淺析帷幕灌漿施工方法及效果（水利）

                                  趙英

                 （湖南華緯水電工程公司，湖南常德415000）

【摘要】  帷幕灌漿技術是土石壩滲漏最常見的處理措施之一，在病險水庫除險加固過程中得到廣泛應用。本文結合工程應用實例，闡述了病險水庫除險加固中帷幕灌漿的施工方法和技術要領，分析了帷幕灌漿的應用效果。隨著帷幕灌漿設備的不斷完善和更新，帷幕灌漿技術將會有更為廣闊的應用空間。

【關鍵詞】  帷幕灌漿；施工方法；效果分析

中圖分類號：TV543   文章編號：1005-4774( 2016) 06-0014-04

    目前，中國土石壩水庫大部分修建于20世紀50~70年代，長期以來壩體滲漏是影響土石壩安全運行的主要病險原因。滲漏問題如果不及時處理，土石壩會出現貫穿性滲水通道，乃至管涌，導致大壩決口、垮壩，危及當地人民群眾生命和財產安全。

    在解決土石壩滲漏問題技術方案中，帷幕灌漿是最為常見的工程措施之一。作為科學高效的防滲漏技術，在近幾年病險水庫除險中得到了有效、廣泛的應用，保障水庫發揮了較好的經濟效益和社會效益。

1帷幕灌漿基本原理

    帷幕灌漿是在壩體及巖石或砂礫石地基中，采用高壓灌漿技術封堵滲漏縫隙和通道，建成防滲帷幕的一種施工工藝，即將水泥漿或其他化學漿液的混合物灌入巖體或土層的裂隙、孔隙等所要修補和加固的部位，使擋水建筑物內部形成連續的防滲帷幕。一般情況下，防滲帷幕頂部與大壩防浪墻底板連接，底部深入相對不透水巖層一定深度，形成無縫搭接、相對封閉的整體防滲體，達到減小壩體滲流量、降低滲透壓力的目的。多年來，帷幕灌漿防滲處理施工技術，對保證水工建筑物的安全運行起到了重要作用。

2  帷幕灌漿前準備工作

2．1  確定帷幕灌漿范圍

    設計人員通過大壩地質勘查，結合水庫水位情況，確定帷幕灌漿的深度、寬度等。

  帷幕灌漿按灌漿孔底部是否深入相對不透水巖層，劃分為兩種情況：一種是封閉式帷幕，指將漿液注入到不透水層下部3~5m左右，徹底將滲流通道斷開，形成板式截水墻，這種帷幕防滲效果最好；另一種是懸掛式帷幕，針對透水層情況較為復雜且防滲要求不高的壩體，或者部分透水層較厚、灌漿深度達不到，以及滲徑較長、滲流量小等情況。懸掛式帷幕在施工中要注意將懸掛式灌漿法與其他防滲法相結合，彌補缺失，達到防滲效果最佳化。具體方案的選擇，宜根據地質鉆孔壓水試驗結果進行。

2.2帷幕定位

    帷幕灌漿工作開始前，工程技術人員根據測量數據，結合設計指標與以往施工經驗，對灌漿孔進行定位放樣。合理的定位布孔是灌漿帷幕工程取得良好效果的前提條件，因此，技術人員必須認真進行實際勘測，確定合適的打孔軸線部位及孔距。

    灌漿孔的位置由地質條件與水頭決定，一般情況下，帷幕灌漿孔距是2~3m，而孔排間距多為孔距的0.7倍。如一些砂石料材質和巖層走向較差的大壩基礎，由于地質條件差，必須適度增加灌漿孔的排數。

2.3  鉆孔

    確定鉆孔位置后，施工人員開始用回旋式鉆機或沖擊式鉆機進行鉆孔?；匦�式鉆機是一種高效便捷的鉆孔設備，具有扭矩大、破切力強、鉆孔深的特點，在高壩施工時可優選這種設備。

    在鉆孔時，施工人員要嚴格執行設計圖紙上的標準和參數，確保鉆孔位置和方向準確。在遇到不可避免的特殊地質情況時，最大限度地將孔位偏差、孔斜率控制在允許的設計指標范圍內，確保鉆孔深度符合設計要求。

2.4洗孔

    洗孔是采用清水沖洗孔內、孔底及裂縫中的填充物，疏通孔道，方便漿液流到預定部位，保證灌漿通道暢通。常用清洗方法有鉆孔沖洗法和裂隙沖洗法。清水沖洗時間一般不低于30min，沖洗之后回清水10min以上，沖洗標準是孔道內雜物厚度不能超過10cm。

    裂隙沖洗是指利用水的壓力沖洗掉裂縫中的各種雜物，其所需壓力標準是1MPa，通常為灌漿壓力的80%。

2.5  確定灌漿順序

    帷幕，按防滲帷幕的灌漿孔排數分為兩排孔帷幕和多排孔帷幕。地質條件復雜且水頭較高時，多采用三排以上的多排孔帷幕。在灌漿次序上，按照下、上、中次序進行灌漿，先灌最下面一排，再灌最上面一排，最后灌中間的孔排。灌漿工作必須嚴格按照順序進行，不得前后顛倒。

2.6選擇灌漿材料

    灌漿材料主要有三類：⑧水玻璃類；⑥純水泥漿、黏土漿、水泥黏土漿；⑥有機高分子復合化學材料。由于各種材料都有其獨有的特性，施工人員需根據實際情況，對每種灌漿材料進行壓水試驗，實際灌漿需根據試驗結果選用灌漿材料。正常情況下，灌漿材料多采用純水泥漿和水泥、水玻璃混合漿，它具有凝結速度快、成本低和工藝簡單等特點。

3  帷幕灌漿施工方法

    帷幕灌漿施工常采用的方法有兩種：全孔一次灌漿和分段灌漿。在一些地質條件好的地段，常采用全孔一次性灌漿，而分段灌漿法則可分為上下分段、綜合分段等幾種灌漿法。

3.1  自上而下分段灌漿法

    自上而下分段灌漿法，多用于巖層質地差、裂縫多、滲漏較嚴重的地質條件。施工時先從上至下，逐段進行打孔、灌漿。

    此種方法具有3個優點：⑧用料準確不會產生廢料，有利于資源的合理有效配置；⑥灌漿塞安裝在底部，漿液不會從孔洞溢出，能夠有效地將裂隙填補密實，增大防滲強度；⑥這種灌注方式可以循序漸進的增大壓力，保證漿液能夠注入到預計部位，孔洞內壓力均勻不會產生坍塌。

    此種方法的缺點：④工序繁雜，經常需要交叉作業，鉆1個孔灌1次漿，每個孔作業完畢后才能進行下個鉆孔灌漿作業，費時耗力；⑥作業周期長，每次灌漿作業后都必須停下等待漿液凝固后才能進行下個灌漿作業，而且這種孔的斜度很難控制。

3.2  自下而上分段灌漿法

    自下而上分段灌漿法，適用在巖石質地較好，裂縫較少的地層。灌漿作業的方式是按照設計要求，將孔打到設計深度，然后從下往上逐段進行灌漿。

    該方法的優點：作業周期短、不用停工等待漿液凝結，鉆孔與灌漿之間不需要交叉作業，高效便捷。

    該方法的缺點：易受裂縫的影響，漿液注入不到位，灌漿壓力不好控制；孔洞里的情況不易查明，部分孔洞堵塞而不易察覺，導致返漿情況較多，嚴重影響灌漿質量。

3.3綜合分段灌漿法

    地質條件較為復雜附施工段可采用綜合分段灌漿法。綜合分段灌漿法是將自上而下灌漿法和自下而上灌漿法結合起來的一種方法。對部分透水性不穩定、巖層結構復雜的灌漿孔，多采用綜合分段灌漿法，可達到最佳的灌漿效果。

3.4孔口封閉自上而下灌漿法

    孔口封閉自上而下灌漿法（見下圖），是將灌漿口封閉，然后從上往下逐段進行灌漿，不需要停工等待漿液凝固。此種方法有5個優點：⑧施工操作簡單；⑥灌漿作業周期短，施工作業過程不需等待，能有效提高工作效率；@可以用大壓力進行灌漿，漿液注入效果好；③鉆孔小，效率高；⑥可重復灌漿，能保證工程質量。

4帷幕灌漿在官亭水庫除險加固中的應用分析

4，1工程概況

    官亭水庫位于澧陽平原首端、澧水支流——澹水中下游山區與平原的交界處，壩址位于湖南省臨澧縣官亭鄉（現刻木山鄉）彭市村。官亭水庫由大壩、溢洪道、輸水隧洞、防護堤及電站等建筑物組成，大壩為均質土壩，壩頂高程81.50m，最大壩高28.5m，壩軸線長547m，壩頂寬6m。水庫集雨面積101 km²，水庫正常蓄水位76.50m，相應正常庫容5650萬m³；設計洪水位77.84m，相應設計庫容6826.12萬m³。官亭水庫是一座以灌溉、防洪為主，兼顧發電、養殖等綜合效益的中型水利工程。1958年10月，官亭水庫動工興建。1959年3月，工程竣工并投入蓄水運行。

水庫運行過程中，發現壩體填筑質量較差，壩體防滲達不到規范要求，大壩的左壩肩存在繞壩滲漏或接觸面滲漏，高水位時，左岸下游壩坡存在明顯的散浸現象。針對這些問題，在該水庫除險加固時，設計單位制訂了大壩左肩帷幕灌漿施工方案，帷幕灌漿施工總進尺1592. 3m。

4.2實施措施

    根據施工方案，將作業平臺設置在大壩左岸內坡一級平臺上，按照分序加密原則，將灌漿孔劃分為三排進行布孔。鉆孔采用回旋鉆機和沖擊鉆機兩種鉆孔方式，鉆孔作業按照設計圖紙分序進行，孔位偏差控制在10cm之內。施工過程中每隔2~5m對鉆機進行一次校核，做好記錄，確保灌漿質量（其施工設備見下表）。

    帷幕灌漿開始施工前，對孔洞進行孔壁和裂隙沖洗，回水澄清10min后停止。同時，保證單個灌漿孔沖洗總時間不低于30min，串孔不低于2h，回水不清的孔洞全部重新沖洗。灌漿孔沖洗完畢后，采用單點法進行壓水實驗，先導孔為4~7號、19~ 23號、41~46號，實驗后立即進行灌漿作業，如果間隔時間超過24h，則對孔洞全部重新清洗。

    針對官亭水庫大壩工程地質實際情況，帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法，具體工藝流程：施工準備定位鉆孔沖洗壓水試驗灌漿檢查。

4.3質量檢驗

    灌漿結束后，按規范規定，檢測單位對孔、巖芯等部位進行鉆孔檢查，按1個施工單元布設1個檢查孔的原則布設檢查孔，檢查孔總數不少于鉆孔數的5%。鉆孔檢查巖芯時對其進行編錄、保存。區段灌漿14d后，再進行打孔壓水試驗，共進行壓水試驗54段，試驗數據滿足設計要求。

    2015年3月中旬，該帷幕灌漿防滲工程完工，通過對帷幕灌漿實體質量查驗及汛期水庫高水位運行，結果顯示：原壩基散浸現象全部消失，帷幕灌漿效果良好。

5結語

    帷幕灌漿施工技術是土石壩滲漏問題最為常見的處理措施之一，在病險水庫除險加固中得到廣泛應用，且已應用到礦井作業、房建和市政基礎等各個領域。在中國建筑業飛速發展的今天，隨著帷幕灌漿設備的不斷完善和更新，帷幕灌漿技術將會有更為廣闊的應用空間。