帷幕灌漿在水庫(kù)壩基防滲處理的應(yīng)用研究

【摘要】隨著我國(guó)水利工程的發(fā)展，水利工程的建設(shè)越來(lái)越多，水庫(kù)壩基的防滲處理也越來(lái)越重要。我國(guó)有很多的壩基全都建設(shè)在巖溶比較活躍的地區(qū)，這就導(dǎo)致了壩基容易出現(xiàn)滲漏的現(xiàn)象，所以必須要對(duì)水利工程的壩基進(jìn)行防滲處理，保證壩基具有足夠的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性。而灌漿帷幕可以利用漿液把壩基中滲漏的孔隙堵住，形成有效的防水帷幕，避免因?yàn)樗鲗?duì)壩基的長(zhǎng)期沖刷而出現(xiàn)險(xiǎn)情。水庫(kù)壩基的防滲處理一直是水利工程建設(shè)的難點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例，對(duì)應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)壩基中的防滲處理進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】帷幕灌漿；水庫(kù)壩基；巖溶地區(qū)；防滲處理

水利工程的建設(shè)關(guān)系到我國(guó)水資源的調(diào)配，可以為我國(guó)人民的用水提供保障。但是我國(guó)的巖溶分布比較廣，水利工程的壩基經(jīng)常建設(shè)在巖溶地質(zhì)上，容易造成壩基的滲漏，直接影響了水利工程的運(yùn)行質(zhì)量。應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)可以對(duì)壩基的滲漏處進(jìn)行有效的處理，以帷幕灌漿的概念作為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)水庫(kù)壩基的防滲處理進(jìn)行了闡述，分析了帷幕灌漿在水庫(kù)壩基防滲處理中的應(yīng)用。

一、工程概況

（一）水庫(kù)壩基情況

某水庫(kù)大壩，其功能主要有農(nóng)田灌溉和附近居民的用水為主，大壩為混凝土堆石壩，該水庫(kù)的庫(kù)容可以達(dá)到1200萬(wàn)立方米，壩頂寬度超過(guò)8米，壩高32米，壩基底部寬度最大為152.34米。壩基在上游受水段的坡度為1比1.80，在下游排水段的坡度超過(guò)了1比1.50.壩基建設(shè)段的地質(zhì)主要為巖溶地質(zhì)，存在壩基的滲漏問題，所以必須要進(jìn)行防滲處理。帷幕灌漿技術(shù)可以有效的提高壩基的穩(wěn)定性和安全性，提高壩基的使用效率。

（二）水庫(kù)區(qū)域地質(zhì)情況

水庫(kù)的河道寬度一百二十米，水庫(kù)區(qū)域的地質(zhì)褶皺斷層比較豐富，水庫(kù)河道中富含粘土、鵝卵石和細(xì)砂，黏土層超過(guò)五米，細(xì)砂層為兩米，鵝卵石層為兩米，透水系數(shù)適中，水庫(kù)區(qū)域的地質(zhì)斷層以縱向斷層為主，水庫(kù)庫(kù)岸的坡度比較小，水庫(kù)在蓄水之后，總體的穩(wěn)定性較高，壩基距離河道上游的隘口超過(guò)了一百米，河谷呈現(xiàn)U型狀，地層中主要分布第四系、奧陶系、寒武系等等。

在水庫(kù)壩址的范圍內(nèi)有三條比較大的斷層，別分為F2斷層、F13斷層和F14斷層，其中F2 斷層位于水庫(kù)壩基的偏右部，斷層由碎裂巖和角礫巖為主，斷層的寬度大約為4米左右，還有很多小型的溶洞。F13斷層在水庫(kù)壩區(qū)的右側(cè)頂部，產(chǎn)生了地表裂縫，對(duì)壩基壩肩的穩(wěn)定性產(chǎn)生了很大的影響。F14斷層為緩切層在該層附近還可以看見很多的小型裂縫。所有的裂縫基本呈現(xiàn)上窄下寬的狀況，容易形成壩基漏水通道。

二、主要設(shè)計(jì)應(yīng)用指標(biāo)

水庫(kù)壩基的防滲處理主要采用帷幕灌漿的技術(shù)，將水庫(kù)壩基的左側(cè)與壩肩的灌漿帷幕有效的連接起來(lái)，在壩基的右側(cè)將防滲帷幕與溢洪道的側(cè)墻連接起來(lái)，將此灌漿帷幕以壩基的軸線為基準(zhǔn)，以直線的方式進(jìn)行延伸，延伸的長(zhǎng)度要超過(guò)水壩壩基兩端二十米以上。如果在帷幕灌漿的過(guò)程中，出現(xiàn)了部分地層的斷層分布不規(guī)律時(shí)，需要加大帷幕灌漿的漿液量，最高灌注量不低于壩基高度的一半。

在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，主要的工藝流程為鉆孔、沖刷鉆孔、灌注壓力水進(jìn)行試驗(yàn)、灌漿、封堵灌注孔、檢驗(yàn)灌漿成果。

帷幕灌漿沖刷鉆孔的水壓應(yīng)該在0.3MPa左右，在正式灌漿時(shí)應(yīng)該控制漿液的壓力不超過(guò)1.5MPa，灌漿采用的材料為普通硅酸鹽水泥，灌漿漿液的水灰比為0.8：1，灌漿時(shí)漿液的濃度應(yīng)該在每20分鐘提升一次，直到灌漿的壓力達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)壓力之后，保持半小時(shí)的吸漿狀態(tài)之后停止灌漿，灌漿的時(shí)候應(yīng)該按照從上而下的順序進(jìn)行，每個(gè)孔位的距離不能過(guò)遠(yuǎn)。

三、帷幕灌漿時(shí)主要的設(shè)備及組織

帷幕灌漿采用的鉆孔設(shè)備為XY-2型鉆孔機(jī)器，漿液的制作采用雙層的立式攪拌機(jī)，灌漿泵利用柱塞式的定量灌漿泵，在進(jìn)行灌漿之前還需要準(zhǔn)備測(cè)斜儀。帷幕灌漿的施工軸線都比較長(zhǎng)，而且在施工時(shí)也必須按照順序進(jìn)行，所以需要對(duì)鉆孔進(jìn)行分配，為每一臺(tái)鉆機(jī)分配三個(gè)鉆孔位置。保證所有鉆機(jī)都能夠同步移動(dòng)。為灌漿泵和制漿機(jī)提供便利。灌漿時(shí)設(shè)備的供水采用集中供水的方式，鋪設(shè)出集中供水管道，管道的直徑超過(guò)十厘米，設(shè)備鋪設(shè)的長(zhǎng)度按照實(shí)際的施工需求制定，安置集中供水管道可以利用管道中的自然壓力對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗，節(jié)約了很多設(shè)備以及電力資源的使用。

在正式進(jìn)行灌漿施工時(shí)施工人員要24小時(shí)不停的連續(xù)作業(yè)，其中鉆孔機(jī)配備兩個(gè)人員，保證鉆孔工作的連續(xù)性。灌漿正式開始時(shí)需要在正式施工的灌漿軸線上，選取幾個(gè)鉆孔進(jìn)行漿液試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后在灌漿時(shí)需要隔一段灌注一次，測(cè)定該位置具體的斷層情況。灌漿時(shí)應(yīng)該采用劈裂灌漿和滲入灌漿將漿液灌注到具體的裂縫位置保證裂縫被堵嚴(yán)。

四、帷幕灌漿的具體操作流程

（一）鉆孔的鉆進(jìn)

鉆孔之前要對(duì)鉆孔的孔位進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量利用全站儀、水準(zhǔn)儀，采用引點(diǎn)放線的方法測(cè)量好每個(gè)鉆孔的位置，測(cè)試好位置的鉆孔楔入鋼標(biāo)，并用油漆標(biāo)識(shí)好該鉆孔的序號(hào)。鉆孔機(jī)器的鉆進(jìn)必須保證平穩(wěn)，鉆孔時(shí)保證與軸線位置的一致性。在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，一般采用直徑為75-91之間的鉆頭鉆進(jìn)兩米深左右，在初鉆完成之后把鉆孔中殘留的巖石粉末全部清理干凈，在對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗時(shí)水壓控制在0.8MPa之下，清洗時(shí)間控制在二十分鐘左右。

（二）孔口的埋設(shè)

鉆孔孔口管的埋設(shè)深度一般為一到兩米之間，孔口管的直徑為75，在埋設(shè)之前先將孔內(nèi)注入一些漿液，隨后將孔口管安裝到孔位中，安裝完畢后對(duì)孔口管的角度進(jìn)行校準(zhǔn)，之后等待不少于七十二小時(shí)的時(shí)間，待孔口管凝固后進(jìn)行下一工序。孔口管在帷幕灌漿中可以起到兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是方便連接孔口的封閉器，另一個(gè)作用是避免漿液與鉆孔中的巖溶巖質(zhì)進(jìn)行直接的接觸，減少了漏漿現(xiàn)象的發(fā)生，保證了帷幕灌漿的質(zhì)量。如果在對(duì)管口進(jìn)行灌漿時(shí)出現(xiàn)了管外冒漿的現(xiàn)象，就要停止灌漿，并把孔口管全部拔出來(lái)重新埋設(shè)，避免帷幕灌漿失效。

（三）分段鉆進(jìn)灌漿

第一段的灌漿利用直徑為75的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，在第二段需要利用直徑為59的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)完成之后利用孔口封閉器分別對(duì)每個(gè)管口進(jìn)行分段的灌漿施工，在對(duì)每一段進(jìn)行灌漿時(shí)，灌漿的壓力是在不斷提升的，直到孔深達(dá)到十米左右的第四段時(shí)達(dá)到最大的灌漿壓力。

在所有的孔位全部鉆進(jìn)完成后，把鉆頭撤下，全部換上鉆桿鉆進(jìn)至半米深進(jìn)行灌注前的壓水試驗(yàn)，壓水時(shí)間一般為二十分鐘，之后才能進(jìn)行灌漿，灌漿施工要有一定的次序，如果壩基的帷幕為三排，那么就需要先對(duì)最下游那排帷幕進(jìn)行灌注，其次是最上游帷幕，最后再施工中間排的帷幕，鉆孔的順序也是如此。

（四）帷幕灌漿時(shí)工作現(xiàn)場(chǎng)的布置

所有有關(guān)供水、供電、供漿的設(shè)施全部安置在下游側(cè)，方便灌漿施工人員的使用，也能夠留下充分的帷幕灌漿施工空間，方便了灌漿現(xiàn)場(chǎng)的管理和維護(hù)。

在灌漿軸線的下游處設(shè)置專門的機(jī)房，機(jī)房沿壩基的沿線設(shè)置，每個(gè)機(jī)房的間距不少于五十米，每個(gè)鉆機(jī)配備的攪拌機(jī)和灌漿泵全部安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，方便帷幕灌漿的有序進(jìn)行，但是在進(jìn)行灌漿施工時(shí)，應(yīng)盡量縮短每個(gè)灌漿泵管道的長(zhǎng)度，避免漿液在管道中損失過(guò)大，同時(shí)也方便了后期的管道清淤。

帷幕灌漿的材料是普通硅酸鹽水泥，所以在進(jìn)行漿液比例的變換時(shí)需要按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范進(jìn)行，灌漿時(shí)灌注的效率在小于1L/min時(shí)需要適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)灌注時(shí)間，這個(gè)時(shí)間一般為一小時(shí)左右，在所有的鉆孔全部灌注完成后，利用機(jī)械封孔法對(duì)所有的灌注孔進(jìn)行封堵。

（五）質(zhì)量檢查

帷幕灌漿施工完成后利用壓水試驗(yàn)的方法檢驗(yàn)整個(gè)帷幕的質(zhì)量，需要在每個(gè)單元中抽取一個(gè)灌漿孔進(jìn)行檢查，檢查的數(shù)量大約為總灌注孔的百分之十左右。壓水試驗(yàn)利用單點(diǎn)法，每個(gè)點(diǎn)的壓力不超過(guò)0.3MPa。因?yàn)楣鄥^(qū)內(nèi)所有裂縫的發(fā)育都不是特別嚴(yán)重，而且裂縫的縫隙不是特別大，所以灌漿時(shí)注入的量比較小。在進(jìn)行質(zhì)量檢查之后，每個(gè)孔位的滲透率均小于5Lu，所以全部合格。可見，帷幕灌漿的效果非常好，帷幕可以達(dá)到規(guī)定的防滲標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)：

帷幕灌漿技術(shù)在使用時(shí)，需要根據(jù)灌漿地點(diǎn)的實(shí)際情況來(lái)選擇合理的灌漿壓力和灌漿參數(shù)，保證灌漿的合理性，帷幕灌漿的技術(shù)具有良好的適用性，基本可以滿足所有壩基的防滲處理，巖溶地區(qū)的水庫(kù)壩基防滲處理一直是水利工程中比較關(guān)注的問題，所以需要不斷的發(fā)展和完善帷幕灌漿技術(shù)。

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作者簡(jiǎn)介：羅洪華（1956-）男，貴州習(xí)水人，漢族、本科學(xué)歷、現(xiàn)任高級(jí)工程師，主要從事水工建筑施工方面的工作