水庫(kù)大壩防滲帷幕灌漿工程施工工藝研究

李國(guó)信

佛山市南海區(qū)西樵鎮(zhèn)樵翰水利投資建設(shè)有限公司 廣東 佛山 528000

水利工程易受技術(shù)條件和施工環(huán)境等因素影響，而出現(xiàn)大壩滲漏的問(wèn)題，但水庫(kù)大壩為城市防護(hù)重要屏障，若發(fā)生失穩(wěn)的情況，不僅會(huì)對(duì)民眾生命安全和財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生影響，而且會(huì)危害到社會(huì)秩序穩(wěn)定，故保障好水庫(kù)大壩安全穩(wěn)定尤為重要。帷幕灌漿工程為水庫(kù)大壩防滲施工常用技術(shù)，其具有施工便捷和造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，能盡可能提高大壩穩(wěn)定性，降低滲漏問(wèn)題出現(xiàn)可能性。

1 防滲帷幕灌漿概述

由于水利工程對(duì)自然環(huán)境依賴程度較大，不同地方地質(zhì)環(huán)境存在差異，加之大部分的地質(zhì)環(huán)境存在承載能力偏弱、穩(wěn)定性不足等現(xiàn)象，而致水利工程地基出現(xiàn)不規(guī)則的沉降問(wèn)題，最終引發(fā)滲漏。因此，在建設(shè)水利工程時(shí)，往往會(huì)通過(guò)帷幕灌漿工程（施工工藝如圖1所示）來(lái)解決滲漏這一問(wèn)題，其消耗量小，且具有顯著的防滲效果，故多用在大壩滲水預(yù)防中。同時(shí)，通過(guò)帷幕灌漿這一方式處理大壩防滲問(wèn)題，可更好地控制工期，獲得明顯的施工成效，已成為水利工程地基防滲處理重要的手段，對(duì)工程安全運(yùn)行起著保障性作用。帷幕灌漿工程具有實(shí)用性強(qiáng)、安全性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢(shì)[1]。第一，強(qiáng)實(shí)用性。在水產(chǎn)業(yè)及農(nóng)業(yè)發(fā)展、排澇防洪、飲水安全保障中，水利工程發(fā)揮著重要性作用，能對(duì)水資源應(yīng)用等問(wèn)題進(jìn)行有效解決。而通過(guò)帷幕灌漿工程，能在保證水利工程建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，充分發(fā)揮其在工程安全運(yùn)行中的功能。第二，強(qiáng)安全性。在運(yùn)用帷幕灌漿工程施工時(shí)，首先需詳細(xì)勘察施工現(xiàn)場(chǎng)，之后在分析實(shí)際情況的基礎(chǔ)上制定施工的方案，以適宜帷幕孔為鉆孔的位置。同時(shí)，需要明確灌漿適宜壓力，且依據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境調(diào)整灌漿的壓力，嚴(yán)格控制施工技術(shù)各參數(shù)，故能保證工程建設(shè)的安全性和質(zhì)量。第三，優(yōu)經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)制定完帷幕灌漿工程的施工方案之后，需要以工程設(shè)計(jì)、施工要求為依據(jù)，實(shí)施鉆孔和灌漿等操作，在灌漿原料凝固之后，則可和周邊的土體構(gòu)成完整結(jié)構(gòu)，故具備施工便捷和成本低等優(yōu)勢(shì)，有著廣泛的應(yīng)用范圍。

2 水庫(kù)大壩防滲帷幕灌漿工程施工工藝

2.1 鉆孔

2.1.1 孔位測(cè)放及鉆機(jī)就位

在進(jìn)行孔位測(cè)放時(shí)，需要使用水準(zhǔn)儀、全站儀和鋼卷尺等儀器進(jìn)行放線引點(diǎn)操作，當(dāng)測(cè)放之后，在各孔位上進(jìn)行鉆眼及鋼筋鍥入，并用油漆標(biāo)識(shí)出孔序和孔號(hào)等。在鉆機(jī)平臺(tái)就位后，需要使用水平尺校準(zhǔn)鉆機(jī)底座，當(dāng)與標(biāo)準(zhǔn)相符之后用螺栓固定，固定時(shí)需保證鉆機(jī)保持水平和穩(wěn)固，且天車、立軸和鉆孔要保持三點(diǎn)一線方可。

2.1.2 鉆進(jìn)混凝土蓋板層和埋設(shè)孔口管

由于廊道底板混凝土的厚度存在差異，加之混凝土的蓋板層較厚重，故在埋設(shè)孔口管時(shí)，需將深度嚴(yán)格控制到1m-2m。在開(kāi)孔時(shí)，需要選擇孔徑110m、下Φ91mm的孔口管。另外，在進(jìn)行孔口管鉆設(shè)時(shí)，需先將0.5:1水泥濃漿壓入到孔中，后進(jìn)入孔口管內(nèi)，在完成角度校正后實(shí)施固定待凝[2]。

2.1.3 基巖鉆進(jìn)

以XY-2型的地質(zhì)鉆機(jī)實(shí)施鉆進(jìn)，先導(dǎo)孔和檢查孔孔徑分別為75mm、91mm，用金剛石實(shí)施回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)操作，取樣深度在1.8m以上，完成取芯處理及巖芯保存之后，及時(shí)進(jìn)行裝箱、編錄和照相。將其他的試驗(yàn)孔孔徑設(shè)為59mm，經(jīng)復(fù)合片實(shí)施全斷面鉆進(jìn)，無(wú)需進(jìn)行巖芯保留。

2.2 沖洗鉆孔和裂隙

鉆孔沖洗是指運(yùn)用壓縮空氣和水、清水，對(duì)孔壁巖粉、孔底沉淀的巖屑等污染物進(jìn)行沖洗，將其沖到孔外，以確保順利注入漿液的操作。在鉆孔工序中，沖孔為重要環(huán)節(jié)，是保護(hù)孔口、避免異物或者污水進(jìn)入孔內(nèi)的有效途徑。裂縫沖洗則是在壓力水作用下，將松軟風(fēng)化的泥質(zhì)物或者巖石裂隙等沖出孔外。在沖孔時(shí)，可通過(guò)脈動(dòng)壓水的方式進(jìn)行，壓力是灌漿壓力80%，在1.0MPa以下。在沖洗的回水變清后，需要再持續(xù)進(jìn)行10min后再停止，若是單孔沖洗，需將時(shí)間控制到20min之內(nèi)或者是回水澄清后[3]。

2.3 壓水試驗(yàn)

壓水試驗(yàn)是指在鉆孔的試驗(yàn)段壓入清水，于相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)，以壓入水量、施加壓力大小為依據(jù)，計(jì)算巖體透水性，以掌握裂隙發(fā)展情況的一項(xiàng)試驗(yàn)。針對(duì)檢查孔和先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)，往往運(yùn)用單點(diǎn)法，通過(guò)從上到下分段循環(huán)灌漿法、孔口封閉式灌漿法實(shí)施帷幕灌漿，普通灌漿孔可通過(guò)簡(jiǎn)易壓水的方式進(jìn)行，但流態(tài)分析檢查孔和具備精準(zhǔn)要求檢查孔及先導(dǎo)孔，需要通過(guò)三級(jí)壓力五點(diǎn)法進(jìn)行壓水。在進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)，需要將壓力控制為灌漿壓力80%，每5min測(cè)讀一次壓入的流量，并以最后流量的測(cè)量值為計(jì)算的流量，以保證與技術(shù)要求相符。

2.4 制漿

針對(duì)水泥灌漿，以純水泥漿液最為常用，采用材料以水泥、水為主，以實(shí)際需求為依據(jù)，添加膨潤(rùn)土、砂石和粉煤灰等摻合料。在施工時(shí)，需在考慮水庫(kù)大壩具體情況的基礎(chǔ)上，選擇適宜材料，以普通硅酸鹽水泥較為常見(jiàn)，以高速攪拌機(jī)作為漿液拌制設(shè)備，制漿時(shí)先加水后加水泥，以漿液類型、攪拌機(jī)性能為依據(jù)，明確攪拌的時(shí)間，一般需要達(dá)30s以上。對(duì)于制漿的完成時(shí)間到使用時(shí)間，需要控制在4h以內(nèi)，且漿液的溫度要控制在40℃以內(nèi)。在進(jìn)行制漿施工時(shí)，制漿站用以0.5:1比例為依據(jù)，進(jìn)行水泥漿液配制，且各機(jī)組要根據(jù)具體的情況進(jìn)行漿液濃度配制，當(dāng)使用之前要進(jìn)行過(guò)篩處理。同時(shí)，在靠近配料臺(tái)位置需要設(shè)置輸漿泵，以減少漿液浪費(fèi)并降低堵管的頻率。

2.5 帷幕灌漿

（1）帷幕灌漿為孔內(nèi)循環(huán)方式，采取孔口封閉和由上至下封端灌漿的模式，孔底和射漿管間距離應(yīng)在0.5m以內(nèi)。在進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，應(yīng)以下游排、上游排的步驟進(jìn)行，且同一排相鄰次序孔間，后序排第一序孔與其關(guān)聯(lián)位置的前序排最后次序孔間隔高差應(yīng)在15m及以上，每一排的帷幕灌漿需要按照Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔這幾個(gè)步驟進(jìn)行。（2）針對(duì)帷幕灌漿的施工分段，一是高程在2047m以下的一段和二段，段長(zhǎng)分別為3m和5m；二是高程在2047m以上的一段和二段，此區(qū)域段長(zhǎng)要以孔的深度為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整，最大段長(zhǎng)應(yīng)在8m以內(nèi)。倘若無(wú)混凝土的蓋板，需以一段為3m、其余各段為5m的原則進(jìn)行分段。（3）在實(shí)施帷幕灌漿時(shí)，每一單元選一個(gè)序孔，將其作為先導(dǎo)孔，經(jīng)先導(dǎo)孔測(cè)定地下水位并作為此單元代表，孔內(nèi)水位需控制為5min/次。若水位連續(xù)兩次降低速度在5cm/min之內(nèi)，需要以最終觀測(cè)值為地下水位值，并將此水位值作為這一單元水柱壓力起算的零線。（4）在施工前，需要對(duì)先導(dǎo)孔進(jìn)行聲波測(cè)試操作，每20cm設(shè)一測(cè)點(diǎn)，從而為描述、編錄標(biāo)準(zhǔn)巖芯創(chuàng)造有利條件。（5）在施工時(shí)，需要將底界深入不透水層控制到3m-5m。在實(shí)施最后一段的灌漿操作時(shí)，倘若簡(jiǎn)易壓水的透水率在3Lu及以上，或者灌漿的單耗灰量在50kg/m，則需要將此情況詳細(xì)反映至設(shè)計(jì)院和監(jiān)理的工程師。帷幕灌漿施工重要參數(shù)如表1所示。

2.6 封孔

在實(shí)施水庫(kù)大壩帷幕灌漿施工時(shí)，在規(guī)定壓力范圍內(nèi)，當(dāng)灌漿孔段注入率在1L/min以內(nèi)時(shí)，需要繼續(xù)灌漿至1h后，方可順利完成灌漿施工。在封孔時(shí)，可選擇全孔壓力封孔法，經(jīng)射漿管置換孔內(nèi)的余漿，換為0.5:1濃漿，封閉孔口，用濃漿進(jìn)行純壓灌漿封孔操作。

3 水庫(kù)大壩防滲帷幕灌漿工程施工注意事項(xiàng)

3.1 表面冒漿

在進(jìn)行帷幕灌漿施工時(shí)，壩體可能會(huì)面臨表面冒漿問(wèn)題，此時(shí)，需要及時(shí)降低壓力，當(dāng)確保無(wú)壓力時(shí)再實(shí)施灌漿操作。另外，需要對(duì)冒漿變化進(jìn)行詳細(xì)觀察，并做好觀測(cè)及記錄工作，及時(shí)封堵冒漿點(diǎn)，以防漿液發(fā)生大量滲漏等情況，倘若漿液的濃度不夠進(jìn)行封堵操作，需及時(shí)增加漿液的濃度。

3.2 鄰孔串漿

在進(jìn)行灌注時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鄰孔串漿情況，為盡可能避免這一現(xiàn)象，在進(jìn)行灌漿孔灌注時(shí)，可增加一臺(tái)設(shè)備灌注串漿孔。倘若沒(méi)有增加設(shè)備的條件，可以先用橡膠塞將串漿孔封死，當(dāng)灌漿孔完成灌注之后，以掃孔方式灌注串漿孔。不過(guò)，在掃孔時(shí)，應(yīng)避免漏出非灌漿段漿材，可以先選擇膠塞封堵隔離串漿孔非灌漿段。

3.3 大量耗漿

在灌漿時(shí)，極易出現(xiàn)漏漿集中區(qū)域，如裂縫較大位置和斷裂結(jié)構(gòu)等。于帷幕灌漿而言，施工重點(diǎn)之一即為封堵這些區(qū)域，避免漿液出現(xiàn)大量浪費(fèi)現(xiàn)象，在確保帷幕有效使用的同時(shí)，提高灌漿質(zhì)量。對(duì)此，可以通過(guò)下述措施，對(duì)大量漏漿問(wèn)題進(jìn)行解決：通過(guò)間歇灌漿方式，首先進(jìn)行水泥灌注，第一次的灌注量保持在5t-10t間，第二次灌注4t-8t，之后靜置以等待水泥凝固。在10h之后，可再次灌注，經(jīng)此方式循環(huán)，直至孔洞內(nèi)壓力與灌漿壓力相符為止。倘若出現(xiàn)耗漿量過(guò)大，且灌注了一段時(shí)間后，仍沒(méi)有注漿量減小跡象，且孔內(nèi)壓力不便，則可以考慮在砂漿泵內(nèi)摻入砂或增加水玻璃，以促進(jìn)漿液濃度提高。

3.4 灌漿中斷

在施工時(shí)，倘若出現(xiàn)機(jī)器損壞、停電等意外的情況，致灌漿作業(yè)不能繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，需要首先找到中斷原因，采取針對(duì)性措施，以達(dá)到灌漿恢復(fù)的目的。倘若灌漿的中斷原因過(guò)于復(fù)雜，半小時(shí)內(nèi)不能恢復(fù)，則需立刻進(jìn)行鉆孔沖洗，在解決存在問(wèn)題之后再實(shí)施灌漿。若無(wú)法獲得較佳的沖洗效果，可通過(guò)掃孔方式展開(kāi)沖洗。當(dāng)灌漿恢復(fù)后，需保證注入率和中斷前是基本相似的，且灌漿液需要選擇中斷前比級(jí)，直至完成灌漿。

3.5 回漿濃度增加

在灌注時(shí)，倘若回漿濃度增加，需選擇一致水灰比新漿液實(shí)施施工，若選擇新漿液后，此情況仍沒(méi)有改善，需于灌注半小時(shí)后停止，并無(wú)需再次灌注。

3.6 安全管理

為確保施工安全進(jìn)行，需制定安全管理的制度，以工程要求為依據(jù)，設(shè)定出安全管理的小組，確保施工期間安全管理各項(xiàng)工作。從技術(shù)層面來(lái)看，在施工之前，要求安全管理的小組以工作具體情況為依據(jù)，切實(shí)進(jìn)行技術(shù)交底工作，并在施工時(shí)加大安全監(jiān)督力度，當(dāng)出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)，需要及時(shí)處理和解決。

4 水庫(kù)大壩防滲帷幕灌漿工程施工質(zhì)量控制

4.1 原材料控制

在水庫(kù)大壩帷幕灌漿施工質(zhì)量控制中，原材料選擇起著直接影響作用，故需要做好原材料控制工作。在監(jiān)管原材料時(shí)，監(jiān)理方應(yīng)以擇優(yōu)選取為原則，在進(jìn)行原材料購(gòu)買時(shí)，需與國(guó)家的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相符，且所選供應(yīng)商要與相關(guān)規(guī)定相符，保證附有廠家的合格證。另外，加強(qiáng)對(duì)于原材料存放重視度，保證存放區(qū)域的干燥性和通風(fēng)性，當(dāng)出現(xiàn)結(jié)塊時(shí)，需進(jìn)行及時(shí)處理及銷毀。

4.2 施工過(guò)程控制

施工前，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)障礙物進(jìn)行清理，保證環(huán)境可靠安全；放孔前，需以設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，做好放孔位置測(cè)量等；帷幕灌漿前，需檢查不同孔位安全性等，當(dāng)所有孔位與安全要求相符后，方可實(shí)施施工，且在施工時(shí)需嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定進(jìn)行。

4.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

對(duì)于水庫(kù)大壩防滲帷幕灌漿的質(zhì)量檢驗(yàn)，不僅與工程能否通過(guò)驗(yàn)收相關(guān)，而且與大壩能否可靠運(yùn)行密不可分，因此在進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，需要保證施工結(jié)果與設(shè)計(jì)要求、質(zhì)量規(guī)范相符。另外，需要以工程的實(shí)際情況為依據(jù)，編制出質(zhì)量檢驗(yàn)的規(guī)范，在施工涉及到堤壩或者基巖時(shí)，可通過(guò)壓水試驗(yàn)檢測(cè)灌漿施工的質(zhì)量，通過(guò)水壓力變化情況觀察，來(lái)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。另外，除了檢驗(yàn)灌漿施工滲透性，還需通過(guò)抽樣檢測(cè)的方法，對(duì)灌漿后孔位置、質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，通過(guò)運(yùn)用帷幕灌漿工程施工，能在保證水庫(kù)大壩安全運(yùn)行的同時(shí)，將水庫(kù)的功能效益充分發(fā)揮出來(lái)。因此，有關(guān)人員需對(duì)帷幕灌漿工程施工工藝進(jìn)行深入研究，在結(jié)合水庫(kù)大壩實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，做好施工方案建立和技術(shù)交底等工作，遵循施工規(guī)范展開(kāi)各項(xiàng)工作。同時(shí)，有效控制好各環(huán)節(jié)施工，及時(shí)處理遇到問(wèn)題，在保障工程質(zhì)量的同時(shí)，為大壩安全運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。