葛以宏

关于中小型水库主坝帷幕灌浆施工技术探讨

葛以宏

在水利工程的建设与管理中，堤坝防渗加固技术一直都是水利工程技术人员研究的重点问题。目前我国中小型水库大多是20世纪五六十年代建造的，由于当时施工技术、施工设备和财力、物力有限的影响，造成了水库在建造过程中存在着诸多的不足与问题。经过几十年的运行，多数水库在使用中出现了各种病害和问题，这就需要相关工作人员在工作中进行严格、全面的归纳和总结，使其中的各种问题都能得到有效解决。帷幕灌浆施工技术作为目前最为常见的水库工程主坝渗透处理方式，其应用越来越广泛，现对该技术进行浅要探讨。

一、帷幕灌浆技术概述

帷幕灌浆施工技术是目前水库工程中最为常见的一种施工技术方法和手段，是以岩石、沙砾作为主要基础，用深孔灌浆的方法来构建一道连续防渗墙结构，从而保证工程整体的质量和防渗透性。在水库工程施工中，帷幕灌浆技术是对帷幕顶部与混凝土闸底板进行全面、紧密的连接，而其底部则深入到相对不渗水的岩层之中，从而阻止或者减少水库工程中地基渗水现象，从而保障水库坝体结构的整体性和使用安全。

二、工程概况

1.工程简述

化农水库位于江苏省盱眙县西南山区王店镇境内白塔河上游，总库容为4131万m3，工程建设内容为坝体防渗处理，防渗处理方式为多头小直径搅拌桩和高压摆喷，其中多头小直径搅拌桩工程量为7791m2，高压摆喷工程量为12604m2。

化农水库大坝为均质土坝，坝顶路面为混凝土路面，坝长1250m，坝顶宽6.0m（含挡浪墙宽），坝顶高程65.48～66.22m，浆砌石挡浪墙顶高程65.17～66.03m，墙高 1.00m，全长1250m，最大坝高23.6m。迎水面干砌块石护坡坡比为1∶4.0，背水面高程57.00m以上边坡 1∶3.0，高程57.00～53.00m，边坡1∶4.0。该工程高程系采用废黄河高程系。

2.气象水文

工程位于盱眙县境内，地处北亚热带和南暖温带分界线上，四季分明，春季冷暖多变，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季干旱少雨。年日照时数平均为2208.4h，年平均气温14.6℃，最高气温40.8℃，最低气温-18.6℃，年平均霜期162d。年平均风速3.2~3.4m/s，多为偏南风和偏北风，最大风速为19.4m/s，瞬时最大风速为30m/s。

多年平均降雨量为980mm，历年最大降雨量1684mm，历年最小降雨量460.6mm，年内降雨量分配不均，6~9月占全年降雨量的70%，易涝易旱。年平均蒸发量1500mm，梅雨期20d，梅雨量平均200mm。自然灾害主要有：水灾、旱灾、台风、冰雹、寒潮、高温、虫灾。

三、帷幕灌浆施工

1.帷幕灌浆施工范围

基岩采用帷幕灌浆施工范围：化农水库桩号1+116～1+180段，灌浆孔为2排布置，孔距2.0m，灌浆压力不小于0.5MPa，具体值根据试验确定。

2.帷幕灌浆施工流程

帷幕灌浆主要施工工艺流程为：孔位布置—钻机定位—钻进第一段—第一段冲洗及压水试验—第一段阻塞灌浆—铸孔口管—孔口管待凝—钻进第二段—第二段冲洗及压水试验—第二段孔口封闭灌浆—钻灌以下各段—终孔封孔。灌浆前要做好灌浆试验、材料采购、制浆等工作；孔位布置后要进行放样复测；终孔封孔要进行认真检查。

3.灌浆材料

在工程施工中，每批采购的水泥、外加剂、掺和料等，均符合有关的材料质量标准，并附生产厂家的质量证明书。每批材料入库前均按规定进行检验验收，并及时将检验成果报送监理。

（1）水泥

水泥品种：选用普通硅酸盐水泥42.5。

灌浆用的水泥必须符合规定的质量标准，不得使用超期和受潮结块的水泥。水泥不应存放过久，出厂超过2个月的水泥不应使用。

（2）水

灌浆用水应符合相关规定，拌制水的温度不得高于40℃。

（3）掺合料

经监理人批准，可在水泥浆液中掺入水玻璃等掺合料，各种掺合料质量须符合规定，其掺入量通过试验确定。

（4）外加剂

在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及其他外加剂，各种外加剂的质量须符合规定，其最优掺加量通过室内试验和现场灌浆试验确定。

4.灌浆施工设备

（1）钻孔设备

钻机和钻头根据工程的地质条件选用，帷幕灌浆的钻孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头。

配备足够流量计、压力表、压力软管、供水管及阀门等。

（2）灌浆设备

投入使用的灌浆泵性能与灌浆浆液的类型和浓度相适应，允许工作压力大于最大灌浆压力的1.5倍，压力波动范围小于灌浆压力的20%，并有足够的排浆量和稳定的工作性能，灌注纯水泥浆液采用多缸柱塞式3SNS灌浆泵。

5.钻孔

（1）所有钻孔编号、孔位、孔深、孔径、钻孔顺序、孔斜和分段等按施工图纸要求和监理人指示或本技术条款规定执行。

（2）在钻孔过程中进行孔斜测量，并采取措施控制孔斜，孔斜应符合规定。

（3）所有钻孔的开孔位置与孔位误差不得大于5cm。

6.基岩帷幕灌浆施工

（1）施工准备

现场测量放线；临时设施的实施（供电、道路、工作棚、工作台及材料库等）；施工材料供应；施工设备试运转。

（2）生产性灌浆试验

为确定适合本工程地质条件的灌浆参数、灌浆工艺、工程投资，在灌浆作业开工前，编制详细的试验方案，监理人审批后进行生产性灌浆试验。灌浆试验结束后，对试验成果进行分析，通过试验选定合适的灌浆施工参数。

（3）灌浆作业顺序

灌浆按分序加密的原则进行，分2个次序施工，先灌Ⅰ序孔，后灌Ⅱ序孔。

（4）灌浆压力和灌浆方法

①灌浆时应对灌浆压力进行控制，灌浆孔口压力0.5MPa，采用自下而上灌浆法，即强风化岩内采用帷幕灌浆，全风化与强风化接触面及坝基砂土与堤基接触面采用接触灌浆，坝体内采用塑性粘土球封孔。

②灌浆按分序加密的原则进行，该工程布置灌浆孔1排，孔距2.0m。

③灌浆孔的基岩段长度小于6m，可采用全孔一次灌浆法。

④帷幕灌浆段长度取5m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不大于10m。

（5）接触段灌浆

在与基岩的接触段灌浆时，如遇大漏量（吸浆量大于50L/min），且较长时间（大于1h）吸浆量不见减少，又未发现冒浆现象时，应采取适当降低灌浆压力和在浆液中掺加速凝剂的措施进行灌注，不用或尽量少用间歇灌浆和停灌待凝措施，以确保接触段的灌浆质量。接触段和注入率大的孔段应分级升压。

（6）浆液水灰比和变浆标准

①按灌浆试验确定或监理人批准的水灰比施灌，灌浆浆液由稀到浓逐级变换，浆液按水灰比分为六级，即5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1。浆液变换原则：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

②当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

（7）灌浆结束标准

①帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注90min，可结束灌浆；采用自下而上分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，灌浆即可结束。

②当长时间达不到结束标准时，报请监理人共同研究处理措施。

（8）灌浆孔封孔

①每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔进行封孔。

②灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”，岩体内封孔材料采用100#水泥砂浆，坝体内封孔材料采用塑性粘土球并捣实。

四、结语

帷幕灌浆技术是水利工程施工中既经济又行之有效的方法之一。随着科技的不断进步以及实践的不断发展，帷幕灌浆技术将会不断改进完善并更好地应用于水利工程施工中，推进我国水利事业的快速发展■

（作者单位：淮安市河海水利水电建筑安装工程有限公司 223001）