壩基帷幕灌漿施工工藝實例剖析

趙忠輝

(東寧縣水務局，黑龍江東寧157200)

自20世紀以來，帷幕灌漿技術被廣泛用于水庫的基礎、滲漏、裂縫等方面的處理，對保證水工建筑物的安全運行起著重要作用，其作用和效果越來越顯著。以下通過工程實例綜述壩基惟幕灌漿的施工工藝。

1 基本情況

紅陽水庫位于廣東省海豐縣梅隴鎮梅聯河的上游，該水庫于1976年建成。包括:主壩、3座副壩、泄洪閘、輸水涵管等。紅陽水庫是以灌溉為主，兼顧發電、防洪的綜合效益的中型水利樞紐工程，距梅隴鎮7 km。30年運行中險情不斷，壩基滲透性強，防滲性能差，需要對壩基進行處理。

主壩壩體最大高度27.1 m，壩頂寬5 m，最大壩頂高程30.6 m，總長度101 m;副壩3座，第一副壩總長度85 m，壩頂寬5 m，最大壩高19.7 m，壩頂高程30.5 m;第二副壩總長度113 m，壩頂寬5 m，最大壩高20.8 m，壩頂高程30.5 m;第三副壩即泄洪閘副壩，位于主壩左壩頭小山包的左邊坡，總長度118 m，壩頂寬5 m，壩頂高程30.5 m。

一座主壩、3座副壩壩基帷幕灌漿工程(灌漿長度1 277 m)，在壩的軸線上游排為帷幕灌漿孔，孔距2 m，分兩序施工，跳孔施工。

2 工程地質

2.1 主壩地質條件

主壩頂以下10 m以礫質輕壤土、中壤土為主，黃色、硬塑，夾含較多強風化巖塊，結構松散。其下部以礫質中土壤、重壤土為主，可塑。壩基為殘積土、沖積土及強風化砂巖。

2.2 副壩地質條件

1)一副壩壩體填土為黃色間灰白色的礫質重壤土、粉礫、砂礫，夾含水量較多強風化巖塊，結構松散。壩基為殘積土、強風化砂巖及弱風化砂巖。壩體及壩基滲透性較強，防滲性能差。

2)二副壩壩體填土為黃色間灰白色的礫質重壤土、粉礫、砂礫，夾含水量較多強風化巖塊，結構松散。壩基為殘積土、強風化砂巖及弱風化砂巖。壩體及壩基滲透性較強，防滲性能差。

3)泄洪閘(三副壩)涵閘頂以上填土厚3.4 m。涵頂拱為漿砌石，厚1.3 m，石塊為灰色弱風化砂巖;涵閘底板為厚0.5～0.8 m的漿砌石。底板下部為強風化砂巖，黃色或灰黑色，節理發育，巖芯破碎。

3 帷幕灌漿方法

帷幕灌漿主要作用是增強壩基的抗滲性和改善壩基的承載強度，確保大壩的穩定性。紅陽水庫帷幕灌漿位于壩軸線上游，總進尺約1 277 m，主壩及副壩均設一排鉆孔布置，孔距2.0 m，與壩軸線平行。帷幕灌漿按孔類分試驗孔施工、基本孔施工及檢查孔施工3部分。鉆孔需鉆穿壩體填土層達到基巖層，孔深5～35 m，帷幕灌漿基線大約在壩基線下4～6 m。灌漿長度按壩段帷幕灌漿設計圖確定。

在基本孔施工前，分別于河床和壩肩段各取一段試灌段，通過試灌段選用合適的施工工藝及施工參數。灌漿施工，帷幕孔按分序加密的原則，分兩個次序進行施工。其中Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3…為Ⅰ序孔，Ⅱ -1、Ⅱ -2、Ⅱ -3…為Ⅱ序孔。灌漿孔距2.0 m。帷幕灌漿孔平面布置見圖1。

圖1 壩平面帷幕、劈裂灌漿布孔圖

帷幕灌漿施工工藝流程見圖2。

圖2 帷幕灌漿施工工藝流程圖

3.1 鉆孔

1)鉆孔采用杭州SGZ-Ⅲ型地質鉆機，壩體土層及砂卵礫石層用Φ110 mm合金鉆頭，Φ108 mm套管護壁跟進，基礎巖層改用Φ59 mm合金鉆頭鉆進。鉆灌孔段長除接觸段為2.0 m外，其余一般為4 m。

2)鉆孔應按設計圖紙統一編號，并按規定的施工次序分段鉆進。終孔深度應達到帷幕設計底線高程。

3)開孔前，平整樁位，墊平機身，對好孔并加固，保證立桿成一鉛垂線并對準孔位。鉆孔時，如果發現鉆機有松動或位移，及時校正加固，用測斜儀檢測鉆孔垂直度，確保鉆孔垂直度符合規范要求。

4)試灌段、先導孔和所有檢查孔均采集巖芯，并進行巖芯描述。檢查后巖芯保留。

5)準確、詳細、清楚地填寫鉆孔記錄。

6)檢查孔安排在一個試驗段完成14 d后再鉆進檢查孔。

3.2 沖洗

1)每段鉆孔結束后，應用大流量水流進行鉆孔孔壁沖洗，直至回水清凈后延續10 min止，孔內沉積厚度≤20 cm。

2)在灌漿前應采用壓力水進行裂隙沖洗。沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，且≤1 MPa。

3.3 壓水試驗

1)各灌漿孔各段在洗孔后均作簡易壓水試驗。

2)壓水試驗壓力值一律采用0.3 MPa，先導孔按壓水試驗規程，其余孔按灌漿規范，其他要求按“水利水電工程壓力試驗規程”執行。

3.4 灌漿

1)現場灌漿試驗，選擇地質條件與實際地質灌漿區相似的地段作為灌漿試驗區，并整理分析各序孔和檢查孔的單位吸水率和單位耗灰量等試驗資料，并報送監理人。不得在帷幕灌漿線上進行灌漿試驗。

2)帷幕灌漿采用循環式自上而下分段灌漿法施工。各灌漿段灌漿時，下入灌漿管，管口距段底＜50 cm。

3)各段不論透水率大小均按技術要求進行灌漿。

4)灌漿壓力表安裝在孔口回漿管路上。灌漿壓力設計值暫定為0.5～1.0 MPa，施工時通過現場灌漿試驗予以調整修正。

5)灌漿材料:灌漿所用水泥和水，均符合拌制水工混凝土用水要求。

6)漿液的配合比，使用及調換:①漿液的配比通過實驗確定，初擬水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1(重量比)等 7 個比級;②漿液的濃度使用按先稀后濃的原則，起始的漿液濃度一律采用5∶1;③漿液濃度的變換:采用限量法，即每一級濃度的漿液灌入300 L后，單位吸漿量(L/min)仍大于初始單位吸漿量的80%時，或灌漿時間已持續1 h，單位吸漿量仍大于初始單位吸漿量的70%時，則可變換濃一級灌注，如改變濃度后，壓力突增或單位吸漿量突然減小時，應立即換回原濃度繼續灌注;④一般每隔10 min測定吸漿量和壓力，并適當測定漿液比重，并記錄;⑤灌漿的結束條件

在規定壓力情況下，單位吸漿量＜0.4 L/min，延續灌 ＜60 min，注入率 ＜1 L/min時，續灌90 min即可結束。在規定壓力下，回漿濃度變濃時，測定回漿比重，如果達到比原灌入漿液濃度高一級時，應立即稀釋為原灌入漿的濃度繼續灌注，并測定回漿比重，當回漿比重二次又增大到前述比重時，表明灌漿段內確已達到進水不進水泥的狀態，這時，不論單位吸漿量多少，延續10 min即可停灌。

3.5 封孔

全孔灌漿結束后，應進行一次復灌回填封孔，射漿管距孔底＜0.5 m，灌液用0.5∶1的水泥漿，壓力用0.3 MPa，單位吸漿 ＜0.4 L/min，并延續30 min即可終孔，待2～3 d之后，用水泥砂漿徒手封閉孔口凝縮段。

灌漿過程中，應每隔一定時間測定漿液的比重，如出現吸水不吸漿情況，加水稀漿，如再出現同樣情況，也可結束灌漿。

3.6 特殊情況的處理

1)灌漿過程中，發現冒漿、漏漿，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

2)灌漿過程中發生串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進行灌漿，應1泵灌1孔。否則應將串漿孔用塞塞住，待灌漿孔灌漿結束后，串漿孔再行掃孔、沖洗、而后繼續鉆進和灌漿。

3)灌漿工作必須連續進行，若因故中斷，可按照下述原則進行處理:①應及早恢復灌漿。否則應立即沖洗鉆孔，而后恢復灌漿;若無法沖洗或沖洗無效，則應進行掃孔，而后恢復灌漿;②恢復灌漿時，應使用開灌比級的水泥漿進行灌注。如注入率與中斷前的相近，即可改用中斷前比級的水泥漿繼續灌注;如注入率較中斷前的減少較多，則漿液應逐級加濃繼續灌注;③恢復灌漿后，如注入率較中斷前的減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取補救措施;④灌漿段注入量大，灌漿難于結束時，可選用下列措施處理:低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿;摻加速凝劑;灌入穩定漿液或混合漿液。該段經處理后仍應掃孔，重新依照技術要求進行灌漿，直至結束;⑤灌漿過程中如回漿變濃，可換用相同水灰比的新漿進行灌注，若效果不明顯，延續灌注30 min，即可停止灌漿;⑥灌漿過程中密切注意異常情況的出現，并進行大壩變形觀測。灌漿效果檢查。

3.7 灌漿效果檢查

在檢查孔中進行，檢查孔是在完成灌漿14 d開始鉆進。灌漿檢查孔的數量約為灌漿孔總數的10%，1個壩段或1個單元工程內至少布置1個檢查孔。

1)防滲性能檢查:首先逐段(5 m)作壓水試驗，壓力采用 0.3、0.5、0.7、1.0、0.7、0.5、0.3 MPa。試驗要求按“水利水電工程鉆孔壓水試驗規程”執行。

2)耐久性能試驗:檢查孔全孔一次進行，用0.5 MPa壓力作壓水試驗，持續48 h，觀測水量有無變化或突變。

3)觀察描述檢查孔的巖芯，有無結石，充填程度，密實程度，巖芯的完整程度，以及結石樣，測定其物理性能及抗壓強度。紅陽水庫經運行至目前為止壩基帷幕灌漿效果顯著。

4 結束語

當前，我國研究出了許多灌漿新技術，但每種新技術有各自的原理、施工工藝、優缺點和適用性。在工程實際中，根據工程的實際情況選擇相應的綜合防滲技術，以達到科學經濟合理的目的。

［1］李德欣，陳冬君.壩基帷幕灌漿施工中應注意的問題［J］.黑龍江水利科技，2004，32(4):76.