帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

伍麒衛(wèi)

（鳳凰縣水利局 湖南鳳凰 416200）

帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

伍麒衛(wèi)

（鳳凰縣水利局 湖南鳳凰 416200）

當(dāng)前，帷幕灌漿施工技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于水庫(kù)工程，主要作用在于處理水庫(kù)工程基礎(chǔ)、滲漏、裂縫等問(wèn)題，除險(xiǎn)加固效果良好。本文結(jié)合水庫(kù)工程實(shí)例，通過(guò)方案設(shè)計(jì)和實(shí)際施工兩個(gè)方面對(duì)帷幕灌漿技術(shù)進(jìn)行了探討，以供參考。

帷幕灌漿；水庫(kù)；除險(xiǎn)加固

1 引言

基于水利工程建設(shè)的穩(wěn)定性要求，需要通過(guò)水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施進(jìn)行加固。結(jié)合當(dāng)前的水利工程施工實(shí)際情況，帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中得到了廣泛的應(yīng)用。必須加深水利工程技術(shù)研究，正確地分析帷幕灌漿的設(shè)計(jì)，以及具體的實(shí)施過(guò)程，從而推動(dòng)對(duì)于解帷幕灌漿技術(shù)的認(rèn)識(shí)，提高水利工程施工質(zhì)量。

2 帷幕灌漿技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 運(yùn)用帷幕灌漿技術(shù)的作用與意義

受水庫(kù)建設(shè)所選庫(kù)址地質(zhì)條件的限制，水庫(kù)地基會(huì)存在滲漏、地基承載能力不達(dá)標(biāo)、地基液化等問(wèn)題，因此需要采取相應(yīng)的水庫(kù)地基加固處理措施。帷幕灌漿技術(shù)則是其中之一，該技術(shù)運(yùn)用機(jī)械設(shè)備，利用高速射流深入水庫(kù)的地基，切割摻攪不良地基，以制造裂隙、孔隙，從而為后期水泥漿液、改良復(fù)合漿液的灌入提供流動(dòng)通道。在漿液進(jìn)入地層后，即可凝固形成阻水帷幕，達(dá)到降低地基滲透壓力，減少滲漏量，達(dá)到除險(xiǎn)加固的目的。

2.2 帷幕灌漿施工操作與方法

（1）帷幕灌漿施工操作

帷幕灌漿施工的操作步驟包括：鉆孔、沖洗裂縫、壓水、制漿、灌漿和封孔。灌漿前，首先需要清理鉆孔裂縫，清理的標(biāo)準(zhǔn)在于孔內(nèi)能夠返清水。完成沖洗后通過(guò)壓水的方式，計(jì)算透水率，然后結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行制漿、灌漿施工。制漿要求確保配合比的合理性與科學(xué)性，攪拌的時(shí)間要求超過(guò)3min，同時(shí)應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)漿液比重和灌漿的流量，記錄漿液的配合比、壓力等參數(shù)。封孔主要包括兩種方式：人工、機(jī)械，確保灌漿段漿液飽滿，具有良好的密實(shí)度。

（2）灌漿施工方法

帷幕灌漿技術(shù)包括兩種，即全孔一次灌漿與分段灌漿。具體選擇哪種方式，應(yīng)當(dāng)以工程地質(zhì)條件、施工條件為根據(jù)，一般來(lái)說(shuō)，全孔一次灌漿法適用于水庫(kù)庫(kù)址地理?xiàng)l件相對(duì)優(yōu)異的情況。因?yàn)閷?shí)際施工并不存在理想天然條件，通常都需要在開(kāi)工前進(jìn)行必要處理，所以，運(yùn)用全孔分段多次灌漿法的情況更為常見(jiàn)。該方法按照孔段灌漿的順序差異，又可被分成以下四種：從下至上、從上而下、綜合分段和從上而下。這幾種方式均具有各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合實(shí)際條件選取合適的分段方式。

3 帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 工程概況

某水庫(kù)的壩址控制流域面積為54036km2，多年的平均流量為774m3/s。正常的蓄水位達(dá)到184.2m，水庫(kù)的總庫(kù)容為7.06億m3，死水位是1802m，調(diào)節(jié)庫(kù)容是3.87億m3。其中，樞紐建筑物的組成部分為：攔河壩、兩岸泄洪和放空建筑物、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等。攔河壩采用的是混凝土面板堆石壩，壩高最高為223.5m，設(shè)置右岸有1條溢洪洞與1條泄洪放空洞，左岸有1條深孔泄洪洞和1條非常泄洪洞（1號(hào)導(dǎo)流洞改建）。

在該工程中，由于蓄水位較高，給水庫(kù)帶來(lái)的壓力較大，要想提高工程的整體質(zhì)量，并消除水庫(kù)的潛在危險(xiǎn)，在施工過(guò)程中積極采用帷幕灌漿法進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工。為確保大壩堅(jiān)固穩(wěn)定，可采用有效的加固防滲措施，處理壩基巖、溢洪道。巖石、砂礫石地基中的防滲帷幕灌漿施工，可防止壩基的滲漏，降低滲透水對(duì)壩基的揚(yáng)壓力，從而保障壩基滲透穩(wěn)定。

3.2 除險(xiǎn)加固方案設(shè)計(jì)

在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，帷幕灌漿的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，為了保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要重視以下幾個(gè)方面：

3.2.1 灌漿孔排數(shù)

在該項(xiàng)工程中，灌漿孔的排數(shù)應(yīng)當(dāng)依據(jù)作用水頭大小、工程地質(zhì)條件等，決定灌漿孔排數(shù)，通常起基巖采用1排，如果作用水頭較大，或者砂礫（卵）石壩基、地質(zhì)條件較差，則應(yīng)酌情加排數(shù)。灌漿孔的排數(shù)，決定了灌漿效率和灌漿的整體效果。

3.2.2 帷幕灌漿孔距確定

帷幕灌漿灌漿孔的距離設(shè)計(jì)，將影響帷幕造價(jià)，而灌漿孔的距離則受到帷幕的影響。如果灌漿孔之間距離過(guò)大，帷幕則難以形成；反之會(huì)導(dǎo)致需要對(duì)各個(gè)孔進(jìn)行重復(fù)的灌漿施工。所以，帷幕灌漿孔孔距的設(shè)置應(yīng)根據(jù)壩基的地質(zhì)條件和之前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)反復(fù)設(shè)計(jì)，以在施工中形成適合的帷幕。

3.3 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中帷幕灌漿施工

3.3.1 鉆孔

心墻造孔通常采用干打的方式，通過(guò)干鉆來(lái)取土，或者先打入外套，然后使用鉆具加少量水，在對(duì)套管內(nèi)部進(jìn)行清掃，一般掃至離套管下檔以上0.5m。

考慮到工程巖石的特征，帷幕灌漿前就需要預(yù)留孔洞。造孔過(guò)程中，為了確保孔的尺寸、深度符合要求，可采用干鉆取土法或是打入外套法鉆孔。這兩種造孔方法的實(shí)際效果都較為理想，所鉆孔的尺寸與深度基本上都能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔孔底的偏差不得＞1/40孔深，帷幕孔孔底允許偏差值如表1所示。

表1 帷幕孔孔底允許偏差值

3.3.2 灌漿施工

（1）排帷幕時(shí)，起順序?yàn)橄认掠闻牛缓笊嫌闻牛虚g排為最后。由于工程堤壩的高度較高，具體的灌漿施工不可隨意灌注，而需根據(jù)水壩中實(shí)際的造孔排數(shù)與次序開(kāi)展灌注作業(yè)。其中，如果是三排帷幕，則會(huì)采用先下后上的順序，可提高整體灌注的效果。根據(jù)當(dāng)前的灌漿施工經(jīng)驗(yàn)，灌漿次序的選擇影響著整體灌注的效果，因此只有掌握適宜的灌漿手法，才能提高灌漿質(zhì)量。而對(duì)于灌漿次序的選定，則應(yīng)當(dāng)滿足保證灌漿效果的要求，降低灌漿難度，而提高灌漿整體效果。

圖1 灌漿次序

（2）灌漿通常采用的施工工藝為自上而下分段法，由于灌漿段不斷加深，橡塞的位置也必然會(huì)隨之跟進(jìn)。此外，應(yīng)注意考慮混凝土的特性，采用常見(jiàn)的自上而下灌漿法。該方法的好處在于，混凝土能自上而下自然流入，從而降低灌注難度，同時(shí)避免灌注段發(fā)生氣孔問(wèn)題。所以，應(yīng)重視灌漿方法的掌握，以提高灌漿效果，滿足施工需要（如表2）。

（3）灌漿壓力

為了將灌漿壓力控制在合理的范圍內(nèi)，需要在灌漿的過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算公式的計(jì)算，確定橡塞底部壓力，確保該壓力滿足施工要求。在目前的灌漿壓力計(jì)算中，通常將灌漿全壓力控制在0.5Amp以下，不論是壓力過(guò)大后過(guò)小，都難以滿足質(zhì)量要求。壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致灌注孔撐裂；而壓力過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致灌注孔內(nèi)出現(xiàn)氣泡，降低灌注強(qiáng)度。

（4）灌漿材料

灌漿材料通常包括粘土漿、水泥粘土漿、水泥漿以及水泥砂漿等。灌漿材料的選擇應(yīng)當(dāng)以保證工程質(zhì)量、降低施工難度為原則，降低灌漿材料的成本，并有效降低施工難度，使灌漿施工能夠得到有效進(jìn)行，提高灌漿的整體效果。根據(jù)水利工程施工需要，在某些需要高強(qiáng)度砂漿的位置上，也可以采用混凝土灌注的方式提高強(qiáng)度。因此，灌漿材料的選擇應(yīng)與水利工程實(shí)際相結(jié)合，使灌漿過(guò)程和灌漿效果都能滿足實(shí)際需要。

表2 灌漿施工相關(guān)參數(shù)

4 帷幕灌漿水庫(kù)除險(xiǎn)加固應(yīng)用問(wèn)題及對(duì)策

在實(shí)際施工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一些施工不當(dāng)現(xiàn)象，若未能得到及時(shí)有效處理，則會(huì)對(duì)整個(gè)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工質(zhì)量造成不利影響。

4.1 灌漿量較大

常規(guī)的灌漿時(shí)間為l～2d，灌漿量水平為260kg/m3，但在具體施工中，由于施工士齡受特殊的地質(zhì)條件或其它原因，導(dǎo)致灌漿量過(guò)大、延長(zhǎng)灌漿時(shí)間問(wèn)題。

對(duì)此，解決的方式如下：①若灌入漿液會(huì)從附近的地表中溢出，則可采用限流、待凝、二次灌漿等辦法來(lái)解決；②若經(jīng)過(guò)上述處理未能達(dá)到預(yù)期效果，則可通過(guò)加入細(xì)骨料，在待凝后清開(kāi)孔道，再實(shí)施二次灌漿。

4.2 灌漿孔抖現(xiàn)象

灌漿孔斜現(xiàn)象是因?yàn)榈刭|(zhì)條件、施工技術(shù)的限制，導(dǎo)致灌漿孔斜度水平超出了規(guī)定值，發(fā)生孔斜，造成卡鉆問(wèn)題，增大了鉆孔工具的故障發(fā)生幾率，甚至導(dǎo)致孔道內(nèi)塌方和失效。

為了解決該問(wèn)題，可采取措施如下：①確保鉆機(jī)水平穩(wěn)固，使其精確對(duì)準(zhǔn)既定的孔位；②根據(jù)孔道地質(zhì)情況，選擇鉆孔工具；③在深孔鉆入的過(guò)程中，實(shí)時(shí)測(cè)量孔斜度，以方便施工人員準(zhǔn)確掌握孔斜清況，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

為了滿足水利工程的實(shí)際需求，應(yīng)當(dāng)積極做好水庫(kù)的除險(xiǎn)加固施工。在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中，帷幕灌漿技術(shù)得到了重要應(yīng)用，對(duì)水利工程形成了有力支持。為此，加深對(duì)水利工程技術(shù)的研究，正確分析水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中帷幕灌漿的設(shè)計(jì)與施工，對(duì)提高水利工程施工質(zhì)量具有重要的推動(dòng)作用。

[1]覃振師.淺議水利工程中帷幕灌漿施工技術(shù)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2010，17（9）：70～71.

[2]林志清.淺析小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程措施[J].水利建設(shè)與管理，2010，30（5）：44～46.

[3]嚴(yán)祖文，魏迎奇，李維朝.水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)方案關(guān)聯(lián)分析與決策[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2012，10（2）：153～159.

TV697.3

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1004-7344（2016）05-0114-02

2015-10-28

伍麒衛(wèi)（1980-），男，工程師，本科，主要從事病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程工作。