浅谈水库基础帷幕灌浆施工技术实践

【摘 要】结合某水库工程施工实例，对该水库大坝基础采取帷幕灌浆处理，提出在含水量高补给充分的砂砾卵石层中采取帷幕灌浆技术进行基坑止水和支护的可行性和经济性。

【关键词】水库工程；基础处理；帷幕灌浆

1、工程概况

某水库拦河坝为混凝土面板堆石坝，按100年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核。大坝防渗系统由混凝土面板、趾板、“U”形挡墙、岸墙、灌浆帷幕及接缝间的止水组成。基础处理工程分为固结灌浆、帷幕灌浆。砼面板堆石坝钻灌遵循先固结后帷幕的原则进行。帷幕孔均采用孔内循环纯水泥浆灌注，帷幕灌浆基本孔采用自上而下分段钻灌法。帷幕灌浆接触段均单独钻灌并待凝，段长2m，其它孔段5m，终孔段适当加长，但不超过8m。帷幕孔最后一段的透水率≤5Lu，否则加深5m，直至符合要求，帷幕灌浆分三序进行，先进行Ⅰ序孔钻灌，再进行Ⅱ序孔钻灌，最后进行Ⅲ序孔钻灌。相邻的前序孔的孔深大于后序孔孔深15m，后序孔方进行施工。为保护砼面板堆石坝灌浆时趾板不抬动，利用千分表对抬动孔进行了砼抬动情况观察。

2、基础帷幕灌浆施工

本工程砼面板堆石坝帷幕灌浆在该部位固结灌浆结束后进行。帷幕灌浆分三序进行，先进行Ⅰ序孔钻灌，再进行Ⅱ序孔钻灌，最后进行Ⅲ序孔钻灌。帷幕孔采用孔内循环纯水泥浆灌注，帷幕灌浆基本孔采用自上而下分段钻灌法。帷幕孔孔径Φ59mm。帷幕灌浆接触段均单独钻灌并待凝12h，接触段段长2m，其它基本孔段5m，终孔段适当加长，但不超过8m。帷幕孔最后一段的透水率≤5Lu，否则加深5m，直至符合要求。

2.1 准备工艺。对本拦河坝进行灌浆施工前，由测量人员用测量仪器测放各工作面的钻灌控制点。施工技术人员以测量仪器测放的控制点或实际混凝土浇筑分缝线桩号为基准,根据孔位布置确定帷幕灌浆孔位，孔位偏差不大于10cm。同时所有帷幕孔均按放样尺寸预埋用以固定地质钻机或固定移动钻机平台的拉筋钩。

2.2 钻孔施工。帷幕灌浆在相应的部位固结灌浆结束后进行。帷幕灌浆均在盖重混凝土强度达到50%后才开始进行钻孔灌浆。钻孔按先后次序及要求进行，其孔深、孔径、孔向、孔位等均符合设计或规范要求，并在钻孔结束后及时验收，填报钻孔验收单。帷幕钻孔编号根据砼面板堆石坝部份按河床、左岸、右岸分别独立编号。河床自左到右，左岸自下往上，右岸自下往上的顺序进行编号。设计孔深＞20米的帷幕孔钻孔，原则上在钻孔完成后进行测斜，所有测斜孔要做好测斜原始记录，计算测斜成果并进行成果汇总。垂直孔或顶角小于5°的帷幕灌浆孔，其孔底偏差均须满足表1要求。

2.3 帷幕孔冲洗。帷幕孔各孔段均在灌浆前先进行钻孔冲洗，后进行裂隙冲洗。钻孔冲洗采用压力水由导管导入孔底由底往外冲洗，回水清净结束，钻孔冲洗结束孔内沉积厚度均不超过20cm。裂隙冲洗采用压力水冲洗法，冲洗时间至回水清静止或不大于20min。裂隙冲洗压力为相应灌浆段灌浆压力的80，并不大于1MPa。

2.4 帷幕灌浆段压水。各帷幕灌浆段在灌浆前均进行了简易压水试验。先导孔均自上而下进行正规单点法压水试验。压水试验压入流量的稳定标准为：在稳定的压力下每3min～5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。压水的压力取相应灌浆段灌浆压力的80，并不大于1Mpa。先导孔压水试验的压力为：灌浆压力＜1Mpa的采用0.3Mpa,灌浆压力≥1Mpa采用1Mpa。具体见附表三

2.5 制浆施工。灌浆水泥采用42.5#不受潮结块的新鲜普通硅酸盐水泥，用水同拌制混凝土的水。纯水泥浆的搅拌使用普通搅拌机，搅拌时间大于30s，浆液自制备至用完时间，普通水泥浆液≤4h，浆液温度保持在5°～40°之间，超过规定时间和温度予以舍弃。配制的浆液比重与标准比重偏差均控制在±0.01以内。

2.6 帷幕灌浆施技术。灌浆压力对于高程160.00m以下为0.6~0.7MPa，高程160.00m~170.00m为0.5~0.6MPa，高程170.00m以上为0.5MPa，以下按每米0.013MPa递增。在确保基础岩体及趾板不被抬动的前提下，尽量提高帷幕灌浆的压力。灌浆时一般尽快达到设计压力，但注入率大时分级升压。灌浆使用压力在压力表最大标值的1/4～3/4之间。孔内循环法时的射浆管离孔底的距离应在50cm以内。当某级水灰比的浆液注入量达到300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级灌注。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不改变水灰比。当注入率大于30L/min时，根据情况越级变浓。帷幕灌浆使用的水灰比为：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1。帷幕灌浆在规定的压力下，灌浆孔段注入率不大于1L/min时延续灌注60min（自上而下）或30min（自下而上）结束。帷幕接触段及遭遇灌前涌水、灌后返浆和地质条件复杂等情况时均采取闭浆、待凝措施，待凝时间根据具体情况确定，接触段为12h。

2.7 封孔。各孔灌浆结束均及时进行封孔，封孔采用分段灌浆浆封孔法和全孔灌浆封孔法，对于孔深在20米以上的灌浆孔采用分段灌浆封孔法。

3、帷幕灌浆质量控制

（1）原材料质量控制：灌浆所用水泥、外加剂等有厂家质保书、试验报告，且按规定复检合格；水泥保持新鲜无结块，出厂期不超过90d，在工地仓库存放时间不超过40d。压力表、测斜仪等仪器送有检定资质的单位进行检定，率定后使用。

（2）造孔：所有孔按施工图布孔。孔径、孔深、孔距、排距及孔向偏差符合设计要求。

（3）预埋：预埋管固定稳固，防止脱落或变形甚至折断。

（4）冲洗：孔壁冲洗和裂缝冲洗工作直接影响灌浆质量，冲洗方式和结束标准符合设计要求。

（5）灌浆压力：灌浆时尽快达到设计压力，并专人控制灌浆压力，防止压力过大产生抬动造成事故或灌浆压力过小而影响灌浆质量。

（6）串孔处理：压水试验时认真检查有无邻孔串通，如果发现串通，及时处理。

（7）浆液拌制：搅拌均匀，严格按照灌浆要求的水灰比，对水泥、水进行配比，并校核浆液比重。浆液自制备至用完时间：普通水泥浆液≤4h，浆液温度保持在5°～40°之间，超过规定时间和温度予以舍弃。

（8）灌浆：灌浆工作连续进行，若因故中断，马上处理，尽早恢复灌浆。遇到特殊情况时，及时将情况和处理措施与结果通报监理人。灌浆各工序、工艺严格遵守前述要求、DL/T 5148-2001灌浆规范要求和监理工程师指示，确保灌浆质量。

（9）在施工过程中严格按照各项工程的设计图纸和规程规范、文件、技术要求及监理单位指示做好如下各项记录。各种原材料试验、检测记录。灌浆浆液试验记录，各类灌浆孔各项工序的作业记录，各项中断、事故处理、特殊情况处理、质量事故处理等记录。各项质量检查记录，监理单位指示其它各项记录。

4、帷幕灌浆施工效果分析

对于本工程所采取的帷幕灌浆进行质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料的分析，进行综合评定。压水检查在该部位灌浆结束14d后进行，检查孔的数量为灌浆孔总数的10%左右。

从施工检测结果表明，Ⅰ序帷幕孔平均透水率为5.51Lu，Ⅱ序帷幕孔平均透水率为4.55Lu，Ⅲ序帷幕孔平均透水率3.38Lu，帷幕检查孔平均透水率0.81Lu，Ⅱ序帷幕孔、Ⅲ序帷幕孔、帷幕检查孔平均透水率较前序孔，依次递减17%、26%、76%，递减效果十分明显。310只帷幕孔共进行了1500段压水试验，小于1 Lu的孔段达到全部孔段数的6%，1-5 Lu的孔段达到全部孔段数的72%，5-10 Lu的孔段达到全部孔段数的1-9%。310只帷幕孔平均透水率3.56Lu，最大段透水率11.26Lu。表2各次序帷幕灌浆孔的压水、灌浆递减情况。

由表2可表明，帷幕灌浆孔无论压水、灌浆，自Ⅰ序到检查均呈递减趋势，说明前序孔灌浆已充填部分裂隙，对后序孔灌浆产生了显著影响，帷幕灌浆压水频率分析及单位注入量频率分析曲线图见图1所示：

5、结论

本文结合实例，对大坝的坝基采取帷幕灌浆处理，检测数据结果表明灌浆效果明显，本文对该工程的施工经验进行总结，重点提出帷幕灌浆施工技术要求、施工方法以及质量控制，为同类工程提供参考借鉴。

参考文献

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