帷幕灌漿技術在水庫大壩防滲處理中的應用研究

孫建偉 李 怡

(南京市江寧區趙村水庫管理所，江蘇 南京 211155)

帷幕灌漿技術在水利工程中的實用性極高，在水利工程建設過程中往往能發揮出重要的作用。帷幕灌漿技術的優勢就在于安全性能良好，技術成本相對容易被接受，因此在水利工程施工過程中被廣泛的應用，尤其是應用在水庫大壩的建設中，能夠很好地處理水庫大壩中的滲漏情況，是水庫大壩基礎防滲加固處理中最常應用的技術。在進行水庫大壩防滲加固處理的時候，應該讓帷幕灌漿技術的優勢得以發揮，因此，應當合理分析帷幕灌漿技術在水庫大壩基礎防滲加固處理中的應用。

1 大壩帷幕灌漿技術概述

水利工程建設過程中需要依托在自然環境上，由于各地的地質環境有所不同，并且大部分地質環境缺乏足夠的承載能力，穩定性也有所不足，容易使建成的水利工程因地基不規則沉降導致出現滲漏。在水利工程建設過程中經常會用到帷幕灌漿技術，用于解決工程滲漏的問題。帷幕灌漿技術的消耗量較小且防滲效果顯著，因此常被用于防止大壩滲水[1]。在進行修繕大壩的時候，采用灌漿的方式建造出大壩的帷幕，以此來進行防滲。使用帷幕灌漿的方式對大壩進行防滲處理，工期可以得到控制，施工效果明顯，并且復雜程度較低，因此使用頻率很高。

在大壩的建設過程中，帷幕灌漿是重要的環節，在灌漿之前有兩項重要的工序，其一是對規定位置進行打孔，在成孔后對孔內進行清理，這被稱為鉆孔技術，另一項技術是在成孔之后，進行止水和壓水試驗，這也叫沖洗技術。在這兩項工序都完成之后，就可以為大壩進行注漿，在灌注的過程中，由于灌注壓力，漿液在進入壩體的時候，水也被壓出孔外，漿液逐漸將原有的空間占滿。在灌漿液徹底將鉆孔填滿的時候，就會在底部熔合成為固體狀態，這種固體具有良好的防滲效果。這項技術在水利工程行業中已經實行了多年，自20世紀以來，帷幕灌漿技術一直都是水工建筑處理地基做防滲處理的重要手段，能保證水工建筑物安全的運行。

2 工程概況

南京市江寧區趙村水庫屬于秦淮河流域，該水庫具有防洪、灌溉、供水和旅游開發等多方面用途。在2020年汛期，水庫大壩在自身高程30m以下的位置出現了3處漏水點和5處散浸點，東部壩肩長期存在滲漏的情況，滲點位于壩身約25m處。本消險工程需要在西側壩肩和東側壩肩采用帷幕灌漿技術進行防滲加固，灌漿深度在6m～7m之間。

3 施工準備

本工程是大壩消險工程，防滲標準以透水率指標為準。在正式開工之間，應做好技術準備工作，根據施工組織設計，準備相應的機械設備和人員，保證工程可以正常進行，施工的質量能夠滿足要求，不會耽誤工期。該工程預計投入三臺XY-150型號的鉆機、兩臺制漿泵，兩臺CJ-C3型灌漿自動記錄儀。施工之前，技術總工帶領各施工管理人員在現場對實地情況進行分析，對各參建人員進行了帷幕灌漿工程的技術交底，確認準備工作是否就緒。

4 施工過程

帷幕灌漿技術的主要施工過程分為四步，分別為：打孔，清洗裂縫，注漿和封孔。施工中所有的供水、供電、供漿設備都應該在下游位置安裝，這能夠讓灌漿施工人員更好的運用，為帷幕灌漿作業準備充足的施工空間，同時還更方便灌漿現場的管理和維護作業。

在鉆孔之前，需要先使用儀器測量鉆孔的位置，主要使用的儀器有全站儀、水準儀，通過儀器進行引點放線的方式將鉆孔的位置進行確定，對鉆孔位置進行標記，然后將測量好位置的鉆孔楔入鋼標內，用油漆將該鉆孔的序號進行標識。鉆孔機械在鉆進的過程中必須保證足夠的平穩，鉆孔的時候使機械和軸線的位置保持一致。在進行鉆孔施工的時候，通常會使用φ75～φ91之間的鉆頭先鉆進兩米左右的深度，初鉆完成之后，清洗鉆孔中殘留的巖石粉末，清洗的時候可以使用水對鉆孔內進行清洗，水壓應該控制在0.8MPa以下，每一個孔清洗的時間在20min左右。

鉆孔孔口管的埋設深度通常為1m～2m之間，孔口管的直徑為φ75，進行孔口預埋之前，應該先給孔內注入一些漿液，然后將孔口管安裝到孔位之中，在安裝結束之后需要檢查孔口管的角度，之后暫停施工72h以上，直到孔口管徹底凝固之后才可以開展下一項工作。孔口管在帷幕灌漿中起到的作用共有兩點，其一是通過孔口管能夠和孔口的封閉器更方便的連接；其二是避免漿液和鉆孔中巖溶巖質的直接接觸，這能有顯著降低漏漿發生的概率，讓帷幕的質量能夠更加可靠。如果后續施工灌漿的過程中發現管外出現了冒漿的情況，必須要及時停止灌漿，將孔口管全部拔出來，重新進行安裝作業，防止帷幕灌漿施工失效。

在灌漿之前，應該先對孔內以及裂縫內部進行仔細清洗，防止裂縫內部存在灰塵碎石雜物等，和灌漿液混雜在一起，影響抗滲效果。根據孔洞內的水壓力，計算得出水的滲透率，嚴格按照設計比例調配漿液的水灰比，制漿的過程中應該保證漿液的攪拌時間，每盤時間都應大于3min，攪拌結束后需要對泥漿比例進行檢測。灌漿的時候會出現吃漿量較大的情況，這時候就需要對流量進行實時監測，每次檢驗的時間間隔在三到五分鐘左右，需要有人專門負責這項工作，記錄好灌漿液的流量數值[2]。在灌漿結束后就可以進行洞口封堵了，封孔可以采用機械封孔人工配合，保證漿液的飽滿，讓覆蓋層的密度有所保障。在帷幕灌漿施工中，要重點關注漿液控制和封孔過程。

第一段灌漿的時候使用φ75的鉆頭鉆進，第二段的時候使用φ59的鉆頭鉆進，鉆進完成之后，應該使用孔口封閉器對每個管口進行分段式的灌漿作業，在灌每一段漿的時候，應該讓灌漿的壓力不斷地提高，當鉆孔孔深到達十米的時候，也就是第四段鉆孔時，將灌漿壓力調至最大。

在所有的孔位全部完成鉆進之后，要將鉆頭撤下，換上鉆桿鉆進到半米深的時候進行灌注前的壓水試驗，通常壓水時間為20min，結束之后才能進行灌漿。灌漿施工有一定的順序，如果壩基有三排帷幕，那么應該從最下游的帷幕開始進行灌注，隨后應該對最上游的帷幕進行灌注，最后施工中間層的帷幕。鉆孔的順序和灌漿的順序應該保持一致。

灌漿過程中，應該按照從稀到濃的原則，逐漸提高灌漿漿液的濃度。灌漿漿液濃度需要經過漿液試驗進行確定。根據實際灌漿的情況，可以把漿液水灰比按照六個等級進行劃分，分別為0.5,0.8,1,2,3,5。在水壓試驗完成后，通過計算可以得出孔洞的透水率。當透水率大于5Lu的時候，漿液水灰比可以選擇3；如果透水率小于5Lu，那么漿液水灰比可以定為5；如果透水率大于10Lu，漿液的水灰比可以定為2。在實際施工過程中，可以進行適當調整。漿液還需要結合注漿量進行分析，如果在灌漿壓力不發生改變、不斷地降低漿液注入率的時候，水灰比可以保持不變，或者不改變注入率，轉而提升灌漿壓力，這樣也不需要改變水灰比。

根據不同的地層情況，對每個孔段進行分析，確認所有孔段灌漿結束的條件，待灌漿結束后進行封孔。在帷幕灌漿時，常采用的封孔方式是分段壓力灌漿封孔法，逐一封堵完成灌漿的孔洞。在孔洞封閉完成后應該閉漿一天。

在灌漿帷幕施工完成之后，應該利用壓水試驗的方式將整個帷幕的質量進行檢測，每個單元中應該抽取一個灌漿孔進行檢測，檢測數量應保證在全部灌漿孔數量的約十分之一。壓水試驗運用單點法，每個點的壓力都不應大于0.3MPa。如果灌區內的裂縫發育都不嚴重，并且裂縫本身不算大，那么在灌漿時候注入的量都會比較少。檢查合格的標準是每個孔位的滲漏率都低于5Lu。

5 注意事項

5.1 表面冒漿

在灌漿施工的過程中可能會出現壩體表面冒漿的現象，這個時候應該及時減少壓力，保證在沒有壓力的情況下再進行灌漿操作，同時應該觀察冒漿變化，做好觀測記錄，隨后應該將冒漿點進行封堵，防止出現漿液大量滲漏的情況，如果漿液濃度不足以進行封堵，應該及時加大漿液濃度進行注漿。

5.2 鄰孔串漿

灌注過程中，鄰孔串漿的現象時有發生，這個時候就可以在灌注灌漿孔的時候，再加入一臺設備，對串漿孔進行灌注，如果沒有條件，可以先使用橡膠塞封死串漿孔，等到灌漿孔灌注完成以后，采用掃孔的方式，再對串漿孔進行灌注。掃孔過程中應該避免非灌漿段的漿材漏出，可以先用膠塞把串漿孔的非灌漿段進行封堵隔離。

5.3 大量耗漿

在灌漿的過程中，容易產生漏漿集中的區域，例如，斷裂的結構和裂縫較大的位置。對于帷幕灌漿來說，封堵這些位置是施工的重點，為了保證帷幕的有效使用，避免出現漿液大量浪費，使灌漿的質量能夠提升，應該采取以下措施解決大量漏漿的問題：采用間歇灌漿的方式，首先先灌注水泥，第一次灌注量約在5t～10t之間，然后再次灌注水泥約4t～8t，靜置，等待水泥的凝固，等到10h以上，可以再次進行灌注，以此循環，直到孔洞內的壓力滿足灌漿壓力。如果遇到耗漿量較大的情況，在灌注一段時間之后，注漿量仍然沒有減小的跡象，并且孔內的壓力也保持不變，可以考慮通過在砂漿泵中摻入砂，或者添加水玻璃，提高漿液的濃度。

5.4 灌漿中斷

如果在施工過程中出現停電、機器損壞等意外情況，導致灌漿作業無法繼續進行的時候，應該第一時間找出中斷的原因，采取有針對性的措施，及時恢復灌漿。如果灌漿中斷原因復雜，在半小時之內無法恢復，那應該立即沖洗鉆孔，隨后問題解決再進行灌漿。如果孔道沖洗效果不佳，可以采用掃孔的方式進行沖洗。恢復灌漿之后，注入率和中斷前應該保持基本相似，灌漿液也應該采用中斷前的比級，直到灌漿完成為止。

5.5 回漿濃度增加

在灌注過程中如果發現回漿的濃度提高，在灌注的時候應該選用水灰比一致的新漿液進行施工，如果采用了新漿液之后還是沒有改善，在灌注半個小時之后就應該停止灌注，且不需要再次進行灌注。

5.6 安全管理

為了保證施工能夠安全的進行，建設項目應該制定完善的安全管理制度，按照要求設定安全管理小組，負責保證施工期間整個工程的安全管理工作，按照國家相關的法律法規，制定切實可行的安全保護措施并監督措施的執行情況。從技術的角度考慮，在進行施工前，安全管理小組應該結合具體的工作情況對施工人員做好安全技術交底的工作，并在施工過程中加強對項目的安全監督，如果發現有安全問題應該及時進行處理解決，保證工程能夠順利的進行。

6 結 語

綜上所述，帷幕灌漿技術難度本身并不高，但是在操作過程中容易出現一些問題，這些問題會對整個工程的施工質量產生影響，這就要求施工技術人員必須嚴格按照水庫大壩基礎防滲加固處理要求進行施工控制，面對特殊情況的時候冷靜的采取處理方案，只有這樣才能保證整體帷幕灌漿施工作業可以高水平的進行。