1、帷幕灌浆技术在病险水库防渗处理中的应用摘要:帷幕灌浆技术是病险水库防渗处理中常用的一种重要技术手段，本文结合某病险水库工程实例，分析了水库存在的防渗不足问题和地质条件，应用了帷幕灌浆技术，详细介绍了帷幕灌浆技术的特点和施工过程，有效解决了水库现有的几大问题，确保水库的安全运行，可供今后水库除险参考。 关键词：病险水库；帷幕灌浆；渗漏；灌浆压力；孔压水试验 Abstract: the curtain grouting technology is used in seepage prevention dilapidated reservoir is a kind of important tech
2、nical means, combined with a dilapidated reservoir engineering examples, this paper analyzes the existing problems of insufficient reservoir seepage control and the geological condition, the application of the curtain grouting technology, introduces in detail the curtain grouting technology characte
3、ristics and construction process, resolve the existing reservoir of a few big problems, ensure the safety of the reservoir operation, reservoir reference for future problems. Keywords: seepage path reservoir; The curtain grouting; Leakage; Grouting pressure; Hole water pressure test 中图分类号：TV697.3+2
4、文献标识码： A 文章编号： 众所周知，水库在防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用。但是由于使用的时间及水库的老化还有本身施工质量的不理想等原因，形成了不少的病险水库。病险水库渗漏逐渐增多，对大坝造成了的严重损害。因此，为了避免漏水的加剧和危及水库大坝安全、延长大坝的使用寿命，必须对水库进行防渗处理。帷幕灌浆技术是目前水库除险加固中应用将为广泛的防渗处理的工程技术, 其本原理是帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。 1 工程概况 高州水库位于高州市的东北部,鉴江一
5、级支流大井河及曹江上,集雨面积 1022km2。原设计是一座以灌溉、防洪、供水为主,结合发电等综合利用的大(1)型水利枢纽工程。工程于 1958 年开工,1960 年建成。原设计标准为 100 年一遇设计,1000 年一遇校核,正常蓄水位 90.0m,相应库容10.5108m3,校核水位 91.5m,相应总库容 11.5108m3。 随着运行年限的增加，渗漏逐渐增多、游离钙大量析出，导致伸缩缝再次严重漏水。鉴于大坝漏水对大坝造成的严重损害，为避免漏水的加剧和危及大坝安全；延长大坝的使用寿命，对大坝坝体进行防渗处理，使大坝坝体、坝基形成一防渗帷幕。 2 地质条件 坝基处基岩为花岗岩，颜色为灰白灰
6、绿灰黑色，中粗粒结构，块状构造。全风化带厚 00.8m，结构被破坏呈砂穴状，与上部亚砂土没有明显界线，无交结性；强风化带厚 0.51.7m，呈碎块状，半胶结状态，整个坝轴区普遍发育，节理发育，裂隙面充满了次生矿物。弱风化带上部层厚 1.858.3m，块状节理发育，裂隙充满水锈，胶结状态，全区发育。 3 帷幕灌浆施工技术 3.1 灌浆孔位布设方案 灌浆钻孔的位置布设在坝体的上游。挡水坝段灌浆孔为单排，钻孔位置设在坝顶，孔距均为 2m，孔径为准 75mm，灌浆孔孔深钻至坝基基岩下 6m，两侧向岸坡各延伸 4 个灌浆孔，坝顶下设 5m 长的灌浆套管，套管以上部分采用静压灌浆，套管下部采用孔内循环灌浆
7、。溢流坝段钻孔位置设在灌浆廊道内，灌浆孔共 7 排，廊道以下的部分设 1 排灌浆孔，孔径为准 75mm，灌浆孔孔深钻至坝基基岩下 6m，廊道上游侧及其顶部设 6排灌浆孔，上游侧 3 排孔孔径为准 60mm，廊道顶部 3 排孔孔径为准38mm。 3.2 灌浆材料、制浆和灌浆设备 1）灌浆的主要材料是水泥和水，根据工程需要可掺入风积沙等掺合料和外加剂。灌浆所采用的水泥品质必须符合 GB17592硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或所采用的其他水泥的标准。 灌浆用的砂应为质地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不宜大于 2.5mm，细度模数不宜大于 2.0，SO3 含量宜小于 1%，含泥量不宜大于 3%，有机物含量不
8、宜大于 3%。 2）制浆材料必须称量，称量误差应小于 5%；水泥等固相材料宜采用重量称量法。纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时，不少于3min；使用高速搅拌机时，宜不少于 30s。 3）灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的 1.5 倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能；灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。 3.3 灌浆工艺 1）一般规定。所有灌浆孔的孔距均为 2m，分三序灌注，其中序孔作为充填灌浆孔和常规灌浆孔，当序孔压水不返水时，对其进行充填灌浆，灌浆材料为水泥砂浆，配比为水泥?风积沙=1?1。序孔部分亦作为先导孔。 单孔工艺流程：钻孔钻孔测斜及冲洗简
9、易压水灌浆下一灌浆段钻孔、压水、灌浆直至终孔封孔。 2）钻孔。以铅垂线为标准，钻孔角度在 90以下的，采用回转式钻机钻进。钻孔角度在 90以上的，采用冲击钻钻进。灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不得大于 10cm，钻孔孔壁应平直完整。灌浆钻孔每段都应进行孔斜测量，发现偏斜超过要求应及时纠正或采取补救措施。钻孔经测斜后，测得偏斜角 ，则 dL1sin。 钻孔偏斜率的计算公式为: =d/L 即 =tan（1） 式中：d实钻钻孔的水平投影长度，亦即孔底偏距，也可称偏差； L实钻钻孔的立面投影长度； L1实钻钻孔的长度。 帷幕灌浆孔孔底充许偏差见表 1。 表 1 帷幕灌浆孔孔底允许偏差 m 3）钻孔冲洗、
10、裂隙冲洗和压水试验。钻孔完成以后，应及时地将钻孔冲洗干净。各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜采用单点法进行简易压水，其成果以透水率表示。在有泥质充填物和遇水性能易恶化的岩层中，灌浆前不进行裂隙冲洗和简易压水。 4）灌浆方法和灌浆方式。采用回转式钻机造孔的，灌浆采用“孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法” ，射浆管距孔底不得大于 50cm，每段灌浆结束后可不待凝，进行下一段的钻孔和灌浆，提高了灌浆施工工效；采用冲击钻造孔的按静压灌浆工艺处理。灌浆孔段长度为 5m，最后一段小于 8m 时，可一次灌注。灌浆孔各灌浆段，不论透水率大小均应按技术要求进行灌浆。 5）灌浆压力和浆液变换。灌浆压力初步确定为 0
11、.5MPa，具体灌浆压力结合现场试验确定。灌浆的过程中不允许降压。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆浆液水灰比采用 3?1，2?1，1?1 等 3 个比级。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不改变水灰比。 当某一比级浆液的注入量已达 300L 以上或灌注时间已达 1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显着(某一级浓度的浆液在灌注了一定数量之后，其注入率仍大于初始注入率的 70%，就属于“改变不显著”)时，应改浓一级。 当注入率大于 30L/min 时，可根据具体情况越级变浓。灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处
12、理。 6）灌浆结束标准及封孔方法。在设计压力下，注入率不大于 1L/min时，延续灌注时间不少于 90min；灌注全过程中，在设计压力下的灌浆时间不少于 120min。 封孔采用“置换和压力灌浆封孔法”：全孔灌浆结束后，将导管下入到钻孔底部，用灌浆泵向导管内泵入水灰比为 0.5?1 的水泥浆，水泥浆自孔底逐渐上升，直至孔口返出浓浆为止。而后将灌浆塞塞在孔口，使用水灰比为 0.5?1 的水泥浆进行纯压式封孔灌浆 1h，压力为灌浆最大压力。封孔灌浆结束后，闭浆 24h。 当进行封孔灌浆时的注入量大于 1L/min 时，应按正常灌浆过程进行灌浆，直至达到要求的结束条件。如封孔前孔口仍有涌水或渗水，则
13、应当适当延长封孔灌浆持续时间，或采取闭浆措施。 7）排污。灌浆工程的污水排放量是很大。在施工作业面附近设集污池，污水经集水井沉淀后，及时采用污水泵排至沉淀池内，经过二级沉淀达到排放标准后，排入河道。 8）特殊情况处理。灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。 灌浆过程中发现串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。 当钻孔灌浆过程中，发现孔口涌水时，无论钻进的孔段长度是否已经达到了规定的长度，都应当停止钻进，先对本孔段进行灌浆处理。如
14、果承压水量不大，则灌浆前使该孔段充分排水，之后按常规办法进行灌浆。如果承压水量很大，这时应当测量承压水的压力和流量，有针对性地采取下列措施综合处理：使用浓浆液灌注，必要时浆液中加入速凝剂；使用纯压式灌浆；提高灌浆压力；进行屏浆、闭浆、待凝；压力灌浆封孔。 灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。 3.4 灌浆质量检查 灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。该工程灌浆质量检查判断标准为压水试验透水率不大于 0.05L/（min?m?m） 。灌浆检查孔的数量为灌浆孔总数
15、的 10%。 灌浆检查孔布置部位：灌浆中心线上；岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；注入量大的孔段附近；钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影响的部位。 灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束 14d 后进行。检查孔孔径为准 56mm，深度应少于该部位灌浆孔深度 2m；检查孔段长为 5m。检查孔应自上而下分段卡塞进行正式压水试验，试验采用单点法。检查孔压水试验压力值为该处灌浆压力的 80%。基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下的各段的合格率应在 90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的 100%，且不集中，灌浆质量认为合格。 检查孔压水试验结束
16、后，进行灌浆和封孔。 灌浆前的钻孔最大透水率值达到 0.549L/(min?m?m)（15 坝段的 143号孔第一段） ，检查孔压水试验值最大值为 0.03L/(min?m?m)（小于0.05L/(min?m?m)） 。最后试验结果完全满足设计及规范要求的质量标准。4 结语 总而言之，本病险水库通过周密的设计和施工，帷幕灌浆防渗处理竣工后，防渗加固效果明显，坝体结构得到了加强，渗漏状况基本消除，延长了大坝的的使用寿命，水库安全运行有了保障。实践证明，帷幕灌浆处理技术在病险水库防渗处理上是可行的，也为今后类似病险水库除险加固方面积累了一定的经验。 参考文献 1 脱云飞等，斜孔帷幕灌浆在病险水库防渗处理中的应用J.南水北调与水利科技,2011.01 2 周坤等，帷幕灌浆技术在病险水库防渗整治中的应用J.四川水利,2005.03
