论坝体防渗墙下帷幕灌浆施工技术

摘要：帷幕灌浆是基本的、常见的防渗处理手段，但工程中施工的帷幕灌浆比较特殊，它是在较薄的防渗墙上进行钻孔灌浆，孔底偏差控制难度非常大，其精度已经超过规范。本文结合工程实际，对坝体防渗墙下帷幕灌浆施工的要点及质量控制方面进行了探讨。

关键词：大坝；帷幕灌浆；防渗墙；工艺流程；质量控制

中图分类号：O213文献标识码： A 文章编号：

1引 言

尤溪县青印溪二级电站装机6400kw，多年平均发电量3109万kwh，总投资3350万元，属私营电站。大坝为混凝土埋块石拱坝，高35m，坝顶高程447.0m，库容183.6万m3。因该工程规模较小，设计单位在选定坝址时，未对所选坝址进行地质探钻，工程预算也单列算坝基帷幕灌浆费用。在施工中发现整个坝址基岩都不理想，尤其坝右岸335.0m高程以上至坝顶段基岩破碎、节理发育，当时电站工程的各分部分项工程已全部开工建设，变更坝址已不可能，只能寻求解决现实存在问题的方案。由于工期原因，业主方、设计对拱坝进行方案优化，优化后的防渗方案为：坝基、坝左岸、坝右岸435.0m高程以下防渗墙进行帷幕灌浆；坝右岸435.0m高程以上至坝顶447.0m高程布防渗墙入岩0.5m，墙厚1.06m，墙下设单排帷幕灌浆进行基岩防渗，坝端接触面进行固结灌浆。从而形成一个封闭的防渗体系。帷幕曲线总长200.5m，平均帷幕深度33m，最深38m，其中墙体钻孔平均深22m，设计防渗标准为压水透水率不大于0.05L(min.m.m)。

2帷幕和固结灌浆施工内容

根据坝基浇筑和左右岸防渗墙的完成情况，帷幕和固结灌浆安排在9～10进行。施工时间为40天，帷幕和固结灌浆有效工期18天设计帷幕灌浆钻孔工程量4136m，基岩灌浆1648m；固结灌浆钻孔工程量587m，基岩灌浆391m。

2.1帷幕灌浆试验

为确定帷幕灌浆压力等技术参数，了解基岩的渗透性和可灌性，选具有普遍代表性且地质条件偏差，防渗墙体较先完成部位进行了拱坝坝基帷幕灌浆试验。试验选1组8个帷幕灌浆孔，钻孔量218m，灌浆量85m。通过试验确定灌浆压力、灌浆段长等参数，见表1。并通过试验论证帷幕灌浆深度的确定办法：当先导孔压水透水率连续2段大于0.05L/(min.m.m)时该单元的帷幕灌浆孔加深1段。由于帷幕防渗墙孔距为1.6m，结合灌浆试验成果确定帷幕灌浆孔距为1.6m，即帷幕灌浆孔正好在钻孔中心位置。

表1帷幕灌浆参数

注：①分段原则遇特殊情况可适当缩短或加长，但最大段长不宜大于8m；②其余部分为第四段。

2.2帷幕灌浆施工

2.2.1依据

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)；《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL25-1992)；《水利水电建设工程验收规程》(SL223-1999)。

2.2.2工艺流程

图1帷幕灌浆工艺流程图

2.2.3钻孔

采用SGZ-ⅢA型地质钻机、金刚石复合片钻头钻进，灌浆孔钻孔直径φ60mm，先导孔和检查孔孔径为φ75mm。先导孔在每个单元在中间位置的Ⅰ序孔中选取，进行取芯、五点法压水。正常灌浆并封存。先导孔在钻孔过程中，详细记录钻孔情况，遇特殊情况，及时反映并提前监理工程师，并与设计地质及时沟通。

将钻机稳固水平，保证钻机在钻进过程中不发生移动。确保孔口段的孔向正确。在钻进过程中，正确控制压力，在墙体内钻孔时可采用无压钻进，根据岩性及构造情况及时调整钻进参数。在钻进过程中，使用符合标准的钻杆钻具，尽量减少短钻杆使用。对孔斜情况及时校正。当钻孔达到设计深度后，使用测斜仪进行测斜，作为验收和质量评定的依据。

2.2.4钻孔冲洗

钻孔结束后，在灌浆之前进行钻孔冲洗。采用压力水进行冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，冲洗至回水澄清10min后结束。

2.2.5压水试验与灌浆

先导孔、检查孔采用“五点法”进行压水试验，压水压力为灌浆压力的80%，在规定压力下，每1min测读一次压入流量，当连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1.0L/min时，可结束压水试验。取终值作为压水试验成果计算值。

基本帷幕孔均进行简易压水，压水压力为灌浆压力的80%，该值若大于1.0Mpa时，采用1.0Mpa。在规定压力下，每5min测读一次压入流量，当连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或小于1.0m L/min时，可结束压水试验。取终值作为压水试验成果计算值。压水试验成果(Lu)值按下式计算：

透水率(Lu)=

帷幕灌浆拟采用阻塞式自上而下分段孔内循环灌浆。灌浆压力、分段、压水压力，均采用灌浆试验已确定的参数。

2.2.6浆液水灰比和浆液变换标准

灌浆水灰比采用5:1,3:1,1:1，0.8,1，0.6:1，0.5,1共7个水灰比级，开灌水灰比为5:1。

灌浆浆液由稀到浓逐级变换，变换原则如下：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液注入量已达300L以上时，或灌注时间已达1h时，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，应根据施工具体情况，可越级变浓。

2.2.7灌浆结束标准

在规定的压力下，当注入率不大于1.0L/min，继续灌注60min，灌浆即可结束。当长期达不到结束标准时，报请监理工程师共同研究处理措施。

2.2.8特殊情况处理措施

灌浆渗漏串浆处理：在灌浆过程中如发现冒浆及漏浆现象，将根据其渗透量大小、位置，采取表面封堵，浓浆低压、限流、间歇灌浆等措施，待渗漏部位达到一定强度后再逐渐升压灌浆，直至符合要求。若遇钻孔串浆，则可采取封闭一孔，灌注一孔或两孔同时灌浆，或待一孔灌浆结束等凝达到一定强度后再钻灌另一孔。

单位注入率特别大的孔(段)处理原则：若遇单位注入率特别大的孔(段)时，首先分析原因，再采取适当措施，包括浓浆、低压、限流、间歇、掺速凝剂等方法或请示监理工程师研究实施。

2.2.9封 孔

封孔采用“置换和全孔灌浆封孔法”，灌浆结束后先用0.5:1浓浆置换孔内稀浆(终孔段采用0.5:1浆液灌浆结束的孔不用置换)后，在最大灌浆压力继续灌浆1h。

2.3墙下帷幕灌浆效果分析

帷幕灌浆施工结束后进行帷幕质量检查，根据帷幕灌浆规范及设计要求，帷幕灌浆质量检查方法采用“五点法压水”检查方法。根据灌浆资料，帷幕灌浆共施工12孔，压力40段。从灌浆资料看，拱坝基帷幕灌浆分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序3个次序施工，统计所有灌浆孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序灌浆单位水泥注入量分别为48.1、14.8、5.6kgm，呈明显递减趋势，递减率分别为69.2%、56.2%；各次序孔压水透水率分别为0.2、0.126、0.073L/(min.m.m)，也呈明显递减趋势，递减率分别为37.0%、42.1%。另外比统计资料可知灌浆单位注入量与压水透水率区间段数的变化，均随灌浆次序的增加，大区间段的段数越来越小，到Ⅲ序孔时，灌浆单位注入率和压水透水率分别为6.5kg/m、0.073L/(min.m.m)，且有46%的段数小于0.05 L/(min.m.m)，表明灌浆效果明显，到检查孔压水时各孔段均小于0.05 L/(min.m.m)。检查孔有个别孔段在0.04～0.05 L/(min.m.m)间，分析为个别部位的地质条件不均性所致。上述分析表明灌后帷幕达到设计防渗要求。帷幕灌浆共施工6个单元，质量评定结果均为优良。

3帷幕浆施工要点及质量控制方法

3.1质量控制要点分析

本工程帷幕灌浆具有以下难点：坝右岸防渗墙比较薄，设计为100cm，加之防渗墙体有一定的斜度(施工时采用规范标准控制孔斜，孔斜率小于1%)，防渗墙体的深度也大，平均22m左右，要保证钻孔在墙体内，钻孔偏差最大允许为50cm，因此帷幕灌浆钻孔孔底偏差控制是一大难点。要满足防渗墙搭接处100cm厚要求，按帷幕钻孔在防渗墙中心，孔深20m的钻孔偏差见表2。

表2钻孔偏差最大允许值

注：表中±号代表两个相反方向。

从表中可知当各种影响因素造成的孔底偏差在一个方向时，在孔深20m处钻孔已经到防渗墙外侧，因此，严格控制各种技术参数，是保证钻孔不出防渗墙外侧，保证帷幕灌浆顺利实施，确保灌浆质量的关键所在。

3.2控制方法

钻机就位时采用水平尺校正，保证钻机及立轴垂直；钻机立轴及钻杆严格检查，发现有不合格钻杆立即报废；钻机稳定后底部垫结实，并用螺栓固定；钻孔应埋设孔口管，钻机立轴和孔口管的方向必须与设计孔向一致；钻孔过程中采用无压钻进，防渗墙体强度有限，耐磨性差，可以实现无压钻进，在孔深10m后“吊”着钻进，从而控制钻头部位的实际压力；可以采用5m加长导向钻具。用上海地质仪器厂生产的电子测斜仪测量孔斜，发现有偏斜及时纠偏，加以现场控制，加大质检人员对钻孔斜度的抽测力度，做到逐孔逐段测斜，若发现超出孔斜要求的钻孔立即采取纠偏处理；为保证防渗墙孔位与帷幕孔位偏差，在防渗墙灌浆施工完后对防渗墙孔位处作明显标记，防渗墙与帷幕灌浆孔位均由测量队每20m测放一个控制点，在技术人员测放防渗墙孔位处的帷幕孔时用同一控制点，减少两者偏差；认真分析防渗墙孔与帷幕孔的测斜情况，若出现同一方向倾斜时及早纠偏，坚决避免同一方向的偏斜。

3.3质量验收与评定验收

通过一系列控制措施，孔底偏差及其施工质量得到有效保证，帷幕灌浆后进行质量检查。帷幕灌浆质量查孔共施工13孔，压力试验42段，试验结果都小于0.05L/(min.m.m)防渗标准，平均透水率为0.0248 L/(min.m.m)。帷幕灌浆质量主要指标通过质量检测，满足设计防渗要求

——压水透水率不大于0.05L/(min.m.m)；共评定6个单元，单元合格率100%，单元优良率92.3%。

3.4固结灌浆

坝右岸435.0m以上至坝顶端(不含防渗墙)进行固结灌浆，灌浆施工工艺和帷幕灌浆基本相同，区别在于压水试验采用单点法，试验孔数按总孔数的6%，灌浆孔封孔采用机械压浆封孔法等，不另详述。

4结 论

在本工程中利用多年的施工经验，采用多种行之有效的技术措施和管理措施，使得灌浆按期保质完成，但影响了灌浆施工进度，增加了灌浆施工成本。多种施工措施对实现青印溪二级电站拱坝总体方案优化奠定基础。优化后在缩短总工期、节约总造价方面成果显著，墙下帷幕是这次优化的重要组成部分，它是实现优化方案的基本必备条件之一。