帷幕灌浆技术在日照水库坝基防渗中的应用

【摘要】日照水库除险加固工程采用了对副坝坝基进行帷幕灌浆的加固方案，取得了良好的防渗效果。

【关键词】帷幕灌浆 坝基渗漏处理 除险加固

中图分类号：TV543文献标识码： A

1引言

日照水库位于日照市城西15km、淮河流域滨海水系付疃河中上游，控制流域面积548km2，是一座以防洪为主、结合城市供水、农业灌溉、水力发电、水产养殖等综合利用的多年调节大（二）型水库。工程于1958年10月动工，1959年06月建成投入运行。由于工程建设标准偏低、存在局部质量缺陷、加之运行40多年，工程老化、退化严重。2000年4月被山东省水利厅、水利部淮河水利委员会及水利部大坝安全管理中心评定为三类险库。

工程加固前副坝存在的主要问题是：

（1）副坝坝基强风化岩裂隙渗流对坝体底部有冲刷作用影响坝体安全；

（2）副坝坝顶高程仅45.20m，达不到百年一遇设计洪水标准。

（3）副坝堆石坝段无防渗体，渗透系数不满足规范要求；

（4）副坝坝基渗漏严重。

2 工程概况

日照水库副坝坝基帷幕灌浆防渗加固工程沿坝轴线全长257米，共分两个分部：第一分部桩号为0+050~0+150，第二桩号为0+230~0+357。

副坝桩号0+200~0+230段无粘土斜墙和基槽，灌浆轴线距上游坝肩16.2米，灌浆底高程28.0米，灌浆顶高程为基岩面以下1.0米；副坝桩号0+230~0+357段，灌浆轴线位于粘土斜墙防渗基槽中心线处，灌浆帷幕深入基岩相对不透水层，灌浆底高程28.0米。基槽开挖2.0米，浇C20混凝土，宽度2米，厚度0.5米。设计防渗标准5lu。灌浆孔158个+92个，坝体土层钻进59.76米+779.67米，基岩钻进1673.22米+905.31米，基岩灌浆1581.72米+905.31米，坝体接触段灌浆46米。

3 施工技术

3.1 施工工艺流程

按照施工图设计说明书的要求，采用“孔口封堵、自上而下、分段循环式灌浆”施工方法。

3.2 施工方法说明及控制要点

3.2.1测量放线

根据各桩段基准点，采用经纬仪定线，50米钢尺量距，∮14钢筋长50厘米做孔位桩。根据设计孔距，在相应位置处将钢筋垂直土层（桩位原状土进行必要的处理，以保证定线后桩位不再变化）。单线完成后，再进行反向校核，直至孔位符合设计。

桩位定好后，统一编号，记录在册，并由专人管理，严禁私自挪动。

3.2.2钻机就位

孔位定好，报请监理工程师验收合格后，进行钻机就位。

钻机底座下铺设两道平行于孔位轴线、20×20厘米的方木，整理至大致水平。

钻机置于方木之上，人工调整水平度，利用水平尺在各个方位测量，保证钻机底座水平，钻杆垂直；其次检查孔位，就位后的钻机，其吊点中心、钻杆中心、孔位中心必须在同一垂直线上。

孔位正确，水平度满足精度要求后（规范规定钻孔位置与设计位置的偏差不大于10厘米），用风缆绳将钻机架子两侧对拉加固，底部用钢钎与方木固定，保证钻机工作过程中不移位、不沉陷。

3.2.3钻孔

钻机就位、各项配套工作就绪后开始钻孔。

本处采用GXY-1B型液压钻机，∮50钻杆，钻具两种：∮89（坝体覆盖层钻进用）和∮73钻具（基岩钻进用），两种钻具长50~300厘米，镶有金刚石钻头。

钻进钱埋设孔口管，方向必须垂直，位置必须正确。坝体覆盖层钻进时采用泥浆护壁工艺。钻进过程中随时调整钻进压力及上水管中的水或泥浆流量（稠度），确保覆盖层钻进过程中不塌孔、不斜孔。基岩钻进采用清水钻进，选用合金钻头或金刚石钻头钻进，钻具长3米左右。

在钻进过程中，对钻孔冲洗回水、钻机压力、芯样特性及长度进行监测和记录，发现问题及时处理并做好记录；每钻进5~10米，利用测斜仪测量孔斜度，根据测量结果进行调整处理；所有钻孔，终孔段必须测斜，并做好记录。

钻孔统一编号，注明序号。按照设计要求，首先钻灌Ⅰ序孔，然后依次钻灌Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ序孔，均按分序加密的原则进行。

覆盖层钻完后，继续钻进岩石0.5~1米，然后安装护套管，套管顶部离地面10厘米，套管用粘土充填密实，上部用水泥砂浆固定。

3.2.4冲孔及压水试验

为增强灌浆效果，每序孔钻至设计底高程后，进行孔壁冲洗和裂隙冲洗。冲洗利用灌浆泵通过孔内循环管路进行脉冲冲洗，压力控制在本段灌浆压力的80%之内。当孔内水清净后，继续冲洗10~20分钟，但总冲洗时间不少于30分钟。

对于钻孔中发现复杂地层时如何冲洗，需报告监理工程师确定冲洗方案。

清孔完毕后对该段进行压水试验，计算出透水率，记录好试验参数，经监理工程师验收合格后，即可进入灌浆工序。对岩溶发育、破碎带等漏水量大的孔段，确实无法做压水试验的在报请监理工程师同意后，可不做压水试验。

3.2.5灌浆

灌浆材料：本工程灌浆材料有三——水泥、水、外加剂。

灌浆水泥：采用普通硅酸盐425#水泥（本工程采用日照市第三水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥）。出库使用前必须出示产品合格化验单，不合格产品禁止使用。运至工地后的水泥排放在施工现场的水泥跺台上，覆盖防水布避免水泥受潮结块。进场水泥按规定抽样送检。

外加剂：掺加水泥用量10%的REA掺加剂。

灌浆用水：采用日照水库库内水。

灌浆设备：

采用BW-250型高压灌浆泵和JW180型立式双桶灰浆搅拌机。

灌浆试验：

通过灌浆现场试验，确定浆液配置过程的技术参数和钻、灌过程中的技术参数。

灌浆的原则：根据设计要求，先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号孔，分序加密。

灌浆过程：

首先完成灌浆孔的封堵工作。底部封堵以岩石为靠背，段顶封堵利用橡胶球。橡胶球选用膨胀性能好的耐高压产品，封堵严密，保证灌浆过程中不漏浆冒浆。

封堵完成后进入灌浆工序。射浆管采用∮25钢管，距段底不大于50厘米。灌浆浆液采用水泥浆液，配比分七个比级：5:1、3:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1，按照由稀到稠的原则开始灌浆。

为保证浆液浓度符合设计要求，配料过程设专人计量，误差不超过5%。水泥浆液利用搅拌机制备，搅拌时间不低于3分钟，经过筛后输送，以达到均匀的效果。灌浆时密切注意压力表的变化，根据规范及时调整浆液浓度并记录好吃浆量，水泥浆自制备到用完的时间不超过4小时。

为保证各灌段质量，应对灌浆压力进行必要的控制。压力表分别安装在灌浆泵和灌浆孔口。利用设在回浆管上的闸阀调整开启度来保持压力基稳定。根据需要及时调整浆液浓度。

在规定的压力下注水率不大于0.4L/min时继续灌浆60min；或不大于1L/min时，继续灌浆90min，灌浆可以结束。

单孔灌浆完成后，做孔口封堵。基岩部分，采用机械压浆封孔法，将注浆管下入钻孔底部，利用灌浆泵经注浆管向钻孔内泵入水灰比0.5:1的浓浆，水泥浆由孔底逐渐上升，将孔内积水顶出，直到冒浓浆为止。在泵入浆液过程中，随着水泥浆在孔内缓缓上升，将注浆管徐徐提出。基岩封孔完毕，用拔管机及时将套管拔出，再进行坝体覆盖层封孔。

3.3特殊情况处理

3.3.1灌浆过程中发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法报请监理工程师批准灵活处理。

3.3.2 发生串浆时，如果串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则将串浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再进行串浆孔扫孔、冲洗，继续钻进和灌浆。

3.3.3灌浆工作必须持续进行，如因故中断，应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，应进行扫孔，而后恢复灌浆。恢复灌浆时应采用开灌比级的水泥浆进行灌注。如果注入率与中断前的相近，则改用中断前的比级的浆液继续灌浆；如果注入率与中断前的减少较多，说明该孔的灌浆帷幕工作接近完成，浆液应逐级加浓灌注；如果恢复灌浆后注入率较中断前的减少很多，且短时间内停止吸浆，则应采取补救措施，加大邻孔灌浆压力，直至补孔。

3.3.4 孔口有涌水的灌浆段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据情况采取缩短段长等综合措施处理。

3.3.5 灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，选用合理措施处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆甚至充填级配料，该段处理后，仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆。

3.3.6 如果遇到渗漏通道，先通过钻孔充填砂、砾、卵石级配料，堵塞漏水通道，形成反滤条件，然后再进行水泥灌浆堵住渗漏通道。

5 结语

日照水库除险加固工程所采用的对副坝坝基渗漏进行帷幕灌浆处理的施工技术及工艺，经过十几年的运行实践证明，防渗效果良好。随着基本建设规模的迅速扩大，人们将愈来愈多地遇到不良地基的处理问题。帷幕灌浆法用于处理新建和原有水工建筑物坝基渗漏的处理以及作为深基础挡土结构、坑底加固、防渗、防止管涌与隆起、处理隧道坍方和修建地下防水帷幕等有很多应用前景。

参考文献

日照水库除险加固工程施工图纸

日照水库除险加固工程施工技术总结

《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL-T5148-2001

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL 62-94）

《帷幕灌浆施工监理细则》（LDS-XZ-GJ-03）

《水利工程施工质量检验评定标准》（DGJ08-90-200，J10053-2000）

《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL25-92）