水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿施工與質量控制分析

彭 坤

（湘潭市水利局，湖南 湘潭 411100）

1 水庫除險加固概述

我國水資源豐富，但是分布不均勻，部分地區的缺水問題依舊十分嚴重，為充分利用水資源，我國修建了大大小小無數水壩，截止2017 年，國際大壩委員會登記在冊的大型水壩約有58 500 座，中國以23 842 座大壩位居世界第一。同時，查詢中國大壩工程學會2019 年報顯示，國內已建、在建30 m 以上大壩5 733 座，全國病險水庫6.02 萬座、潰壩3 496 座，由此可見加強水庫大壩除險加固是當前我國水利事業發展中的一項關鍵工作。

水庫大壩是重要的水資源調節設施，提供區域供水、防洪澇災害等諸多功能，水庫大壩安全可靠的運行，直接關系到區域發展穩定性。我國不少早期興建的水庫大壩出現了不少病險問題，存在較大的風險隱患，一旦失事將直接威脅下游人民群眾的生命財產安全。結合大壩病險情況分析可知，常見的滲漏形式主要有壩基壩肩滲漏、壩體滲漏及接觸帶滲漏，滲漏部位不同，則采取的灌漿方式也有所不同。結合工程實踐經驗來看，帷幕灌漿施工規模小、方法靈活、工期短、適應性強，同時施工設備投入少、經濟性好，已成為了水庫大壩防滲處理的主要措施。以下圍繞水庫除險加固工程大壩帷幕灌漿技術的運用展開分析。

2 帷幕灌漿在水庫除險加固中的運用情況

2.1 帷幕灌漿技術原理

灌漿分類方式眾多（表1 所示），其中帷幕灌漿也稱帷幕注漿、防滲灌漿，是指將一定濃度的漿液灌注到間距適宜的鉆孔中，在地層內形成具有一定強度和抗滲性能的幕墻。

表1 灌漿分類情況

大壩除險加固中，帷幕灌漿施工涉及技術參數多（表2 所示），也是帷幕灌漿項目實施的關鍵所在。

表2 帷幕灌漿技術參數

2.2 帷幕灌漿運用情況

2.2.1 帷幕灌漿施工程序

大壩帷幕灌漿以單排孔、雙排孔、三排孔為主，按分序加密原則分排依序施工。各單元生產孔完成后實施檢查孔，帷幕灌漿施工基本程序如圖1 所示。

圖1 大壩帷幕灌漿施工程序

2.2.2 帷幕灌漿施工要點

1）鉆孔：鉆孔前繪制灌漿孔平面布置圖，現場使用測量儀器放出部分孔位作為控制點；先導孔、檢查孔、灌漿生產孔分別選擇合適鉆進方法與設備，孔徑與設計要求相符。鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于10 cm。

2）洗孔：鉆孔采用大流量水沖洗、裂隙采用壓力水沖洗（沖洗壓力=灌漿壓力×80%（≤1MPa）），回水澄清后持續10 min，孔內沉積物不得超過20 cm。

3）壓水試驗：先導孔、檢查孔實施單點法標準壓水試驗，灌漿生產孔實施簡易壓水試驗。

4）灌漿與封孔：采用孔口封閉、孔內循環、自上而下分段灌漿施工方法，漿液由制漿站統一供應，注意漿液經輸漿管路輸送至工作面后二次調制，保證水灰比與設計要求相符；灌漿過程中，灌漿塞應塞在已灌段段底以上0.5 m 處，以防漏灌；根據回漿管表壓控制灌漿壓力，不得出現超壓或欠壓問題；置換壓力封孔，做好施工記錄。

5）特殊情況處理：①鉆孔加密，為保證帷幕連續性，部分部位可根據實際情況加密灌漿孔，具體情況如表3 所示；②灌漿異常處理，如地表冒漿空段，可采取表面嵌縫封堵、濃漿、低壓灌注等處理方法，若是均無效可復灌；孔口涌水問題，需測量涌水量、涌水壓力，選擇縮短段長、提高灌漿壓力、延長屏漿時間、閉漿、待凝等處理方法進行處理。

表3 鉆孔加密部位

3 工程實例分析

3.1 工程概況

滾碧塘水庫設計灌溉面積5 000 畝，實際灌溉面積4 500 畝，下游保護人口0.21 萬人，保護耕地0.29 萬畝，是一座小（Ⅰ）型水利工程。水庫大壩于1959 年興建，受當時施工條件限制，無機械設備，無正規施工單位，工程存在重大缺陷。據現場調查顯示，工程施工清基不徹底，對兩岸壩基只稍作了簡單清理，直接在原始地面上進行填筑，野外注水試驗顯示，壩體與壩基接觸界面中等透水，壩基、壩肩及接觸帶滲漏嚴重，下游壩腳形成冷浸田。40 多年的帶病運行，滾碧塘水庫暴露出來的問題越來越多，越來越嚴重。

3.2 大壩除險加固設計

根據調查顯示，滾碧塘水庫大壩主要存在以下問題：

1）壩體原為均質土壩，結構松散，為弱透水～中等透水，壩體存在滲漏問題，建議采用高噴灌漿防滲加固；

2）壩體與壩基接觸界面滲漏，建議實施防滲處理；

3）壩基滲漏，建議全線帷幕灌漿處理。

經綜合研究，本項目壩頂（高程85.11 m）軸線上，采取壩基帷幕灌漿處理方案，單排孔，孔距3.0 m，帷幕灌漿范圍0-009～0+189；壩體高壓擺噴灌漿，單排孔，孔距1.25 m，灌漿范圍0+000～0+152.5。

3.3 壩基、壩肩帷幕灌漿施工

帷幕灌漿沿壩軸線方向向兩岸山坡延伸一定距離，灌漿施工在壩頂進行。

1）鉆孔：本項目鉆孔施工參數如表4 所示，完成鉆孔后清水沖洗鉆孔，直至回水澄清為止，殘留巖芯不超過0.2 m。

表4 鉆孔施工參數

2）灌漿：本項目不同巖段采用不同的灌漿方法，具體如表5 所示，切實保證灌漿質量達標。帷幕灌漿孔分二序施工，自上而下灌漿，部分較深的帷幕灌漿孔采用0.5∶1 的濃漿封孔。

表5 灌漿施工參數

3.4 帷幕灌漿施工質量控制

帷幕灌漿施工質量直接關系到大壩運行的安全性、穩定性，本項目對檢查孔進行壓水試驗，以此確定帷幕灌漿施工質量是否達標。

灌漿結束14 d 后進行檢查孔壓水試驗，要求q≤5 Lu，若出現超過5 Lu 的試驗段，段數需在總段數10%以內且q≤10 Lu，否則必須補灌。本工程總灌漿孔數67 個，其中檢查孔7 個，根據鉆孔壓水試驗成果數據，經計算，透水率q 均小于5 Lu，灌漿質量符合要求。

4 結 語

在大壩除險加固施工中，帷幕灌漿技術的應用較多，需根據項目實際情況合理選擇鉆孔方法、灌漿材料與工藝，切實保證灌漿質量滿足規范要求，為后期大壩安全穩定運行奠定堅實的基礎。