后，應采用灌漿封控方式完成收尾工作。

2.2.2壓水試驗。開展孔壓水試驗時，參考標準壓力向鉆孔中施加水壓，參考吸水量綜合評估其透水性。具體流程為利用水頭固定與壓力外加方式向測試段鉆孔注水，在此過程中，孔壁缺陷位置滲透出水，當滲透出水量穩定后所獲取數值為最終透水值。同時根據壓水試驗長度與穩定透水值可以完成帷幕灌漿透水情況評估4。鉆孔壓水試驗工作利用LJI型壓水測控系統完成，基本原理如圖1所示。透水值（呂榮值）計算公式見式（1）。

q=Q/（P×L）

式中： q 為滲透率單位呂榮， Lu;Q 為壓入流量，L/min;P 為所選擇試驗段內全壓力， MPa;L 為試驗長度， m 。

本研究涉及項目所使用的壓水試驗方式為全壓力壓水，工作原理如圖1所示，通過式（2）計算全壓力。

P=P₁+P₂

式中： P 為全壓力， MPa;P₁ 為壓力表指示壓力，MPa P₂ 為壓力表中心至壓力起算零線之間的水柱壓力， MPa 。

2.2.3單孔聲波。該工程采用以單發雙收觀測方式為工作模式的單孔聲波檢測法，來實現超聲波信息的接收，根據聲波儀分析所接收的折射波走勢，并利用公式（3）計算波速。

式中： ΔS 為兩接收探頭之間距離； ΔT 為兩接收探頭所接收的聲波時差； V_p 為超聲波在兩探頭之間的縱波速度。

由于工程所在地層巖性、完整度存在差異，使得所測量的波速存在一定差異。為保證測量結果的準確性，該工程選擇WSD-2數字聲波儀及單發雙收傳感器作為測量設備，該設備可以完成數字收集與存儲。其最小采樣間隔不得超過 0.1μs ，采樣長度不得小于1024點，頻響為 10～500kHz ，測量精度為 ±0.1μs ，基本工作原理如圖2所示。

2.2.4鉆孔聲波CT技術。鉆孔聲波CT技術的基本原理為在穿越巖體過程中分析聲波速度的變化情況，以此來判斷巖體性質[5]。工作流程為在地下介質處發射聲波，聲波與不同目標體的截面產生碰撞后，回傳速度與頻率將不同，可以據此變化判斷地下目標體的基本情況，如空間位置、結構和分布情況等，工作原理如圖2所示。

2.2.5鉆孔全景數字成像。該技術在測孔中設置自調功能廣角攝像頭，可以更全面采集孔內壁信息，依托電纜完成數據傳遞，控制系統將信息與計數脈沖相融合，實現地質信息分析，對巖石完整性、形狀、夾層分布情況、裂隙情況和填充情況進行直觀了解。應用鉆孔全景數字成像技術，可以擺脫傳統人工編輯模式存在的設備過多、操作難度過大等問題。

3帷幕灌漿技術施工流程

① 施工單位應在施工前完成地質勘探、地層分析和水文分析等基礎工作。同時檢查鉆孔機、灌漿泵等設備性能，確保注漿工作順利開展，并結合勘測結果完成灌漿材料的選擇與配置。 ② 按照設計要求的孔位、孔距和孔深等參數標準完成鉆孔。需要注意的是，鉆孔階段必須時刻關注孔洞垂直度與精度，避免孔斜偏差過大。鉆孔結束后，應對鉆孔進行清潔處理，確保漿液可以順利注入。 ③ 結合施工現場實際情況選擇不同灌漿方法。在灌漿階段，除遵循先稀后濃的灌槳原則外，還應時刻關注灌漿壓力，調整漿液濃度，并且在灌漿結束后，根據作業要求完成封孔，具體施工流程如圖3所示。

4大壩蓄水安全鑒定結果

4.1右岸第二層灌槳平洞（YPD2）

YPD2灌漿平洞巖芯呈現較多短柱狀和較少長柱狀，裂隙發育情況適中，巖體完整性較高，巖石主要為薄層、中厚層灰巖和泥灰巖。鉆孔全景數字成像技術監測結果表明，溶蝕裂隙發育較快，局部出現了溶洞和巖體破碎情況[。聲波-CT探測顯示，該壩址區只有一處波速較慢的溶蝕帶和2處較小的溶蝕帶，未發現大范圍的不良地質體。根據鉆孔水壓測試，發現有3個機組和3個壩段不滿足設計要求。

4.2左岸第二層灌漿平洞（ZPD2）

ZPD2灌漿平洞巖芯主要包括長柱狀與短柱狀兩類，其中長柱狀占比較高，整體性較高，裂隙發育較快，多處存在方解石脈，部分區域受鐵錳質侵染嚴重。壓水試驗結果表明不符合標準的位置較多，不合格單元經加固注漿、重新灌注檢測后，除某一單元不符合設計標準外，其余單元符合設計標準，即可以憑借補強工作改善施工效果，以達到預期要求。

4.3 大壩趾板

大壩趾板主要有較多長柱狀與較少短柱狀，巖體呈淺灰、深灰色，裂隙發育情況較多，部分裂隙面出現溶蝕情況，局部水泥已暴露。對比灌漿前后聲波速度發現，灌漿后波速明顯提高，說明檢測單元存在巖性變化[。鉆孔全景數字成像結果表明，雖然裂隙發育較快，但并未出現大規模的地質異常區域。壓水試驗結果顯示，部分單元檢測結果不符合設計標準，經反復補強后，可以達到設計防滲標準，即通過反復補強，可以改善不合格單元防滲效果，使其符合相關標準。

5帷幕灌漿檢測在大壩蓄水安全鑒定中的作用

5.1評估帷幕灌漿效果

借助壓水試驗，可以評估帷幕灌漿體滲透系數，為判斷帷幕灌漿防滲性能提供重要參考[8]。借助鉆芯取樣與聲波測試，可以評估水泥密度、膠結質量與封孔質量，并以此為依據判斷帷幕灌槳施工質量，確保灌漿效果可以達到預期。

5.2 發現潛在安全隱患

帷幕灌漿主要作用為形成防滲幕墻，降低地下水滲透風險，因此，是否可以及時發現其所存在的安全隱患將直接決定其性能[9。借助具體檢測手段，可以幫助驗收人員判斷帷幕灌漿工作的不足之處，發現潛在安全隱患，如灌漿體不密實、存在空洞或裂縫等情況。同時還可以發現地層變化情況，例如利用聲波測試手段分析灌漿前后地層波速變化情況，可以判斷地層穩定性。

5.3為安全鑒定提供依據

憑借全面、細致的檢測工作，檢測結果可以反映大壩防滲性能、周邊地層穩定性及帷幕灌漿完整度等情況[10]。檢測結果也是判斷帷幕灌漿設計是否科學合理的重要依據，對保證施工質量具有重大意義。

6結論

帷幕注槳將漿液灌注于巖體和土層間的縫隙中，形成一道連續止水帷幕，可有效減小壩體滲流壓力和滲流阻力，從而提高壩體防滲性能。應用該技術，為提高大壩蓄水安全性提供了技術支持。同時依靠帷幕灌漿質量檢測工作，可以及時發現并處理大壩安全隱患，避免蓄水階段發生安全事故。同時開展帷幕灌漿檢測，不僅可以了解當前階段的灌漿質量，還可以與歷史工況進行對比，以預測大壩安全風險，制定相應的風險應急管理方案，從而降低突發事件對大壩運行的威脅，確保大壩運行穩定性與安全性。

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（欄目編輯：孫艷梅）