水工建筑工程施工之帷幕灌漿施工技術

董慶柱

（博羅縣水政監察大隊，廣東 惠州 516100）

0 引言

水工建筑工程是重要工程類型，施工質量直接影響水工建筑質量，為此必須加強施工技術應用和施工質控，積極提高建設質量，促進工程長期、優質、高效率運行。帷幕灌漿施工是水利工程建筑常用施工技術之一，主要是通過在巖土體裂隙或孔隙中灌入砂漿，從而構建連續阻水帷幕，以期降低該處滲流量、緩解滲透壓力，促進水工建筑穩固。

1 帷幕灌漿施工核心技術

1.1 前期施工準備

在實施帷幕灌漿操作前，應明確施工要求，科學解讀設計方案，明確防滲設計方案。然后精準測量放線，按照設計方案標準成孔，完善前期準備[1]。基于工程設計要求系統化測定鉆孔位置，精準定點，明確鉆入角度。在測量工序中通常需要使用全站儀設備，通過測設確定灌漿軸線，根據施工現場實際情況合理控制高程差，科學選擇轉折點。獲取測量數據后規范核查數據，杜絕測量錯誤與漏測，有效降低誤差。根據核查后數據布設灌漿口，設置孔口高程。明確工程設計后，規范制定和執行帷幕灌漿流程。常見灌漿基本流程如表1 所示[2]。

表1 灌漿施工基本流程

1.2 鉆孔定位

帷幕灌漿重點環節是造孔施工。固定鉆孔設備后，基于控制點科學設置孔位與高程。定位灌漿孔后清理場地，搭建鉆探平臺。平臺建設完畢后要求天車、灌漿孔中心、主動鉆桿處于同一軸線，同時鉆機平衡、穩定，然后測試鉆機設備，開始鉆進作業。根據實際工況需求使用金剛鉆頭，在鉆孔施工中及時檢修和更換變形工具。部件相接部位應保持同心度。金剛鉆形成孔隙相對狹窄，為保證具有良好冷卻和沖洗效果，應適當加強泵壓，控制合理泵量，保證沖洗質量[3]。

定位鉆孔，科學安排鉆孔順序，明確鉆孔孔徑與深度要求，按照設計參數規范鉆孔作業，完成成孔工序。在此環節中，應確保鉆孔場地具有平整施工平臺，安裝鉆孔設備后應檢測其牢固性與平衡性，確保后續施工中設備可穩定持續操作，促進順利施工。鉆入測試后結合測試結果調整設備參數，設備調試完畢、試行無異常后，可正式進入施工作業環節。

施工中鉆機固定后，要求孔位偏差控制在5cm 以內，使用水平尺對機臺水平方向與鉆機立軸垂直度進行校正，采用回轉鉆進工藝實施泥漿護壁成孔施工。一旦發生嚴重失漿情況，應使用稠泥漿、粘土等堵漏。使用測斜設備實時監測鉆孔傾斜度，根據鉆進情況及時補救保證精準鉆進，成孔傾斜度應低于1%。鉆孔施工后立即將稠泥漿注入孔內，從而降低塌孔風險。分層描述巖心，科學灌漿施工[4]。

鉆孔偏斜控制中主要需要分析兩方面問題，分別是水平投影（圖1a）與立面投影（圖1b）。操作路徑1 即施工設計中鉛直鉆孔路徑，操作路徑2 即實際鉆進施工中與設計鉛直鉆孔存在一定夾角的偏斜鉆孔。實際鉆進操作鉆孔方位角描述為∠α，帷幕線中末次孔距以D 表示，則鉆孔偏斜設計與施工情況如圖1 所示[5]。

圖1 鉆孔偏斜

1.3 鉆孔沖洗、測試

鉆孔施工后，為保證后續灌漿操作順利，降低鉆孔堵塞、減少灌漿孔隙，需要利用導管使用高壓水沖洗鉆孔。水壓應根據實際鉆孔孔徑、深度設置，首先采用自由沖洗方法初步清理鉆孔內部渣滓碎屑等雜物，然后實施高壓沖洗操作沖洗鉆孔內壁，沖洗時間不低于30min，綜合沖孔時間不低于120min。沖洗操作同時監測孔底沉渣厚度變化，達到沉渣厚度要求后可停止施工。孔內沉積厚度應控制在20cm 以內。使用壓力水沖洗鉆孔裂隙，回水清凈后可停止沖洗。實施壓水實驗，采用單點測試方法合理控制實驗水壓，做好灌漿準備。沖洗壓力描述為P沖洗，灌漿壓力描述為P灌漿，則沖洗壓力計算方法如下[6]。

P沖洗=P灌漿×80%。

上述計算后，當P沖洗＞1MPa 時，P沖洗值取1MPa。

1.4 灌漿封孔操作

帷幕灌漿常用材料為硅酸鹽水泥漿，使用自動攪拌機均勻攪拌配制后的水泥漿，應根據灌漿實際進度控制水泥漿制備量，避免過量制備造成材料浪費。泥漿制備后通常應在4h 內灌漿完畢，從而保證泥漿發揮最佳性能。帷幕灌漿作業順序通常為自下而上分段灌漿，科學控制灌漿時間與壓力。針對自上而下的灌漿操作，應預留更長作業時間，采用壓力灌漿法或置換灌漿法灌漿封孔。封孔設備如圖2 所示。

圖2 封孔設備

例如，在某工程中灌注漿液為純水泥漿，壩體漿液配比為“黏土:水泥=2:1”。在此灌漿施工中，水泥選用硅酸鹽水泥，強度為42.5R。水泥細度符合80m 方形孔篩測試，粘土材料就近選擇白云巖風化物。通過局部集中法攪拌泥漿后，采用常規攪漿機，攪拌時間控制為30min 以內。攪拌后立即輸入儲漿孔，存儲溫度不低于5℃，不高于40℃。穩定灌漿壓力下，由稀至濃灌注漿液，注漿速度逐漸降低。在注漿過程中，水灰比維持穩定狀態。注漿量＞300L 后，輕度提高漿液濃度，然后繼續灌注。既定壓力下注入60min 完成灌漿[7]。

1.5 灌漿質量評價

灌漿施工后應采用科學方法綜合評價灌漿質量，主要考慮的要素分為灌漿滲透性和密實度兩個方面，通過聲波檢測等技術分析聲波波速、評價灌漿區域透水率、裂縫填充率與可灌性等，總體評價施工質量如圖3 所示。

圖3 灌漿效果評價因素

隨著數學模型和云技術逐漸成熟，現代灌漿效果評價也常用構建和分析云模型的方法進行評價，基本評價流程如圖4 所示。

圖4 云模型綜合評價方法

2 帷幕灌漿施工常見問題和應對措施

2.1 斷漿

斷漿問題即在灌漿作業中，受到人為或非人為因素影響，持續灌漿過程發生中斷。該類問題常見誘因包括操作不當和設備斷電等意外因素。為預防此類情況，應在灌漿操作前期實施系統性檢查，確保供電線路運行正常，無漏電、觸電或斷電風險，進行設備檢查，確保設備處于服役周期內并且狀態良好。進行管材質檢，確保入場管材合格。重點檢查設備部件連接部位，確保通道通暢、部件連接穩固。在灌漿施工中動態監測設備運行工況，保證灌漿質量。設備使用后及時清洗灌漿閥門與灌漿泵，定期保養設備，在保證施工效率同時，也可有效延長設備使用壽命。

2.2 漏漿

漏漿也是帷幕灌漿作業常見問題，主要誘因是灌漿縫隙較大，灌漿壓力異常，在灌注漿液時產生壓力，內部漿液在受壓后漏出。在解決漏漿問題時，應根據實際誘因針對性采取措施。因為灌漿壓力過大而發生漏漿時，應科學降低灌漿壓力，進行低壓灌漿，也可采用自動灌漿模式，自動化調控灌漿壓力，減少漏漿。在灌漿作業中，應實時監控灌漿進度，一旦灌漿接近飽滿時，應逐漸增強整體灌漿壓力。也可使用砂料調整漿液成分，降低漿液流動性，通過此種方法緩解漏漿問題。此外，可采用間歇性灌漿操作方法進行灌漿作業，給予漿液一定凝結時間，調整漿液流動性，從而降低漏漿風險。

灌漿作業中應科學設置工序，中間帷幕施工環節應合理加固處理。灌漿作業時，應按照灌注次序先疏后密、中間插補，有序作業。當整體填埋較淺時，可在隔水層中直接插入帷幕，填埋較深時，可采用懸掛式帷幕灌漿施工法作業。同時應系統化監測壩基滲水情況，科學防控滲水，提高壩基防滲效果。在此過程中，應規范執行工序、加強安全質控。

2.3 串漿

串漿即在灌漿操作過程中漿液未能完全進入鉆孔，而是從鉆孔或鉆孔底部裂縫流出，導致漿液浪費和灌漿不完全。經過分析認為，串漿主要誘因是灌漿孔中間有大量巖層縫隙，導致灌漿孔密閉性不良。此種情況下，注入漿液后，上述縫隙之間發生連通，漿液以相連的縫隙為通道向其他非目標區域流竄。為解決此類問題，應進行多設備灌漿泵作業，在灌漿時針對串漿孔、灌漿孔同步灌注漿液，從而預防漿液流竄，降低串漿風險。此外，應定位串漿部位，合理安裝灌漿塞，封堵可能發生串漿的縫隙，從而緩解串漿問題。

3 結語

綜上所述，帷幕灌漿施工質量直接影響水工建設質量，必須提升技術水平，加強全周期質控，規范作業，完善各環節操作，重點進行鉆孔、壓力實驗與注漿施工質控。與此同時應促進施工安全質控，積極預防串漿、漏漿等事故，科學應對該類問題，促進帷幕灌漿作業高質量完成。