略谈对水库帷幕灌浆的认识

摘要：20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。帷幕灌浆是指在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对坝体的压力。

关键词：水库；帷幕灌浆；认识

笔者通过几年来的工作实践，对现行的水库帷幕灌浆工艺有一些认识。笔者将其整理如下，以供同行探讨，务求使水库帷幕灌浆施工能够经济、有效地实现灌浆目的。

一、帷幕灌浆的目的

帷幕灌浆解决的是渗漏问题，而不是改善地层物理性能。在碳酸盐岩地区，地层渗漏主要发生在溶蚀裂隙、卸荷裂隙及地层层面间隙，当然溶洞、溶槽自然也是渗漏通道，而且是巨大的通道。而岩体并非多孔介质，存在渗漏的可能性微乎其微。因此，在钻孔过程中主要精力应当是发现和撑握这些渗漏通道在帷幕线上的分布和规模，灌浆主要解决以上几种类型的渗漏即可。不要给帷幕灌浆赋予更多的要求和寄予更高的期望。

二、水库帷幕灌浆的施工程序

1．变浆标准：帷幕灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变，施工过程中将按以下要求控制：

a灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少，或者吸浆量变化不大而灌浆压力均匀升高时，不得改变水灰比；

b当某一比级浆液注入量己达300L以上，其单位吸浆量不见减少或减少不到20%时，变浓一级浆液，变浓后若单位吸浆量减少一半以上，则应变回原水灰比的浆液灌注；

c当注入率大于30L／min时，根据施工具体情况，可越级变浓；

d当采用最浓级浆液灌浆，而吸浆量仍很大、不见减小时，可采用限流、低压、限量、间歇、待凝等方法处理；

e单孔段漏量大于80L/min，连续灌注水泥超过5t，漏量仍不见减少，在水泥浆中加入速凝剂或灌注水泥砂浆；

f如发生回浆变浓现象，换用相同水灰比的新鲜浆液进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注；

g灌浆过程中，人工定时测记浆液密度，其数据互为校核。

2.灌浆结束标准

a采用自上而下灌浆法时，在设计压力下，当注入率不大于1L/min后继续灌注60min灌浆即可结束。采用自下而上灌浆法时，在设计压力下，注入率不大于1L/min后继续灌注时间30min，灌浆即可结束。

b当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

3.封孔

a采用自下而上灌浆法时，灌浆封孔采用“全孔压力灌浆封孔法”。

b压水检查孔等封孔处理方法及要求与灌浆孔相同。

三、目前水库帷幕灌浆施工中的不足及其解决方法

1.灌浆段长的讨论

现行规范中对灌浆段长的规定过死，这样规定的理论依据也不够充分。在同一压力系统中，浆液首先进入较大的渗漏通道，然后再进入较小的渗漏通道，只要在施工过程中不人为地降低灌注压力，那么这一段的灌浆质量和防渗效果是能得到保证的。因此建议透水率小于5Lu的孔段，灌浆段长可控制在20m以内，透水率小于10Lu的孔段，灌浆段长可控制在10m以内。这样的分法主要是考虑灌注设备的能力，若灌注设备能力大的话，段长还可以适当加长。

2.对孔内循环灌浆方法的质疑

孔内循环灌浆法主要是解决浆液在孔内沉淀的问题，怕浆液把孔壁敷死，该灌的通道没有灌到。这种担忧是多余的。能够形成泥饼的部位，说明这里的通道喉道已小到足以使水泥颗粒在此形成桥堵，浆液在此失水。无论怎么循环，进入地层的也不过是浆液中的水份而已，水泥颗粒是不会进入的，对提高防渗效果无益。只是徒劳地浪费人力和财力。那么，我们为什么不采用工艺简单的纯压式灌浆方法呢？前面我已讲过，在同一压力系统中，浆液首先进入较大的渗漏通道，然后再进入较小的渗漏通道。不论渗漏通道在孔的顶部还是下部，实现堵漏目的的浆液都是流动的。现在讨论两种极端情况，一是渗漏通道在孔的底部，这种情况进入地层的浆液不会发生让人“担忧”的沉淀，浆液始终保持流动。二是渗漏通道在孔的顶部，这种情况在孔的下部较小渗漏通道堵死及浆液失水后便不再流动，会发生沉淀，水泥结石会在上部渗漏通道堵死前受压而变得密实。这种情况的发生是不会影响上部渗漏通道进行灌注的，因为它并未切断实现堵漏目的的浆液的流动通道。从大量的工程实践来看，纯压式灌浆实现防渗的效果是有效的，因此，我提倡使用纯压式灌浆这种省时、省力简单可行的方法。

3.浆液浓度的选择

选用什么样的浆液浓度进行启灌呢？在回答这一问题前，我们先讨论一下水泥浆液对渗漏通道的堵塞机理。用水泥浆液对地层中的溶蚀裂隙、卸荷裂隙及层面间隙，还有多孔界质中的孔隙（如砂岩地层）进行封堵，主要依靠两点特性。一是水泥颗粒桥堵于通道喉道，在灌注压力的作用下，浆液逐渐失水压密形成水泥结石，达到填充封堵目的；二是浆液在流动过程中，由于沿程阻力的增加，使浆液失去流动性，水泥颗粒产生沉淀，逐渐失水堆积、填充形成水泥结石，达到封堵目的。

用较浓的浆液进行灌注就是很好地利用了以上两个特性。在细小渗漏通道中水泥颗粒发生桥堵后，由于浆液浓度高，水泥颗粒含量大，失水时间短，能较快地形成致密的水泥结石。在较大的渗漏通道中，水泥颗粒不易发生桥堵，但由于浆液浓度高，粘度大，在流动过程中沿程阻力增加快，浆液流动性变差，在不提高灌注压力的情况下，水泥颗粒很快形成沉淀，逐渐失水堆积，也能较快地形成致密的水泥结石。

从上面的讨论我们可以得出这样的结论，即：尽量用较浓的浆液进行启灌，有利于快速封堵漏通道，形成致密的水泥结石，对提高帷幕的耐久性有好处。同时也能缩短灌浆施工时间，节约人力、物力资源。因此建议启灌时采用水灰比为1:1浆液。

四、施工过程特殊情况的处理方法

在灌浆施工过程中，常出现冒浆、漏浆、串浆、中断、孔口涌水、灌浆压力或注入率突变等特殊情况。对此，许多工程中采取了先迅速降压的方法处理，低压灌注一段时间后，如果注入率变化不大或继续增加，则采用改变浆液配比、低压长时间灌注、间歇等措施。也有一些工程采用改灌水泥浆等方法。

1.灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用低压、限流、浓浆、间歇等方法进行处理。如效果不明显，应停止灌浆，待浆液凝固后重新扫孔复灌。

2.灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，宜一泵一孔进行并灌，但开灌孔不宜多于3个，并应控制灌浆压力，防止上部混凝土或岩体抬动。否则，应塞住被串孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对被串孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。

3.灌浆应连续进行，若因故中断应尽快恢复灌浆。否则应进行冲孔或扫孔，再恢复灌浆。

4.孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，选用综合处理措施，确保在规定的结束标准下结束灌浆。

综上所述，对于在帷幕灌浆施工中发现的新情况、新问题，施工与设计、地质应当密切配合，共同寻找发生问题的原因，研究行之有效的处理措施，根据实际情况的变化不断修改设计，既节约了成本，又使灌浆效果不断提高，使灌浆效果提高有了保障。