帷幕灌浆施工技术在水库加固工程中的应用

来源：职称驿站所属分类：水力论文
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　　摘要：帷幕灌浆的机理和所使用的灌浆设备虽然简单，但因其施工工序相对繁琐一些，且为地下隐蔽工程，极有可能遇到突发情况。本文基于工程实例，简述了帷幕灌浆技术的施工工艺及要点，以供参考。

　　关键词：帷幕灌浆,水库,水利工程,加固,渗漏

　　帷幕灌浆技术被广泛用于水库的基础渗漏、裂缝等方面的处理，是水利工程中重要的技术措施，帷幕灌浆主要是对水库坝基进行加固处理，对于减小大坝渗漏至关重，但此部分属于隐蔽工程，施工过程较难控制，稍有不慎，则会对工程造成很大影响。因此，研究其设计参数、工艺流程和效果对确保工程质量，充分发挥帷幕灌浆在水库除险加固中的应用有积极意义。

　　一、工程概况

　　水库总库容381.3万m3，正常库容295万m3，兴利库容289.5万m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用的小型水库。该水库经过26年运行，在坝肩、坝基出现多处渗漏。局部渗漏严重，已经影响到大坝的安全稳定运行。经有关设计部门研究确定，对整个大坝基础、坝身及两坝肩进行防渗帷幕灌浆处理。

　　二、帷幕灌浆原理

　　在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入基岩孔隙和裂隙，使基岩形成防渗帷幕。压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大，这种理论假定，在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所有的灌浆压力相对较小。

　　三、施工现场准备

　　在机械设备进场前应平整场地，清除地上和地下障碍物，遇有洼地时应抽水和清淤，保证工作面洁净。机械安装包括钻孔机械的组装和就位、水泥浆液制备系统安装、管线连接。根据灌浆试验工作量和设计要求，投入的机械设备和检测设备见表1。

　　四、工艺流程

　　测量→布孔→没备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔→质量检查孔。

　　五、施工测量

　　在施工前按监理方提供的测量基准点、基准线及相关数据，与监理工程师共同校测基准点(线)，并复核资料和数据的准确性，根据提供的测量资料，对帷幕灌浆孔轴线进行实测。按设计要求为单排孔布置。

　　六、材料控制

　　(1)土料配制：土料塑性指数为10%～25%;土料粘粒含量20%～45%，粉粒含量40%～70%，砂粒含量20%以下为宜，有机物含量应小于2%，可溶性盐含量<小于8%。

　　(2)制浆贮存：为加快浆液的固结速度，灌浆材料采用水泥粘土浆，水泥含量应根据试验确定。初步设计粘土含量75%左右，水泥含量为25%左右，水泥为4.25号普通硅酸盐水泥，要求粘土颗粒比水泥颗粒细。浆液容重控制在13～16kN/m3之间，同时还要考虑到浆液的失水量、静切力、胶结率、稳定性等基本性质指标的影响。浆液的比粘度控制在30.0～100.OS;比重用比重计测定，粘度可用漏斗法测定。泥浆制好送贮浆池待用。

　　(3)泵送泥浆：用灌浆机输送泥浆，以灌浆孔口压力小于O.05MPa为准来控制输出压力。

　　八、灌浆孔布置

　　(1)钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等按施工图纸要求和监理工程师指导执行。开孔前，均实测孔口高程。孔壁保持完整以利于止水止浆坝体采用无泵干钻。坝基岩石采用清水钻进。

　　(3)灌浆孔的开孔孔位需符合施工图纸要求。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差应不大于1Ocm。复核孔位无误后，用红油漆木桩标明序号。钻机安装应平整稳固钻进时要保证天车、立轴和孔位三点一线。钻杆用直径42mm或50mm内丝钻杆，岩芯管长度不低于3.0m。

　　(3)钻孔时必须保证孔向准确。孔深超过20m改孔径时，要带导向器。其孔底偏差值不得大于表2规定的数值施工时采取可靠的防斜措施，发现钻孔偏斜超过规定时，及时纠偏，或采取经监理工程师批准的其他补救措施。纠正无效时，应按监理工程师的指示报废原孔，重新钻孔。

　　九、裂隙冲洗

　　裂隙冲洗的目的是冲出孔内残存和粘附的岩粉等杂质，以免堵塞裂隙通道口而影响灌浆质量;同时岩石裂隙或孔洞中所充填的松软的、风化的泥质充填物冲出孔外，以利于浆液流进裂隙并与裂隙面胶结紧固，起到防渗和固结作用。冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。冲洗时，可将冲洗管插入孔内，用阻塞器将孔口堵紧，用压力水冲洗，压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。

　　十、灌浆

　　(1)灌浆材料：本灌浆工程基岩采用纯水泥浆液灌注，坝体采用水泥：黏土=1：2的水泥黏土浆灌注，岩土接合部采用水泥：黏土=1：1的水泥黏土浆灌注。水泥采用强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，所采用水泥必须新鲜，其细度要求通过80m方孔筛，其筛余量不大于5%。灌浆用黏土采用库区附近白云岩风化料，使用前采取土样进行分析试验后确定使用。

　　(2)浆液制备：灌注浆液采用局部集中制浆方式进行搅拌。本次工程中，搅拌机采用自制400L水泥浆搅拌机，生产能力即能满足施工要求。若采用高速搅拌机搅拌浆液，搅拌时间不少于30s。如使用普通搅拌机搅拌浆液，搅拌时间不小于3min。灌注浆液搅拌结束后，直接送入灌浆泵储浆桶内，供灌浆施工使用。灌注浆液自制备至用完的时间为4h，超过4h应弃掉，重新搅拌新浆使用。另外，注意做好防寒、保温、防晒、放热措施，浆液温度保持在5℃～40℃。

　　(3)灌浆方法：帷幕灌浆工程按分序加密的原则进行，分Ⅲ序，先进行I序孔，Ⅱ序孔次之，最后进行Ⅲ序孔施工。灌浆采用自上而下循环式分段灌浆法，灌浆段自上而下分段第一段(接触段)2m以下每段长均为5m，股长可适当的进行调整。灌浆采用自上而下分段卡塞法灌凝为了避免浆液沉淀赭塞裂隙用0.6寸水管做射浆管浆管距离孔底不超过0.5m。

　　十一、结束标准及封孔

　　根据设计及规范要求，当达到该段次的设计压力下，注入率不大于1L/min时继续灌注60min，灌浆即可结束。封孔采用“置换和全孔压力灌浆封孔法”即终孔段灌浆结束后先将孔内余浆置换成O.5：1的浓浆，而后在孔口封闭进行全孔压力灌浆封孔，封孔压力值采用该孔灌浆的最大压力，其摒浆结束标准与常规段次相同。封孔结束后将孔口部分用0.5：1的水泥砂浆填满、捣实、抹平。

　　十二、特殊情况处理

　　(1)在灌浆施工过程中，发现冒浆、漏浆，根据具体情况嵌缝，表面封堵、低压浓浆、限量间歇灌浆等方法。

　　(2)对某段进行灌浆施工时，必须连续进行，若因故中断，采用下列方法进行处理：①及早恢复灌浆。立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。②恢复灌浆时，采用开灌时的水灰比进行灌注，若单位吸耗浆量与中断前相近时，改用中断前水灰比进行灌注，若单位吸浆量较中断前减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。③恢复灌浆后如果单位吸浆量较中断前减少很多，并且在短时间停止吸浆，应查明原因，采取正确的补救措施。

　　(3)帷幕灌浆过程中发现串浆，若被串浆孔正在造孔时，立即停钻孔施工，并用灌浆塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再将串浆孔扫孔，按要求进行冲洗，然后继续钻进或灌浆施工。

　　(4)灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，采取以下措施处理：①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。②灌浆浆液中掺加速凝剂。③灌注混合浆液。

　　十三、灌浆质量检查

　　灌浆质量检查，以检查孔压水试验成果结合灌浆成果资料进行综合分析，评定灌浆质量。检查布置时遵循以下原则，并报告监理工程师审批。

　　(1)灌浆帷幕中心线上;

　　(2)岩石破碎断层，裂隙发育等地质条件复杂的部位;

　　(3)耗灰量相对较大的孔段附近;

　　(4)钻孔偏斜过大，灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量育影响的部位;

　　(5)在一个单元为至少布置检查孔一个。按监理工程师审查批准的检查孔布置方案进行钻孔，按单点法自上而下进行分段进行压水试验。检查孔按规定检查后按规范要求进行灌浆处理。

　　小结

　　(1)帷幕灌浆是地基处理常用的防渗方法，本除险加固工程通过周密的设计和施工，防渗加固效果显著，大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕体，坝体结构得到加强，安全隐患被消除，水库安全运行有了保障。

　　(2)建议按除险加固设计设置大坝位移观测和浸润线观的同时，增设自计水位及雨量观测器，以便准确了解水库雨情、水情、工情，系统了解在各种因素作用卞的渗流及变化，为施工控制及安全运用提供依据。