水库渗透帷幕灌浆补强关键技术

　　针对水利工程中的防渗施工，帷幕灌浆技术因其经济实惠、可行性强的特点，被广泛使用，并在实际应用中取得了较好的大坝防渗效果。相关技术的应用，需结合水利工程所有区域的水文地质条件，从前期设计准备到后期实施进行仔细勘探、研究，并最终执行。本文以干香凹水库左岸防渗工程为例，就帷幕灌浆补强施工的关键技术应用进行探讨。

　　【关键词】水利施工；帷幕灌浆；技术要点；防渗施工

　　帷幕灌浆技术是水利工程中常用的防渗技术之一，通过利用一些设备对需要进行防渗处理的区域地层进行钻孔、高压灌注水泥浆的方法，使钻孔与周围的水泥浆渗透凝结进而形成一个具备整体性和较高密实性的防水帷幕，从而达到防止水流向灌浆地层渗透的目的，对保障水工建筑地基的安全和稳固性具有重要的作用和意义。相关技术在实际应用中，对施工的流程、质量控制和质量检查标准等有非常高的要求。本文以干香凹水库左岸渗透帷幕灌浆补强工程为例，就其中的关键技术应用进行说明。

　　1工程概况

　　干香凹水库位于姚安县大河口乡大栎树村委会响水河自然村下游约350m处，所在流域属金沙江水系渔泡江支流连厂河支流响水河，水库上游控制径流面积10.9km2，多年平均入库水量214.9万m3，P=75%的入库水量139.4万m3，水库建成后总库容105.67万m3，总供水量109.2万m3，可提高集镇和农村生活供水保证率，保证集镇和农村生活供水水质，灌区农业灌溉缺水的状况也将得到彻底解决。水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准300年一遇，水库枢纽建筑物由大坝、溢洪道和导流输水隧洞组成，配套输水工程。大坝坝型为黏土心墙风化料坝，上游坝坡采用混凝土护坡，下游坝坡采用植草砖护坡，坝高39.7m，坝顶高程1970.0m，坝顶宽5m，坝轴线长92.0m。溢洪道布置在顺流右岸，为正槽宽顶堰底流消能溢洪道，堰宽6m，溢洪道总长124.62m，采用底流消能。导流输水隧洞布置于顺流左岸，总长222.7m，洞身长170.0m。输水工程主要指灌溉及人畜供水输水管，输水管全长14.75km，管材为DN350/DN300/DN200/DN150钢管。坝基及左右岸坝肩采用固结灌浆结合帷幕灌浆的防渗方案。

　　2方案设计

　　大坝左岸原山体地形为陡坡，坡度40°～50°，在自然状态下属于稳定的斜坡类型。地层结构简单，除上部有1~2.5m厚的残坡积（Qel+dl）砾质壤土、下部（公路）以下有厚1~3m的公路挖出渣土外，全由暗紫红色粉砂质泥岩及粉细砂岩构成，厚层至块状结构，多为长柱状岩芯，强风化下限2~5.5m。岩层倾向下游偏该坝肩山内，坝肩稳定性好。岩层透水率q=1.88～116.5Lu，属弱至强透水层。由于干香凹水库施工在山腰（同坝顶标高1970.00m左右）开凿了一条便道，便道宽4～5m，导致ZK18～ZK25形成约25m的陡坡，坡度约70°～80°，在重力作用下，沿地层层面及裂隙面形成卸荷裂隙（坝址区地层倾角60°～80°，节理裂隙极为发育，特别是左岸，裂隙发育密集，呈网格状），裂隙宽1～2cm，可见长度3～5m。特别是在雨季，受大气降水的影响，沿斜坡面经常发生碎石垮塌。因此，针对干香凹水库左岸的实际情况，确定采取帷幕灌浆补强施工方案，具体方案为：灌浆施工钻孔30个，工程量1517.46m，其中非灌段工程量705.77m，灌段174段，工程量811.69m。当注入水量大于泵量，压水无压力时，采用砂浆机按1:1:1的砂浆进行注浆；当岩石完整且压水有压力时，采用纯水泥浆灌浆。共使用水泥量548.988t，砂量170.062t。

　　3工程施工

　　（1）施工测量。根据实际情况，通过精确测量确定钻孔的位置、个数、钻孔速度等工程信息，保证以适中的速度控制孔内的大小符合设计方案要求。30个孔眼，根据孔眼深度和施工难度等情况，确定施工时间从8~91d不等，其中耗时最短的为ZK18孔号，施工时长为8d，非灌段长度为23m，灌浆段长度为15.93m，注灰3304.1kg，注砂2421.4kg，纯灌时间为236min；耗时最短的为ZK9孔号，施工时长为91d，非灌段长度为33.16m，灌浆段长度为23.06m，注灰15073.4kg，注砂4889.2kg，纯灌时间为675min。整个工程中，完成帷幕灌浆施工总段数为174段，非灌段长度为705.77m，灌浆段长度为811.69m，注灰总重量为548987.5kg，注砂总重量为176061.7kg。（2）设置灌浆孔。灌浆孔的实际设置情况与设计方案相同，并以设计顺序进行排列，保证孔洞之间的距离，同时将孔轴线的偏差控制在10cm以内。孔洞的深度为工程底部的20～30m，保证其超过帷幕灌浆的底线。（3）开挖成孔。首先，清理施工现场，确保各种影响施工质量的异物被清除，确定清理干净后，铺设地板搭设钻孔平台。在安装桩架的过程中，保证桩架位置准确，并合理摆放钻机。确定钻机位置准确无误，使钻杆、灌浆孔以及平台都在同一个中心线上，并保证温度合适。钻机安装完成后，对其进行实验。选择实验地点，开展实验，明确钻机供水以及确定钻机的动力，以此数据作为正式钻进参考数据。正式施工前，对钻具、钻杆等工具及设备进行仔细检查，保证钻具没有弯曲、松动等问题，同时确保钻具以相同的同心度进行钻进，方可进行正式钻进。（4）冲洗缝隙及压水试验。钻孔完成后，用高压水流对孔底进行冲洗，保证孔底清洁。在清洁孔底的过程中，采用优质导管进行水流输送，冲洗孔底以及孔壁时，以不间断水流进行冲洗。冲洗过程中如出现回流水，需持续冲洗10min以上，即从开始到结束，整个冲洗过程应持续30min以上。如部分区域的灌浆孔比一般的地方都要深，应适当延长冲洗时间，针对这一部位的冲洗时间就应该超过2h，以保证冲洗更彻底。全部冲洗工作完成后，开展压水试验。压水的过程中要用单点的方法，灌浆压力也要控制在80%左右，这样才能达到严格的水利施工标准，以免因过高的冲洗压破坏孔壁。（5）灌浆施工。冲洗工作完成后，根据试验获得的相关数据开展灌浆施工。帷幕灌浆通过施加规定的压力自下而上分段开展，当注入率处于1L/min以下时，一个持续进行1h的灌注。（6）孔洞密封。完成灌浆后，采用压力灌浆及置换等方法密封孔洞。以5:1的水泥浆配合比置换孔洞内浆液，并撤除孔洞灌浆管，采用更大的灌浆压力进行0.5h纯压的操作，换浆过程的实际情况应进行全程记录。

　　4工程施工问题及应对措施

　　（1）钻孔事故。在灌浆孔施工过程中，钻孔内常发生坍孔、掉块、垮孔等钻机事故，施工困难。最终采用准110mm套管进行跟管钻进，对钻机事故的控制起到较好的控制作用。（2）泥浆凝固问题。左岸开始施工时，ZK1、ZK5、ZK9、ZK13、ZK17由于最大泵量达到80～120L/min，压水时无压力，且多次灌入纯水泥浆后孔内未见凝固水泥，停工一个月等待设计变更方案。后经设计采用专业仪器探得孔内影像显示裂隙过大，最终提出采用砂浆机注入1:1:1的砂浆。灌浆孔当注入水量大于泵量，压水无压力时，采用砂浆机按1:1:1的砂浆机进行注浆，当岩石完整且压水有压力时，采用纯水泥浆灌浆。（3）重复注入砂浆问题。ZK1～ZK28施工时前几段均出现多次重复注入砂浆的情况，特别是ZK12、ZK13、ZK16、ZK17、ZK25、ZK27，注入砂量7～27t，注入水泥量13～49t。注入砂浆待凝时间需大于24h才能通孔复灌，注入纯水泥浆待凝时间需大于8h才能继续钻进（或复灌）。

　　5帷幕灌浆施工技术要点

　　（1）浆液水灰比方面。浆液水灰比是否合理，是确保帷幕灌浆施工质量的关键。当注入浆液大于300L，或者灌浆时间超出1h，导致灌浆压力、注入率变化不显著时，可采取调整水灰比浓度的方法进行调整。（2）灌浆中断。因各种因素导致的灌浆中断问题，应及时进行问题排查，保证输浆管材符合施工标准要求，确保管材连接牢固，无堵塞、破损现象。根据施工要求，在最大灌浆压力作用下，进行长时间的持续操作。完成灌浆后，清洗灌浆泵、校正压力表，定期对水电系统实施检查和保养。（3）漏浆处理。在灌浆施工过程中，因地层中存在较多缝隙等原因，导致浆液注入率过大，大量漏浆出现的问题，可在灌注浆液中实施掺入砂料，加强浆液浓度、降低浆液流动性，限制浆液流动的范围而控制泥浆的过度流失现象产生，同时再采用掺粗料的正常浆液进行持续灌注达到提升灌浆压力的效果。在长时间内出现岩层大量进浆现象时，可通过间歇灌浆，即在进行了一段时间的浆液灌注后，停止灌浆，使浆液有一段时间凝结，再进行灌注施工，以达到控制大量进浆现象的发生。（4）灌浆施工质量。在帷幕灌浆施工过程中，应实时开展相应的施工检查工作，确保施工质量。相关技术人员在灌浆过程中，就灌浆注入率进行详细检查和记录，一旦发现与施工方案要求不符，应立即查找原因，并进行有效处理。在灌浆施工结束之后，以灌浆孔数量10%的数量对帷幕灌浆孔进行质量检查，并将检查结果交由工程监理人，保证加固处理中的帷幕灌浆施工质量。

　　6结语

　　随着我国社会经济的快速发展，对水利工程的施工质量提出了更高要求，尤其是工程防渗补强施工，对于确保工程的安全性、稳定性具有重要意义。通过干香凹水库左岸帷幕灌浆施工案例，对水利工程基础防渗补强施工的相关技术及要求进行阐述，为提高水利工程的质量，确保工程的正常使用、实现水利企业的经济效率最大化提供了保障。

　　参考文献

　　[1]袁胜利.水利工程中帷幕灌浆施工技术的有效运用[J].四川建材，2020，46（11）：118，135.

　　[2]周华川.水电站固结灌浆和帷幕灌浆施工工艺探索[J].工程建设与设计，2020（19）：201-203.

　　[3]万国华.帷幕灌浆在水库加固除险工程中的应用[J].四川水利，2019，40（6）：101-103.

　　作者：全子华