1、帷幕灌浆在水库坝基防渗加固中的应用摘要:帷幕灌浆是水工建筑物地基防渗处理的主要手段之一，近几年在水库防渗加固领域中得到了广泛应用。本文结合具体工程实例，介绍了帷幕灌浆在水库坝基防渗加固中的应用，并对帷幕灌浆施工工艺进行了论述。结果表明采用帷幕灌浆，水库防渗加固效果明显，值得推广和采用。 关键词:帷幕灌浆；防渗；施工工艺；质量检查 中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号： 与采用混凝土防渗墙、高压喷射截渗墙等方法相比，采用帷幕灌浆解决坝基渗漏，体现出造价低、速度快、对坝体结构影响小、与坝基基岩灌浆容易结合等优点。帷幕灌浆基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
2、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。笔者结合工程实践，介绍了帷幕灌浆在水库坝基防渗加固中的应用，并总结出了帷幕灌浆施工和质量控制经验，以供参考。 1 工程概况 某水库是以防洪为主，兼顾农业灌溉的小(1)型水库。该水库坝基卵石混合土和表层基岩均属强透水层，且存在顺河向的裂缝，给坝基渗漏留下了隐患。为了解决坝基渗漏问题，设计采用帷幕灌浆进行防渗处理，帷幕灌浆设计为双排三序灌浆孔，梅花型布置，排距 2.40m，孔距2.50m，与相对不透水层结合，设计起始压力 0.20MPa，设计标准透水率不大于 5Lu。 2 施工参数 帷幕灌浆
3、施工前，需通过现场灌浆试验以确定所采用的施工方法、施工参数在技术上的可行性、效果上的可靠性和经济上的合理性，推荐合理的施工程序，良好的施工工艺，适宜的灌浆材料和最优的浆液配合比，并选定合理的灌浆压力。该水库坝基防渗选定在帷幕轴线桩号0+204.750+216.00 段之间进行了双排三序孔帷幕灌浆试验，通过灌浆试验确定的施工方法及参数见表 1。 表 1 灌浆施工方法及参数 3 施工工艺 帷幕灌浆的施工工艺流程为： 钻孔定位钻孔洗孔压水制浆灌浆封孔检查。 3.1 钻孔定位 施工前，首先由测量人员根据设计图纸在帷幕灌浆轴线上进行孔位放样，并做好标记，孔位布置如图 1 所示。 图 1 帷幕灌浆孔孔位布
4、置图 3.2 钻孔 钻孔设备采用 XY-2 型回旋式地质钻机。根据地层的不同，所采用的钻头也不同，土层和砂砾石层钻头采用合金钻头；基岩钻进采用金钢石钻头。 钻孔顺序严格按照分序加密的原则进行，即先钻进下游排，后钻进上游排，各排内先钻序孔，再钻序孔，最后钻序孔。每个单元布置一个先导孔，在该单元 I 序孔中选取，先导孔应钻取岩芯，统一编号，填牌装箱，并对岩芯情况进行简要描述。 钻孔过程中，为保证钻孔质量，减少钻孔事故的发生，对以下几方面采取保证措施，具体如下。 (1)钻机安放：钻机安放须牢固平稳，竖机垂直；钻孔前埋设孔口套管，防止孔口坍塌。 (2)孔序：先钻下游排，后钻上游排，排内先钻 I 序孔，
5、再钻 II 序孔，最后钻 III 序孔。 (3)孔位：钻孔就位后，孔位偏差不得大于 10cm，因故变更孔位时，应征得设计者同意。 (4)孔深：孔深应不小于设计孔深，达到相对不透水层。 (5)孔斜：孔斜控制在整个灌浆工程里至关重要，开孔前对钻机竖机进行垂直度检查，保证钻杆顺直，钻孔过程中孔深在灌浆段以上测斜一次，灌浆段(即岩层)每段测斜一次。如发现孔斜超过规定时，应及时纠编。 3.3 裂隙冲洗 钻孔结束后，利用钻杆注入大流量的水，由孔底向孔口反水的方法进行钻孔冲洗；然后向孔内下射浆管，射浆管底部距孔口 50cm，各孔段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，直到回水清净时止，冲洗压力为灌浆压力的 80%
6、，并不大于 1MPa。 3.4 压水试验 灌浆孔(段)在灌浆前先进行压水试验，通过压水试验结果判断该灌浆孔(段)的渗流量。 各灌浆孔(段)在灌浆前进行简易压水。简易压水也可结合裂隙冲洗进行，当回水清净时即可进行简易压水，压力为灌浆压力的 80%，并不大于 1MPa，待流量达到稳定后开始压水，压水时间为 20min，每 5min 测读一次压入流量。取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率 q 表示，单位为吕荣(Lu)，计算公式如下： 式中：q透水率，Lu； Q压入流量，L/min； P作用于试段的全压力，MPa； L试段长度，m。 3.5 灌浆 3.5.1 浆液搅拌 各类浆液必须搅拌均匀，测定
7、浆液密度，并作好记录。 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，不少于 30s。本工程帷幕灌浆采用了普通双层搅拌机，搅拌时间均不小于 3min，且浆液在使用前过筛，从开始制备至用完时间均小于 4h。 3.5.2 灌浆 施工中采用 250/50 灌浆泵进行灌注，灌浆孔严格按照分序逐渐加密的原则进行，先灌下游排，后灌上游排。排内先灌先导孔和序孔，再灌序孔，最后灌序孔。 3.5.3 帷幕灌浆浆液变换 灌浆过程中应严格按照规范规定标准进行浆液变换，具体变换原则如下： 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，不得改变水灰比。 当某一比级浆
8、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。 3.5.4 帷幕灌浆结束标准 在达到设计压力的情况下，当注入率不大于 1L/min 时继续灌注60min 即可结束灌浆。 3.5.5 封孔 灌浆孔封孔采用“全孔压力灌浆封孔法”封孔，即把孔内浆液置换成水灰比 0.5:1 的稠水泥浆液，封孔压力采用最后一段灌浆压力，注入率不大于 0.4L/min 延续 60min 后结束。 4 灌浆质量检查 帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、检查孔取芯资料、灌浆记录和测试成果
9、等评定其质量。检查孔的数量为总灌浆孔的 10%，一个坝段或一个单元工程内至少应布置一个检查孔。 该水库帷幕灌浆工程共分为 11 个单元，每个单元布置一个检查孔，共完成检查孔 11 个，压水试验 45 段，透水率最大 4.40Lu，最小1.20Lu，满足设计规定的不大于 5Lu 防渗标准要求，表明试验施工参数下的帷幕灌浆满足设计要求。帷幕检查孔取出的岩芯充填密实，强度较高，且多处可见水泥结石。在检查孔压水完毕后的灌浆中，总共灌入水泥 1094.75kg，单位注灰 5.25kg/m，充分证明灌浆效果良好。 5 帷幕灌浆质量评价 5.1 透水率的分析 上、下游排各序孔的透水率分布情况见表 1。 表
10、1 透水率频率分布表 由表 1 中可知，下游排序孔的透水率分布主要集中在 1050 以及50100 两个区间，占序孔压水段数的 94%；序孔的透水率分布主要集中在 510 以及 1050 两个区间，占序孔压水段数的 95%，其中1050 区间内占 86%，序孔的透水率分布主要集中在 510 以及1050 两个区间，占序孔压水段数的 100%，其中 1050 区间内占82%。 上游排序孔的透水率分布主要集中在 1050 区间内，占序孔压水段数的 78%；序孔的透水率分布主要集中在 510 以及 1050 两个区间，占序孔压水段数的 96%，其中 1050 区间内占 65%，序孔的透水率分布主要集
11、中在 510 以及 1050 两个区间，占序孔压水段数的 90%，其中 510 区间内占 77%。 由各区间分布可以看出，下游排在 1050 区间内的、序孔透水率变化不明显，由此可以说明岩石的裂隙发育程度较大，岩石的可灌性较好。而从总的区间分布来看，在 510 及 1050 区间内，随着区间的加大，、序孔所占比例逐渐加大，而序孔所占比例则逐渐减小。由表 1 中也可以看出，下游排、序的透水率分别为29.85Lu，20.85Lu，16.92Lu；上游排、序的透水率分别为21.09Lu，16.50Lu，8.40Lu。 透水率随排序、孔序的逐渐加密而减小，符合灌浆的正常规律，也说明灌浆效果明显。 5.
12、2 单位注入量的分析 各孔的单位注入量见表 2。 表 2 单位注入量频率分布表 由表 2 中可知，下游排、序孔的单位注入量频率主要集中在1001000 区间内，说明岩石的可灌性较好，序孔的单位注入量频率主要集中在 1050 以及 50100 区间内且分布较均匀，占灌浆段数的92%；上游排序孔主要集中在 50100 以及 1001000 区间内，占灌浆段数的 98%，序孔的单位注入量频率主要集中在 1050 以及 50100区间内，占灌浆段数的 100%，序孔的单位注入量频率主要集中在1050 区间内，占灌浆段数的 91%；下游排、序孔的单位注入量频率在区间 1001000 内变化不明显，与压水
13、频率变化相符，也说明岩石的可灌性较好。除此之外，单位注入量频率在各区间内所占比例随灌浆孔序加密而变化明显，说明灌浆效果明显。 下游排、序的单位注入量分别为180.31kg/m，107.51kg/m，61.36kg/m；上游排、序的单位注入量分别为 105.17kg/m，48.06kg/m，19.68kg/m。单位注入量随排序、孔序的加密逐渐减小且变化明显，符合灌浆的一般规律。 6 结束语 总之，帷幕灌浆施工作为隐蔽工程，在施工过程中要确保灌浆质量，就要选择恰当的造孔技术、合适的灌浆压力和灌浆材料、合理的灌浆段长，这样灌浆质量是有保证的。本工程的成功应用表明了，帷幕灌浆技术在水库防渗加固上是可行的，也为今后类似水库防渗加固提供参考。 参考文献 1 冉进平.帷幕灌浆施工工艺及效果分析J.甘肃农业,2007 年 07期 2 孙彦启;刘涛;董飞.帷幕灌浆技术在水库坝基防渗中的应用J.山东水利,2012 年 02 期
