水利工程中防渗处理与灌浆施工技术探讨

　　摘要：当前，我国水利水电取得了高速的发展，随着发展的迅速，越来越多的问题也出现了，在我国，小型水利水电枢纽工程为数众多，存在着分布广，坝型多样，一方面，他们为我们发挥着防洪减灾的重要作用，另一方面，也为农业灌溉生产和人民生活用水以及用水提供水源。本文介绍水利水电工程坝基灌浆施工的各个环节，施工工艺及施工质量的控制，及坝基的帷幕灌浆和固结灌浆施工注意事项，并对坝基防渗处理进行探讨。
　　关键词：帷幕灌浆；固结灌浆；施工技术；应用
　　
　　灌浆施工是通过地层或建筑物的钻孔（或预埋的灌浆管），将具有流动性的浆液，按一定的配比要求，在一定的压力作用下压入地层或建筑物的缝隙中，使其充填密实，胶结硬化成整体，达到防渗或加固的目的。
　　1防渗的特点和处理
　　水利水电工程中防渗处理是水利工程的主要话题，对于水利工程来说，防渗墙是处理防渗的重要措施，其特点一般是墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。
　　近几年来，国家对水利水电行业投资额逐年增加，水电项目的规模正逐年扩大。而防渗工程作为水电站、水库工程的重要组成部分，对电站、水库运行安全与稳定有着决定的作用，所以防渗工程越来越引起政府、业主、监理、设计、施工等各方的高度关注。不同的地质条件、工程性质和用途决定了所采用的防渗地基处理方法。目前国内外常用的地基防渗处理方式为：混凝土防渗墙、水泥土截渗墙、防渗墙与墙下帷幕灌浆结合、帷幕灌浆等。而防渗灌浆投资少、通用性强、效果好、工期质量有保证，在水利水电行业得到了广泛应用。
　　针对防渗灌浆地基处理工艺的特殊性，为尽量杜绝合同实施过程中发生不必要纠纷和资源浪费，保护业主和施工单位共同利益，建议业主根据地质、试验条件选择招投标中合适的承包价方式，以有效控制投资造价。首先是在灌浆工艺方面，选用适宜的灌浆材料和较优的浆液配比－直接影响帷幕质量、灌浆工效、工程投资等；其次，灌浆压力、灌浆段长防渗帷幕的防渗能力，确定多种地层及岩溶区帷幕灌浆的消耗量，确定高压帷幕灌浆的施工工艺、施工参数、质量管理经验及遇较大溶洞时的处理方法。
　　2灌浆孔钻孔施工
　　2.1孔斜率要求。一般要求直孔。孔壁正直均匀，尤其帷幕深孔，且孔距较近时，应该特别注意测斜工作。
　　2.2钻孔顺序。不论帷幕灌浆或固结灌浆孔，灌浆孔施工顺序采用逐步加密的办法。先进行一序孔灌浆，而后依次进行第二、第三序孔的施工，这样，后序孔的灌浆孔即可作前一序孔的检查孔，经过压水试验，如吸水率达到设计要求，即可以省去后序孔的灌浆。
　　2.3钻孔和裂隙的冲洗。在灌浆之前，要进行钻孔及裂隙的冲洗，将裂隙中的岩粉，铁砂粉等物冲出孔外，使浆液与岩石胶结良好，冲洗可以通过钻杆用压力或压缩空气轮流吹洗。单孔的冲洗一般用于较完整的，裂隙较少的岩层，其方法有以下几种：（1）高压水冲洗；（2）高压，低压反复冲洗（高压脉冲冲洗）；（3）扬水冲洗（水、气轮换冲洗）。
　　3灌浆施工
　　3.1灌浆方式
　　3.1.1纯压式灌浆。即单纯的把浆液沿灌浆管压入钻孔而不返回循环，适用于裂缝较大的岩层，孔深不大（如10～12m），并用较浓浆液灌注，缺点是：容易堵塞细小的裂隙的进口，阻碍灰浆填满缝隙，效果难令人满意。
　　3.1.2循环式灌浆：又分孔口和孔内循环，孔口循环为浆液仅在孔口进行循环，实质上还是一种纯压式。孔内循环则是用内外两管之间的空隙返回到孔外。此法特点是：浆液在孔段中始终保持流动状态，减少了颗粒沉淀，灌浆质量较高，应用广泛。
　　3.2灌浆顺序
　　3.2.1一次灌浆法（单级法）：即将孔一次钻到全深再沿钻孔全长进行灌浆，适用于孔深＜10m的孔内灌浆，且岩石裂缝较少或透水不大的情况，否则应分段采用不同压力进行灌浆。
　　3.2.2自上而下分段灌浆法（逐段法）：为自上而下分段钻孔和灌浆，它可采用较高的灌浆压力，因而能获得较好的灌浆质量，并可减少施工中的事故，在岩层倾角比较发育和岩层比较破碎的地区，应首先考虑此法，开始钻孔3～5m深，随即冲洗，压水，灌浆，待灌浆凝固后（不少于36h），再进行下一段钻孔和灌浆工作，但较费时间，且须多次移动钻机和灌浆机械。
　　3.3灌浆压力的选择与控制。基本原则为：最大允许灌浆压力不得高于灌浆塞以上岩层及该处建筑物压力之总和，所以最大灌浆压力的允许值P可以按下列公式计算：固结灌浆：P＝P0＋PH；帷幕灌浆：P＝P0＋PH＋0.24h；P0——地表灌浆段允许压力，一般规定它为2.5～3at：帷幕灌浆取大值；P——自岩层顶面每降1m允许单位压力升高值，在固结灌浆采用1.5～2at，帷幕灌浆采用1～2at；H——固结灌浆为灌浆塞以上岩体及砼厚度，帷幕为灌浆塞以上基岩垂直深度（m）；h——帷幕灌浆岩面以上，已浇筑的深度（m）。
　　一般认为，决定灌浆压力的方法，还是通过代表段的野外试验的结果来确定，用不同压力进行的一系列灌浆试验，直到掀动岩层为止。试验可以用稀浆，以防淤堵钻孔，并用不同段长在不同段深度上试验，低压时，岩石吸浆率与压力成正比，当掀动岩层时，吸浆率会突然增大。
　　4质量检验
　　灌浆属隐蔽工程，必须在施工过程中强调质量，竣工后要认真检查，灌浆结束28天后，应在灌浆区钻孔检查，做压水试验，观察岩芯胶结情况，鉴定质量。通过多种途径取得数据，互相来印证，不能单凭压水试验取得吸水率作为唯一的标准。评价灌浆质量，只有蓄水后，灌浆效果才能受到考验，在蓄水前，可按下列方法检查灌浆质量。
　　4.1检查原始记录，分析灌浆资料。
　　4.2钻设检查孔，帷幕和固结灌浆要钻取岩芯，观察胶结情况，所有检查孔均作压水试验，帷幕灌浆检查孔数，要求按灌浆孔总数10％布置。固结灌浆按5％布置，其位置应该在可能出现问题的位置，帷幕灌浆检查孔径不宜＜110mm，固结灌浆检查孔不宜＜140mm。
　　4.3检查孔的压水试验，应按照单孔压水试验操作规程，并分三个压力阶段进行（50.6、101.3和151.9）kPa。但是在试验前要用相当于1.5倍左右设计水头的压力进行压水冲洗，获得稳定流量以后，再进行三个阶段的正式压水试验工作。所得结果凡≤设计规定的吸水率数值，即可认为灌浆符合要求。
　　
　　［参考文献］
　　[1]王汉辉,邹德兵,夏传星,兰荣蓉.水利水电工程中防渗帷幕布置原则与方法[J].水利与建筑工程学报,2010.
　　[2]唐志成.灌浆工程项目管理新模式的研究与应用[J].中南大学,2009.

《水利工程中防渗处理与灌浆施工技术探讨》

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