帷幕灌漿在水電站基礎處理中的應用

劉濤

（中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，四川 成都 611130）

水力發電是我國電力生產的重要形式，具有環境污染小、經濟效益高的突出優勢。有研究顯示，到2019年，我國水電裝機容量達35640萬kW·h,同比2018年，水電裝機容量增長了1.2%。水電工程建設中，水電站基礎處理質量直接關系著水電設施的安全性和水電生產效率；基于此，有必要進行水電站基礎的防滲處理。目前，帷幕灌漿在水電站基礎處理中的應用較多，現就帷幕灌漿技術的應用要點展開分析。

1 帷幕灌漿技術的應用原理和優勢

1.1 帷幕灌漿技術的應用原理

帷幕灌漿技術是灌漿工程建設的一種重要形式，其主要是將漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙，繼而形成具有連續性的阻水帷幕，以此來達到減小滲流量和降低滲透壓力的目的。水電站基礎施工中，帷幕灌漿多是按照測量放線、鉆孔定位、鉆進成孔、壓水實驗、灌漿待凝、終孔的流程進行施工。通過這些環節的處理，能形成地下基礎防滲墻，繼而實現地下水通道的有效封閉和封堵。

1.2 帷幕灌漿技術的應用優勢

作為一種全新化的水泥澆灌技術，帷幕灌漿技術在水電站基礎處置中的應用不斷深入。帷幕灌漿技術的實用性極為突出，這與其技術操作簡單、應用環境較多具有較大關系，通過帷幕灌漿技術進行基礎處理，能形成一個較為完整的防水層，對整個水利工程的建設質量具有深刻影響。同時在帷幕灌漿施工中，施工人員會對水利工程現場、水流速度、水流量及周圍的情況進行精準測量，并由此形成數據分析報告，確保了帷幕灌漿施工的規范性和連續，而且確保了水電站建設應用的安全性。

2 帷幕灌漿在水電站基礎處理中的技術要點

2.1 測量放線

測量放線是帷幕灌漿施工的基礎，同時也是提升水電基礎施工質量的關鍵。現階段，水電站工程項目測量放線主要是通過全站儀來完成的；對于全站儀應用、測量精度管理應滿足DL/T5173-2003、GB50026-2007等技術規范的要求。在實際測量中，通過全站儀檢查施工控制網點有無破壞位移，同時對資料成果偏差、控制網加密等項目進行檢測，可提供較為可靠、精準的控制點，為下階段的鉆孔施工和灌漿施工創造有利條件。

2.2 鉆孔清孔

帷幕灌漿施工中，回轉式鉆機的應用較多，在鉆頭選擇中，除金剛石、硬質合金外，鉆粒鉆頭也是較為常見的應用形式。水電站基礎帷幕施工的鉆頭需要根據施工現場巖石的情況和圖紙設計情況進行選擇。實際鉆孔中，為避免鉆孔傾斜，需注意以下要點：其一，做好機械的安裝就位和開孔工作，要求鉆桿短且直，通式立軸卡盤對中性能突出，嚴禁立軸晃動。其二，注意鉆進技術參數的設計，減少孔壁參數，若采用鉆粒鉆進時，還應注意投沙方法及投沙量的控制。其三，為進一步提升鉆孔質量，應注重多項指標的系統管理（見表1）。

表1 帷幕灌漿技術鉆孔指標控制

水電站施工多是通過水來清除孔內的雜質，以此來確保孔內清潔度。在沖孔中，要將孔內沉積的巖屑、巖粉等污物徹底清除；若清理后還有雜質，則需要進行二次清洗。清洗孔內雜質時，需對水體的水壓進行精確控制，通常水洗壓力需保持在1MPa作用，值得注意的是，風洗鉆孔也是當前較為常用的一種鉆孔清潔方式，其要求處理時的風壓控制在0.5MPa。

2.3 壓水實驗

壓水實驗多在清孔結束后進行，具體實驗操作中，從第一個鉆孔開始實驗；施工人員需要將導管深入到鉆孔的內部，然后對導管內的水壓進行調整，然后逐一開展各個孔的水壓測試。通常壓水實驗中的水壓保持在灌漿壓力的80%，同時水壓維持時間多控制在20min，該過程中，需按照間隔5min的要求，進行水壓記錄。在開展壓水實驗時，需確保壓水實驗滿足《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》的要求，現階段，單點法壓水實驗的應用較多，在具體實驗中，透水率（q）不僅與壓入量（Q）有關，而且受作用于試驗段內全壓力（P）和試段長度（L）的直接影響，透水率關系可表達為：

2.4 灌漿封孔

灌漿施工水電站帷幕灌漿技術應用的重點；在灌漿前，先應進行灌漿漿液性能的管理， 要求所有的漿液具有較強的可灌性和結石性。研究表明，漿液的這些性能不僅受水灰比、密度、吸水率的影響，而且與黏度、屈服強度、凝結時間密切相關。譬如，就漿液水灰比而言然，常見的漿液水灰比包含6類，其分別為1:0.5，1:0.8，1:1，1:2，1:3和1:5；漿液透水率不同，則水灰比也有較大差異，如水電站工程中，若透水率大于9lu，則多會將水灰比控制在1:2；而對于透水率小于5lu的漿液，其水灰比多設計為1:5。值得注意的是，水泥系混合漿料含有其他摻合料和外加劑時，還需要進行室內漿液性能試驗（見圖1），同時在施工階段，為確保漿液性能良好，往往還需要進行溫度、漏斗黏度等要素的控制和管理。

圖1 室內漿液性能試驗

現階段水電工程基礎施工中，帷幕灌漿技術的灌漿工藝包含多種形式，其中，循環式基巖灌漿法是較為常用的一種灌漿形式。循環式基巖灌漿法能是的水泥灌漿設備和鉆孔底部保持在50cm作用，在具體操作中，施工人員需按照由孔底至外部的要求依次澆灌。目前，水電站工程帷幕灌漿孔有兩排，其中主孔多在副孔的上游側，就副帷幕孔而言，其灌漿孔深度約為主帷幕孔的1/2。在灌漿中，對于灌漿段全長小于6m的鉆孔，采用一次全孔灌漿方式，而當灌漿孔的長度超過6m時，需按照自上而下分段灌漿的方式進行處理，在施灌中，應注意灌漿壓力、涉及防滲標準、灌漿上限的系統管理，最后還應注重灌漿結束標準條件的控制。

完成灌漿作業后，需要對鉆孔進行密封處理，現階段，分段式壓力灌漿是帷幕灌漿技術下灌漿孔密封作業的主要方式，能有效地鉆正鉆孔的密封程度，避免外部水深入到鉆孔內部。

3 帷幕灌漿在水電工程基礎處理項目中的應用

3.1 項目概況

某水電站為地區水利樞紐，除發電功能外，其還具備防洪、供水、航運等多項職能。電站的正常存蓄水為315m，存儲容量為2.30×108m3，為進一步提升該水電站的發現效率，本水電站的裝機容量不斷能增大，目前，裝機總容量為150MW，多年平均發電為7.10×108kW·h。現階段，本水電站采用碾壓式混凝土重力壩，受諸多因素的影響，壩體基巖的透水性較大，需進行水電站基礎處理。本次處理中，采用帷幕灌漿技術進行壩體基礎處理，重點實施地下水通道的堵塞和封閉。

3.2 帷幕灌漿技術的具體應用

本水電站發電應用過程中，各建筑物基礎基本都建于灰巖角礫巖弱風化帶巖體上，同河床溢流壩及排沙底孔段壩踵處位于質膠結礫巖、砂礫巖上，使得壩體基巖的透水性較大，不僅影響了水電站基礎設施應用的安全性，而且對發電的效率造成較大影響。基于此，本項目采用帷幕灌漿技術進行壩體基礎處理，在實際處理中，重點進行以下要點把控：其一，本項目采用全孔濃灌注施工技術，在施工中，注意屏漿、待凝措施的管理，保證鉆孔內注漿模式。其二，項目部分空位存在涌水問題，對此，通過加深、加排的方式進行帷幕灌漿技術應用過程的創新優化，保證注漿效率和質量。其三，對于存在擠壓破碎問題的地區，實施復合灌漿，同時增加輔助帷幕，防止水電站岸坡壩段變形。通過這些方式不僅保證了地下水通道的堵塞和封閉質量，而且確保了水電站多種服務職能的有效發揮，綜合效益極為突出。

4 結語

帷幕灌漿技術對于水電站基礎處理質量具有深刻影響。新時期，人們只有充分認識到帷幕灌漿技術的應用原理和優勢，然后深化騎在水電站工程基礎處理中的應用，并加強測量放線、鉆孔清孔、壓水實驗、灌漿密封等要點環節的技術管理，這樣才能有效地提升帷幕灌漿技術應用水平，提升水電站基礎處理質量，繼而確保水電設施應用的安全性、穩定性，滿足人們對于電力資源的生產及應用需要。