帷幕灌漿技術在基巖防滲工程中的應用

張保青

（北京振沖工程股份有限公司，北京 100102）

1 水利工程概況

某水庫位于廣東省揭西縣境內龍江河上游20 km，是一座兼具發(fā)電、防洪、灌溉、養(yǎng)殖、供水等多種功能綜合性水庫。原電站裝機2 100 kW年發(fā)電量達600 萬kWh。該水庫主壩長435 m，壩高40 m，壩頂高程61 m，壩頂寬7 m。該水庫壩址地質條件不佳，左壩頭位于擠壓破碎帶，破裂面密集，右壩肩亦位于背斜坡破碎帶，斷裂巖塊沿著破裂面廣泛分布，造成該壩壩肩滲漏、地基滲漏。

2 灌漿設計基本參數(shù)

在壩軸線上游0.5 m設施工軸線。施工軸線與壩軸線平行共分三段[1]。1#孔以右至開始點（0+000），2#也以左至該壩泄洪道外緣；在溢洪閘左岸26 m設置3#孔（雙排孔）。在壩軸線上游2.5 m設第二排孔軸線亦與壩軸線平行。分兩道工序施工，第一序孔的間距為3 m，終孔孔距為1.5 m，孔深為中風化巖以下10 m。

3 灌漿施工

3.1 施工前準備

該水庫組織人員，為灌漿施工提供（0+000）基準點；施工單位組織測量人員放線，布置施工軸線與鉆孔孔位，然后測量每一段施工軸線的高程，換算出各孔孔底設計標高與孔口標高。

3.2 鉆孔

施工單位選擇ZSY80全液壓錨固鉆機進行鉆孔，這種鉆機轉速可調、大扭矩、大拉拔力，適應各種復雜地層帷幕灌漿施工。由專業(yè)人員對每個鉆孔進行放樣定位，鉆孔偏差不超過5 cm，孔斜不超過2%；鉆孔灌漿段以上直徑為130 mm，鉆孔灌漿段直徑為90 mm，孔內沉渣低于20 cm。鉆孔作業(yè)完成后，測量孔深、孔斜、孔底沉渣，若發(fā)現(xiàn)未達到要求，及時進行處理。鉆孔與灌漿段頂面之間安設φ130套管，底部進行止水處理，再用變徑導向鉆具換徑，繼續(xù)鉆至灌漿深度。鉆孔作業(yè)結束后，要妥善保護孔口。

3.3 沖孔

使用高壓水沖洗鉆孔，將鉆孔內巖石碎屑沖洗出來。然后進行裂隙沖洗，沖洗壓力不能超過灌漿壓力的80%，沖洗時間不能少于30 min，回清水時間要持續(xù)10 min。

4 壓水試驗

4.1 先導孔壓水試驗

沖洗裂隙后采用單點法對先導孔進行分段壓水試驗，壓力須保持在0.3 kPa。在保持穩(wěn)定壓力下，每3～5 min測量、讀取一次壓入流量。要對讀數(shù)值進行計算，當連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值相減差小于1 L/min時，結束本段試驗，取最終讀數(shù)為計算值。然后計算透水率，計算公式為：壓入流量÷（作用于試驗段內的全壓力×試驗段長度）=透水率。壓入流量單位為L/min，作用于試驗段內的全壓力單位為MPa，試驗段長度單位為m。

4.2 簡易壓水試驗

在灌漿前對各鉆孔各灌漿段也應進行簡易壓水，可選擇在裂隙沖洗后進行。壓力可達到灌漿壓力的80%，壓水時間達到20 min，每隔5 min測量、讀取一次壓入流量，取最后讀數(shù)為計算值，再計算各鉆孔的滲水率。

5 灌漿工藝

技術人員決定采用自上而下分段灌漿工藝，在灌漿段逐段安裝灌漿塞，連接進漿管進行灌漿作業(yè)。灌漿管口與孔底的距離不超過0.5 m，在被灌漿段頂0.5 m上安設灌漿塞以防止漏灌。

6 制漿

施工設備與施工場地大受影響，因而技術人員決定建制漿站以進行集中制漿、供漿。制漿能力應達到每分鐘260 L，水泥強度要在32.5以上，細度超過0.088 mm孔徑標準篩孔的篩余量不能超過5%。必須保證水泥質量制漿前要對水泥進行抽樣檢驗，不符合質量標準水泥或受潮結塊水泥不得使用。制漿用水必須對制漿材料進行稱重，稱量誤差不得超過5%。在攪拌漿液過程中要測定漿液密度，嚴格遵照配合比（灰水比1：0.5）制漿。攪拌時間至少要達到30 min，輸送漿液流速要控制在每分鐘1.4～2 m之間。使用漿液前必須過篩。

7 灌漿

7.1 控制灌漿壓力

灌漿時要考慮吸漿率與漿液濃度，吸漿率較小時須灌稀漿，同時迅速升至規(guī)定的最大壓力；吸漿率較大時須灌濃漿，要逐漸升高壓力不可過快。為保證灌漿質量，防止?jié){液繞流，上部第一灌漿段壓力不能過高；在灌漿過程中發(fā)現(xiàn)吃漿量過大，要控制灌漿量調整灌漿壓力，進行限量灌注。為減少漿液在孔內的沉淀采用循環(huán)式灌漿，時刻觀察壓力表上指針的擺動，以壓力表上指針擺動的中值為標準，指針擺動的幅度不能超過灌漿壓力的20%，還需記錄壓力表指針的擺動幅度。

7.2 變換漿液

由稀到濃逐次升高灌漿漿液的濃度，灰水比共分九級，依次為：1：10，1：5，1：3，1：2，1：1.5，1：1，1：0.8，1：0.6，1：0.5。在灌漿過程中，若灌漿壓力保持不變，吸漿率均勻下降，灰水比不得改變。若吸漿率保持不變，灌漿壓力均勻上升時，灰水比亦不得改變。若吸漿率超過6 L/(min·m)時，可將灌漿漿液濃度越級升高；若漿液濃度上升后，灌漿壓力急增，或吸漿率急劇下降，應迅速尋找原因，并改回原來的灰水比。若某一灌漿段注入的漿液達到300 L，或灌注時間超過1 h，而注入率、灌漿壓力未有改變，或改變的幅度不大時，將灌漿漿液濃度上升一級。

8 處理意外情況

8.1 竄孔

現(xiàn)場許多裂隙相互貫通，因而在灌漿過程中時常出現(xiàn)竄孔現(xiàn)象。出現(xiàn)竄孔，不能手忙腳亂：若竄漿量不大，對被竄孔進行沖洗，然后繼續(xù)灌漿；若竄漿量過大，向被竄孔同時灌漿，適當降低灌漿壓力；若不能進行同時灌漿，用灌漿塞堵塞被竄孔，然后迅速灌注灌漿孔，灌漿孔灌注結束后，取出被竄孔的灌漿塞，將被竄孔洗凈，進行補灌。

8.2 耗漿過大

有些灌漿孔經過了九步正常漿液變換，漿液濃度已達到灰水比1：0.5，但灌漿段吸漿率仍舊過大難以結束灌漿。針對這種情況，須降低灌漿壓力，使注入率小于1～2 L/min。還可在漿液中摻入加速凝劑，或灌注水泥砂漿。

9 灌漿結束～封孔

9.1 結束灌漿的標準

在設計規(guī)定的灌漿壓力下，若注入率不超過0.4 L/min，繼續(xù)灌注漿液60 min；若注入率不超過1 L/min，繼續(xù)灌注漿液90 min，然后可結束灌漿。在灌漿作業(yè)中發(fā)生回漿失水，漿液變濃，可將結束時的吸漿率標準放寬至0.2～0.4 L/(min·m)，但延續(xù)灌注漿液的時間不能少于2 h。

9.2 封孔

灌漿孔全孔灌漿作業(yè)結束后，再用濃度最高的漿液，按10～15 m的灌漿段長度對全孔再進行一次復灌。然后等待水泥漿干硬，排除孔內未被填滿部分的積水，最后用硬性水泥砂漿封填。

10 灌漿效果分析

灌漿前，巖層平均透水率為1.8 Lu；灌漿后，巖層透水率降為0.2 Lu。該水庫壩基滲漏得到了明顯的改善。

11 結語

國內許多水庫存在著不同程度的滲透，威脅水庫安全。應用帷幕灌漿技術，可以有效應對這一問題，延長水庫壽命，并節(jié)約防滲工程的施工成本。雖然帷幕灌漿技術應用已趨于成熟，但仍可以在實踐中繼續(xù)加以改造。