坝体防渗墙下帷幕灌浆施工技术的浅析

摘要：帷幕灌浆是最基本的、常见的防渗处理手段，但工程中施工的帷幕灌浆比较特殊，它是在较高的高喷防渗墙上进行钻孔灌浆，孔底偏差控制难度非常大，其精度已经超出规范。本文综合工程实际，对坝体防渗墙下帷幕灌浆施工的要点及质量方面进行了探讨。

关键词：大坝；帷幕灌浆；防渗墙；工艺流程；质量控制

Abstract: curtain grouting is the most basic, common means of anti-seepage treatment, but the curtain grouting construction project special, it the higher High Pressure Cutoff drilling grouting, the bottom of the hole deviation control very difficult, its accuracy is beyond the norms. Paper engineering actual dam cutoff wall curtain grouting points and quality.Keywords: dam; curtain grouting; cutoff wall; process; quality control

中图分类号： TV223.4+2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

某大坝设计防渗方案原为：基础为槽板式混凝土防渗墙，坝体为粘土心心墙，先施工防渗墙及墙下帷幕，再施工粘土心墙及坝体填筑。由于工期原因，业主方、设计对土方进行方案优化，优化有的防渗方案为：取消上下游两条围堰及相应防渗墙，坝基与坝体均为高压旋喷防渗墙，坝体采用水力吹填粉细砂。防渗墙入岩0.5m，墙厚60cm，墙下设单排帷幕灌浆进行基岩防渗，左侧深入山体100m，右侧与过度坝段帷幕相连，从而形成一个相对封闭的垂直防渗体系。帷幕轴线总长2038.5m，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 帷幕灌浆施工内容

根据坝体填筑及高喷防渗墙完成情况，帷幕灌浆在5-7月进行。帷幕灌浆承担安全度汛。因此该工程中帷幕灌浆必须在大汛来临之前完成，总工期施工为3个月，帷幕灌浆有效工期为42d设计帷幕灌浆钻孔工程量为43524m，基岩灌浆17350m。

2.1 帷幕灌浆实验

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、高喷墙体较先完成部位进行了C标土坝帷幕灌浆试验，试验共选2组20个帷幕灌浆孔，钻孔量660.0m，灌浆量为255.30m，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程度的确定方法：当先导孔压水透水率连续两段大于0.05L/（min·m·m）时该单元的帷幕灌浆孔加深1段。由于高喷防渗墙孔距为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高喷灌浆孔中心位置。

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范》（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、取点法压水、正常灌浆并封孔，先导孔在钻孔过程中，详细记录钻孔情况，遇特殊情况，及时反映并提交监理工程师，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位。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，根据岩性及结构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min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1.0L∕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、压水压力见下表，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

浆液水灰比采用5:1，3:1，2:1，1:1，0.8:1，0.6:1，0.5:1共7个水灰比级，开灌水灰比为5:1。

灌浆浆液有稀到浓逐级变换，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，继续灌浆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，将根据其渗漏量大小、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。若如钻孔串浆，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、参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，帷幕灌浆质量检测方法采用“五点法压水”检查方法。根据灌浆资料，帷幕灌浆共施工135孔，压水421段。从灌浆资料看，C标段帷幕灌浆分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48.1,14.8,5.6kg∕m，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0.2,0.126,0.073 L/（min·m·m），也呈明显递减趋势，递减率分别为37.0%，42.1%。另外从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、0.073 L/（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0.04-0.05 L/（min·m·m）间，分析为个别部位地质条件不均性所致。上述分析表明灌浆后帷幕达到设计防渗要求。帷幕灌浆共施工67个单元，质量评定结果均为优良。

3 帷幕灌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：高压旋喷防渗墙比较薄，设计为60cm，加上高喷墙体有一定斜度（施工时采用规范标准控制孔斜，孔斜率小于1%），高喷墙体的深度也大，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个大难点。要满足高喷墙搭接处60cm厚要求，孔距80cm时旋喷单桩直径不小于100cm，按帷幕钻孔在高喷孔中心、孔深20m的钻孔偏差见表2.

表2 钻孔偏差最大允许值

① 表中±代表两个相反方向；② 旋喷单桩半径为50cm。

从表2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处钻孔已经到旋喷单桩外侧，因此严格控制各种技术参数，是保证钻孔不出墙体外侧，保证帷幕灌浆顺利顺利实施的所在。

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；钻孔过程中采用无压钻进，高喷墙体强度有限，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，加强现场控制，加大质检人员对钻孔斜度的抽测力度，做到逐孔逐段测斜，若出现超出孔斜要求的钻孔立即采取纠偏处理；为保证高喷孔位与帷幕孔位偏差，在高喷灌浆施工完后对高喷孔位处做明显标记，高喷与帷幕灌浆孔位均有测量队每隔20m测放一个控制点，在技术人员测放高喷孔位处的帷幕孔时用同一个控制点，减小两者偏差；认真分析高喷孔与帷幕孔的测斜情况，若出现同一方向的偏斜时及早纠偏，坚决避免同一方向的偏斜。

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，使得帷幕灌浆按期保质完成，但影响了帷幕灌浆施工进度、增加了帷幕灌浆施工成本。多种施工措施对实现土坝总体方案优化奠定基础。优化后再缩短总工期、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。