帷幕灌浆技术的水利工程施工应用

       摘要：水利工程建设能够有效拉动社会经济发展，为解决防洪抗旱问题提供可靠保障，全面推动水运事业发展。帷幕灌浆施工操作相对简单，施工效果良好，在水利工程建设中应用较为广泛。具体施工过程中应结合工程实际地质条件，制定科学施工方案，确保帷幕灌浆施工质量，充分发挥水利工程的积极作用。

       关键词：帷幕灌浆；水利工程；工程概况

1、工程概况

      某水库总库容1170.2万m3，灌溉面积2.1万亩。根据相关标准规定，可水库为中型规模，为III等水库枢纽工程等级。拦河大坝、溢洪道及导流输水隧洞为构成枢建筑物的主要部分，其中心墙风化料坝为拦河大坝。本工程以5958.79m为帷幕灌浆设计整体进尺，帷幕灌浆轴线与坝轴线上游之间的距离为1.5m，布置以单排孔为主，1.5m为孔距。可选取纯水泥浆液用于帷幕灌浆，并按照由上到下的顺序一段一段进行灌浆施工。地形、岩性及构造是坝址区域岩体风化的主要影响因素，该区域无滑坡分布。本工程以泥岩、泥质粉砂岩作为坝基岩体，无发现对稳定不利的软弱夹层，目前坝基具有良好抗滑稳定条件。

2、水利工程施工中帷幕灌浆技术的应用

2.1 测量放线

      按照设计要求，选取全站仪进行灌浆轴线、控制点的确定，并利用水准仪进行高程测定。在所有灌浆孔里程、灌浆轴线控制里程确定后，即可通过钢卷尺对孔位进行测定。随后利用水准仪将所有孔孔口高程测出，并按照设计帷幕底线，进行具体钻孔深度地计算。

2.2 钻孔

     根据工程实际情况，选用回转钻机进行帷幕灌浆钻孔施工，一般选取口径较小的机械钻孔，如选取其他口径机械，则必须在46mm以上控制孔径，一切以铅直孔为全部灌浆钻孔。统一标注所有类型的钻孔，相比设计孔位，帷幕灌浆孔位误差需控制在10cm以内。为防止孔壁塌陷，需严控控制坝体、坡积层等位置的送水量。如遇断层、泉眼等问题，应做好记录，及时采取切实可行的措施进行解决，避免对钻进速度及灌浆质量造成严重影响。

2.3 灌浆

      工程选用循环式基岩灌浆施工，射浆管与孔底之间的距离可控制在50cm以内。按照由上到下的顺序进行施工。要求在第一段灌浆段顶灌浆盖板下堵塞灌浆塞。当遇较为复杂地质情况时，完成灌浆作业后需待凝。特殊情况下需下钻孔套管，完成灌浆作业即可拔除，且回填粘土球（含水量符合设计要求），并做好振捣、压实作业。灌浆以孔口封闭灌浆法施工时，遵循压力控制原则，可选取一次升压法施工，尽可能快速地提高压力，满足设计要求需求，如一次无法实现，则需进行第二次升压。一般以0.7P作为一次升压压力值，完成灌浆前需满足设计压力。要求将具备勘探作用的先导孔设置到灌浆孔内，根据设计图纸合理布设孔位，一般以24m作为先导孔之间的距离。钻孔时可按照由上至下一段一段进行，以便掌握帷幕设计深度内的地质、岩层等情况。通过先导孔透水率可进行渗透剖面图绘制，且以此对设计帷幕底界限进行复核，确保其合理性。应向灌浆段底部插入灌浆管，在50cm以内控制管口和孔底的间距。要求钻进、冲孔、压水及灌浆的工序进行施工。如灌浆管选用钻杆，连接以平头为主。如灌浆采取孔口封闭灌浆法施工，针对灌浆管需做好上下左右转动操作，并有效控制回浆管内的回浆量，一般以每分钟15L为准，避免在孔内水泥把灌浆管凝固。

2.4 浆液控制

      按照“稀—浓”的原则逐级变换灌浆浆液的浓度。根据灌浆试验进行浆液比地确定。根据灌浆实际情况，可划分为6个等级。分别为5、3、2、1、0.8、0.5，按照压水试验得出的透水率，如灌浆前透水率在5Lu以上，可选取3作为水灰比；如透水率在5Lu以内，则可选取5作为水灰比；如透水率在10Lu以上，可选取2作为水灰比。在具体应用中，可适当调整。以注浆量进行分析时，如不改变灌浆压力，不断降低浆液注入率时，水灰比可保持不变；或不改变注入率，而不断提升灌浆压力，也无需改变水灰比。

2.5 封孔

     按照地层情况等条件，确定所有孔段灌浆结束条件。灌浆可按照由上到下的顺序一段一段施工，在设计压力最大的情况下，且注入率在每分钟1L以内，持续进行60min灌浆施工，即可完成灌浆作业。可选取分段压力灌浆封孔法用于所有孔完成灌浆作业的封孔方法，随后应闭浆24h。

3、水利工程施工帷幕灌浆试验

3.1 裂隙冲洗

       冲洗完帷幕灌浆孔接触段钻孔后，可实施裂隙冲洗工作，其他孔段无需实施裂隙冲洗作业。选取压力水脉动法冲洗单孔裂隙，串通孔裂隙同样可采取此方法冲洗，如冲洗效果差，可选取风、水冲洗法循环进行。孔段选用裂隙冲洗时，可同时进行裂隙和钻孔冲洗。选取80%灌浆压力作为冲洗水压，如压力在1MPa以上，可直接选取1MPa；如选取50%灌浆压力作为冲洗风压，则压力在0.5MPa以上，可直接选取0.5MPa。当回水变清10min之后即可停止裂隙冲洗，一般单孔整体冲洗时间控制在30min以上，串通孔需控制在2h以上。如孔段回水不符合清澈程度，需持续冲洗，直至孔内残留物厚度控制在20cm以内。

3.2 压水试验

      灌浆前，通过压水对灌浆孔进行裂缝冲洗，进而达到灌浆质量提升的目的。以单孔冲洗法作为冲水方式。以灌浆压力80%为裂缝冲洗压力，如在0.8MPa以上，可直接选取0.8MPa，待回水冲洗澄清后，即可停止冲洗。完成上述作业后，按照由上到下的顺序针对I先导孔一段一段实施压水试验，在灌前灌浆先导孔选用五点法进行压水试验。选取单点法进行帷幕灌浆压水试验，相比最大灌浆压力，压水试验压力必须控制在其80%以内。一般帷幕灌浆简易压水试验需与裂隙冲洗结合实施，以灌浆压力值80%作为其压力，且小于或等于0.8MPa。以20min作为压水时间，流量每隔5min记录一次，通过压水试验，可充分掌握基岩透水性，为施工提供方便。

4、水利工程施工中帷幕灌浆注意事项

① 地表冒浆。

     地面冒浆现象出现于灌浆施工，需及时减小压力，保证在无压状态下进行灌浆操作，且对冒浆变化进行详细观测，随后将冒浆点堵住，避免遗漏大量浆液。如无法止住冒浆情况，需及时增强浆液浓度进行注浆。

② 邻孔串浆。

      如邻孔串浆产生，可同时灌注灌浆孔和串浆孔，也可选取胶塞封堵串浆孔，当完成灌浆孔灌注之后，可利用扫孔方式对串浆孔进行灌注，为避免在串浆孔非灌段浆材漏掉，可利用胶塞进行串浆孔非灌段隔离。

③ 大量耗浆。

     灌浆中极易出现漏浆极为集中的地方，如断裂构造、裂隙较大等，于帷幕灌浆施工而言，该部位施工极为关键。为有效形成帷幕，避免大量浪费浆材，提高灌浆质量，可选取以下方式进行解决。第一，间歇灌浆。第一次灌注水泥5到10吨，再次灌注水泥4到8吨。待凝时间可控制在10到24小时，不断循环，直到满足设计灌浆压力。第二，外加剂添加。如具有较大耗浆量时，灌浆一定时间后，注浆量依旧无显著减少，且孔口压力仍无变化，则可通过砂浆泵掺砂灌注或添加水玻璃灌注。

④ 灌浆中断。

     如因故障，灌浆作业无法连续进行，出现中断现象，必须及时找出原因，采取科学、有效的措施进行处理，及时恢复灌浆。如停止时间在30分钟以上，钻孔需马上冲洗，随后再次进行灌浆。如冲洗效果不佳，也可选用扫孔方式。再次进行灌浆后，相比中断前，如其注入率基本相似，灌注时应选取中断前的比级，直至完成灌浆。

⑤ 回浆变浓。

    如出现回浆变浓现象，灌注时可选取水灰比一致的新浆施工，当其效果不佳时，持续进行30分钟灌注后可停止灌注，无需再次灌注。

5、结束语

      综上所述，伴随社会经济的高速发展，我国水利工程事业也得到了极大的发展。帷幕灌浆技术作为水利工程施工的主要技术之一，有效提升施工技术水平，规范施工工艺，做好质量控制工作，可进一步推动我国水利工程行业的发展。