淺析阿不都拉水庫基礎帷幕灌漿施工技術

劉再軍

(新疆塔城地區水利局，新疆 塔城 834700)

灌漿技術是水利工程最常用的加固手段，是一項相對復雜且專業性較強的工藝，其具有防滲、防漏及加固的作用。該技術主要分為帷幕灌漿、固結灌漿等不同類型。其中，帷幕灌漿的優點在于投資小、效果好，能利用形成的防滲幕墻降低壩底壓力，因此在地基防滲項目中應用頻繁。但在進行帷幕灌漿技術之前，應先確定帷幕軸線的最佳長度，一般應在水庫水位較低時進行施工，此技術要求水泥采用32.5級綜合水泥，砂礫石中含泥率≤1%，針片形砂礫石超徑≤5%，細度模數應控制在1.6～3.0范圍之間。帷幕灌漿技術的施工質量與工作人員的技術水平有著較大的關系，工作人員需要確定最佳質量比的漿液，并將漿液以合適的壓力和數量灌注到鉆孔或裂縫中，因此相關單位應建立完善的施工管理機制，聘請專業的技術人才，采用先進的施工技術，科學合理地進行作業，發揮出帷幕灌漿工藝的最大效能，為水利工程建設提供質量保障。

1 工程概況

1.1 工程簡介

阿不都拉水庫距阿不都拉鄉政府10 km，距塔城市區31 km，地理坐標為N 46°56′16″，E 83°16′42″。阿不都拉水庫庫容3600×104m3，壩高70 m，庫壩以上集水面積260 km2，依據水利水電部門相關洪水標準，確定該工程為中型規模，工程等別為Ⅲ等，設計洪水重現期為50 a，校核重現期為1000 a，洪峰最大值為262 m3/s，消防設施標準為30 a一遇。主要建筑物抗震標準按照Ⅵ度執行。

1.2 工程總布置

阿不都拉水庫工程的主體建筑為大壩、泄洪隧洞和溢洪道，設計預選的大壩類型為混凝土面板砂礫石壩，軸線位于北偏西方向50°處。溢洪道位于右壩肩，軸線與大壩軸線相交，并形成51°09′46″夾角。隧洞位于左壩肩，軸線與大壩軸線相交，并形成89°16′23″夾角。工程利用圍堰的擋水方法通過放水隧洞進行導流，圍堰放置于壩腳前側。

2 大壩基礎處理

2.1 大壩清基處理

阿不都拉水庫大壩為高壩，根據研究區的地質條件及施工條件需要將壩基處的雜物全部去除，保證大壩填筑的砂礫石直接坐落在基巖上。此外，岸坡的坡度應不陡于1∶0.3，如果坡度較陡，可以進行開挖或者砌筑C20細粒混凝土砌石以滿足要求。

2.2 趾板基礎的處理

根據地質報告可知，河床段趾板處的砂礫石層厚度為2～3 m，兩岸趾板處的砂礫石層厚度為2～6 m，該層透水性強，需進行防滲處理。將趾板處砂礫石層全部清除，開挖基巖深度約至弱風化層，再澆筑混凝土趾板，使巖石裂隙得以充分封閉，并將其作為基礎灌漿工藝中的蓋重[1]。

2.3 帷幕灌漿

在進行趾板澆筑后，需按照相關技術規范，在趾板一定范圍內進行帷幕灌漿工藝。帷幕灌漿孔應沿趾板方向進行布置，小于1/3壩范圍內設置兩排，大于1/3壩范圍內設置一排，且帷幕灌漿孔布置在固結灌漿孔中間，深度依據巖石吸水率決定。本工程帷幕灌漿處理深度最大值為43.00 m，進尺總和為11 181.15 m，打孔深度總和為12 197.59 m。

3 水庫基礎帷幕灌漿施工技術

3.1 孔位布置

帷幕灌漿孔距為2 m，設置兩排，深度按3 Lu線以下5 m控制。帷幕灌漿孔均布置在固結灌漿孔中間，具體趾板帷幕灌漿孔位布置如圖1所示。

圖1 趾板帷幕灌漿孔位布置(單位：cm)

帷幕灌漿根據開挖地質編錄，在地質缺陷部位(如遇斷層等)適當調整灌漿間距[2]。

3.2 灌漿順序

帷幕灌漿的注漿順序為先灌下游排，再從下游排向上游排灌注，每排分三序，從一序孔開始鉆灌，再依順序鉆灌二序孔、三序孔。一序孔和二序孔的孔間距均為8 m，三序孔的孔間距為4 m。

3.3 壓水試驗

(1)帷幕灌漿孔鉆入擬定位置后，必須使用高水流或高壓空氣沖洗鉆孔，盡可能去除鉆孔內的巖石粉、小碎石等渣屑，保證鉆孔清理后底部的渣屑厚度≤20 cm。同時在正式灌漿開始前，應對灌漿孔做壓水試驗[3]。

(2)根據前期地質勘查結果設置先導孔，并需結合相關設計規范要求和施工現場具體情況，由施工單位及其他相關單位共同確定，依照相關要求，先導孔孔數應至少為總孔數的1/10，再使用單點法按照由上到下的順序進行分段卡塞，開始壓水試驗，并對先導孔進行分段帷幕灌漿。

3.4 灌漿技術

(1)灌漿方法。依照孔口密閉、孔內循環的原則，進行自上而下地分段灌漿[4]，即在第一段灌漿的灌漿塞可直接安放在趾板內，離基巖面距離至少保持20 cm，其他各段的灌漿塞應阻塞在距離灌漿段頂50 cm處。并要保證在前序孔灌漿完成且封孔后，再對后序孔進行孔鉆灌漿。特別需要注意的是，需待灌漿結束24 h之后再進行沖洗操作及壓水試驗[5]。

(2)灌漿壓力。表1為灌漿壓力的初步擬定值，僅供參考。工程具體灌漿壓力值以及其他灌漿參數指標需通過現場灌漿試驗后方能確定。

表1 灌漿壓力初步擬定值

(3)灌漿段段長。通常情況，帷幕灌漿段的段長應<5 m，如果水庫壩體存在溶洞或斷層等現象，應保證灌漿段長<3 m。因此，需結合水庫實際情況，提前確定段長。

(4)灌漿漿液。本工程選用水泥漿作為帷幕灌漿的漿液，并設置六種不同漿液水灰比，分別為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.7∶1以及0.5∶1，選擇始灌水灰比為5∶1，之后再根據灌漿進程逐漸增高漿液濃度。

(5)漿液變換原則。在灌漿壓力維持不變，注入率逐漸減少時，亦或是注入率維持不變，灌漿壓力逐漸增高時，漿液重量比無須變換；當同一重量比的漿液灌注時間>0.5 h或灌漿量>0.3 m3時，應更換高一濃度的漿液；若注入率超過1.8 m3/h，應根據施工現場情況，適量提高漿液濃度。除此之外，若在灌漿時，灌漿壓力或注入率驟然改變，應盡快查找變化原因，以便及時采取相應手段，保證工程正常安全運行。

(6) 灌漿結束標準。當在灌漿最大設計壓力且注入率<0.06 m3/h的條件下，應繼續灌注0.5 h，再結束灌漿操作。注意在地質環境復雜、水流速度大或注入量和灌漿壓力較大的情況下，應適當延長灌注時間[6]。

(7) 封孔。當工程中全部帷幕灌漿孔灌漿完成后進行施工驗收，在評定合格后，應將鉆孔內的積水和稀漿用質量比為0.5的新鮮漿液置換，然后利用全孔封孔法封孔。封孔時采用最大灌漿壓力，時間應控制在1 h。

(8) 特殊情況處理。在灌漿過程中，若發現漏漿、冒漿等現象，應根椐實際情況及時封堵、嵌縫，同時采取低壓高濃度灌漿或者間歇性限量灌漿。如果出現串漿情形，應采取灌漿孔和串漿孔同時灌漿的方法，但需確保一泵灌一孔，同時可以根據實際情況使用栓塞塞住串漿孔，等到灌漿工作完成后，再對串漿孔進行鉆孔和灌漿。

在帷幕灌漿施工中應確保灌漿過程的連續性，如果由于特殊情況停止工作，應遵循以下原則處理：①盡快恢復灌漿工作，若恢復困難，應及時沖洗清理鉆孔，而后再恢復灌漿。當條件不允許沖洗或未達到沖洗效果時，應先進行掃孔，再考慮是否恢復灌漿。②恢復灌漿工作時，應選擇始灌質量比的漿液重新灌注。當注入率與灌漿停止前的結果相似，可以繼續使用停止灌漿前的質量比級繼續灌注。若是注入率明顯低于灌漿中斷前，則需要增加漿液濃度繼續灌注。

在灌漿時若發現灌漿段的漿液注入量過大，應依據以下措施進行處理：①灌注穩定漿液或使用其他漿液配成混合溶液。②向漿液中加入一定量的速凝劑[7]。③采取低壓高濃度、間歇性限量灌漿的方式。若發現回漿逐漸變濃，應灌注與其質量比相同的漿液，若效果仍未有顯著改善，則繼續灌漿0.5 h后結束灌漿。

當灌漿對象為溶洞、溶縫時，應提前掌握溶洞的充填類型及其規模，并按照“先封閉，后密實”的方法進行灌注。當在溶洞或溶縫內未發現充填物時，需先了解溶洞的大小或溶縫的寬窄，利用碎石填充后使用高流態混凝土灌注，在其冷凝后，再次掃孔灌漿；如果溶洞或溶縫內發現充填物，應掌握充填物的類型、性能及所占面積，再結合實際情況采用高壓灌漿、噴射灌漿等方法處理。

4 結 語

阿不都拉水庫基礎帷幕灌漿工程順利完成，并通過施工質量檢查，證明了該灌漿技術已經達到設計的加固效果，且具有一定的經濟價值，適宜應用于水利工程建設中，但帷幕灌漿技術和工藝還需要隨著科技的發展不斷完善，以期達到工程施工的最優效果，為灌區建設提供基礎保障。