浅析帷幕灌浆施工工艺与质量控制

杨梅

摘要：帷幕灌浆作为病险水库坝基渗漏处理的重要手段，目前已经得到广泛应用。本文主要根据笔者多年来在大、中、小型土石坝帷幕灌浆的工程实践，分析和总结了帷幕灌浆施工工艺与质量控制要点。清水造孔与下套止水止浆是保证砂砾石层灌浆质量的要点；灌浆压力的选择、灌浆材料的选用、灌浆段长的确定，要结合工程实际地质情况做到最优化；增加临界水灰比的灌浆量，在地层较密实的砂砾石地基灌浆中尤为重要。

关键词：帷幕灌浆 施工工艺 质量控制

Abstract: The curtain grouting as an important means of dangerous reservoirs foundation seepage treatment has been widely used. In this paper, based on the author over the years in large, medium and small embankment dam curtain grouting engineering practice, analyze and summarize the curtain grouting construction technology and quality control points.

Key words: curtain grouting; process; quality control

中图分类号:U215.14 文献标识码：A文章编号：

1.帷幕灌浆施工工艺

1.1造孔

（1）心墙造孔。一般采用干打、干钻取土法，或者先打入外套，再用钻具加小水在套管内清扫，一般扫至离套管底以上 0.50m 左右。套管下至建基面后，可下钻具对接触段钻进。

（2）砂砾石造孔。采用金刚石钻头单管清水钻进，如遇局部孔段砂砾石较松散，造孔时进水量要小。若发生塌孔，主要采取以下措施：用弹簧钻头打捞孔内掉块，采用干钻，若多次打捞也未能至设计段长，则对该段立即进行灌浆。

（3）基岩造孔。采用金刚石钻头单管清水钻进。

1.2灌浆

（1）灌浆序次。3 排孔的帷幕灌浆，先灌下游排，再灌上游排，最后灌中间排。2 排孔的帷幕灌浆，先灌下游排，后灌上游排。帷幕灌浆一般在每排孔上分 3 序施工，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序先后钻灌。

（2）灌浆方法。一般采用循环灌浆法自上而下分段灌浆。

（3）灌浆段长。根据 SL62—94《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》规定，帷幕灌浆段长宜采用 5~6m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不得大于 10m，接触段在岩石中的长度不得大于 2m。

（4）灌浆压力。灌浆允许最大全压力为 P（上部盖重）=h×，h 为坝顶至橡塞底部的距离(m)， 为土体容重(一般取 1.9t/m3)。坝肩较浅处当第2段灌浆计算允许最大全压力＜0.30MPa时，采用 0.30Mpa。每段灌浆前根据输浆管长度分别计算出不同浆液浓度下的灌浆压力及压力表压力，以不同浆液的水灰比灌浆来控制压力表压力。压力表装在回浆管顶部，压力表读数宜读指针摆动的中值。

（5）灌浆材料及添加剂使用。帷幕灌浆一般采用普通水泥，在特殊要求下，可采用地勘水泥、磨细水泥或超细水泥。灌浆过程中根据现场情况（气温、灌入量、水灰比等）可采用水玻璃作速凝剂（在吸浆量较大时，宜加 3%~5%的水玻璃）。灌水泥浆液，使用普通搅拌机时，搅拌时间应不小于 3min。

（6）浆液变换。灌浆的浆液浓度应由稀到浓逐级变换，采用 3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1五个比级。根据压水试验透水率（q）的大小，选择合理的开灌比，先期灌段要充分注意到各种地层的临界水灰比，以指导后期的灌浆，使灌入量达到要求。

（7）灌浆结束标准、待凝。当单位进浆量达到规范结束标准后，再灌 30min，实施压力闭浆，当压力表回零后，结束灌浆。灌浆结束待凝12h 后再进行下一段钻进。

（8）封孔。全孔灌浆结束后，待凝 12 小时进行封孔作业。

2.帷幕灌浆质量控制要点

2.1清水造孔与下套止水止浆

为保证灌浆质量，在基岩和砂砾石层灌浆均采用清水造孔。目前基岩采用清水造孔技术已相当成熟，而传统的砂砾石造孔和灌浆工艺难以保证灌浆质量。

2.2灌浆压力

灌浆压力是控制灌浆质量的重要因素。压力过小，影响灌浆扩散半径，不能形成连续的帷幕；压力过大，会使裂隙扩大或引起岩体抬动变形而形成新的裂隙，反而破坏了岩体的完整性，尤其在接触段灌浆时，压力过大会导致坝体劈开。因此在灌浆过程中要控制好灌浆压力，根据不同的地层和先期灌浆孔的吸浆量，及时调整灌浆压力，增加水泥灌入量，保证灌浆工程质量。

2.3灌浆材料

根据地层的渗透性，选择合适的灌浆材料能提高灌浆效果。目前选择的材料有普通水泥、地勘水泥、磨细水泥和超细水泥。帷幕灌浆一般采用普通水泥；有特殊要求时，可采用磨细水泥或超细水泥，能扩大灌浆扩散半径，增加水泥的灌入量；在动水位、透水性大的地层可采用地勘水泥，能防止灌浆扩散半径过大，有利于帷幕的成幕。

2.4灌浆段长

对于基岩地基灌浆，在实际施工中如果不进行控制，接触段灌浆段长往往会超过 2m。这样做看似对灌浆质量影响不大，容易忽视，实际对灌浆质量是有很大影响的。根据多年施工经验，坝基渗漏问题主要在接触段，施工过程中特别要控制好接触段的灌浆质量。一般情况下，灌浆段长度控制在 5m 左右为宜；如遇破碎带或裂隙发育不均一段，则应缩短到 3m 左右；如遇集中渗漏带，应单独分段灌浆，这样才能保证灌浆质量。

2.5临界水灰比

浆液在变级过程中，当浆液变浓一级后单位时间吸浆量明显变小，变浓前一级水灰比就是临界水灰比。为保证灌浆质量，尽量扩大吸浆量，在灌浆过程中对临界水灰比进行分析，确保浆液变级的合理性。当浆液达到临界水灰比时，尽可能的多灌入此浓度浆液，能有效提高灌浆质量。

3.工程实例

水库大坝为黏土铺盖心墙砂壳坝，坝长 517m，坝高 24.0m，总库容为 1474.0 万 m3。水库坝基为双层地基，上部为砂砾卵石层，下部为基岩。坝基帷幕灌浆设 A、B 两排灌浆孔，分三序施工。帷幕悬挂深度至高程-11.05m，两排排距1.5m，孔距 2.0m。本工程的质量控制要点如下：

（1）造孔与下套。砂砾石造孔采用我司特有的砂砾石清水造孔技术，金刚石钻头单管清水钻进，局部孔段砂砾石较松散，造孔时进水量要小，若发生塌孔，用弹簧钻头打捞孔内掉块，采用干钻。

下套与心墙造孔同步进行，采用我司砂砾石地基灌浆创新技术中的下套止水止浆法，接触段灌浆时，套管离接触面 0.3～0.5m，灌浆结束后，套管打下至地基面。第 2 段灌浆后，下小一档套管至砂砾石层 1.5～2.0m。

（2）灌浆材料。根据先导孔的施工情况，在不同的透水率范围选择不同的灌浆材料，A 排Ⅰ、Ⅱ序孔结束后，为增加浆液注入量，在Ⅲ序孔施工时做了适当的调整。B 排孔施工时，根据A 排孔施工情况，对灌浆材料及其在透水率范围内应用做了调整，提高了灌浆质量。

（3）灌浆段长。接触段段长不超过 2m，段内包含心墙土和地基两种介质。砂砾石层缩短段长能提高灌浆效果，根据砂砾石松散程度，取2.0～3.0m，基岩段长为 5.0～6.0m。

（4）灌浆压力。接触段灌浆根据先导孔试验情况确定合适的灌浆压力，但最大不能超过设计最大全压力 P。经过Ⅰ，Ⅱ序的施工，Ⅲ序孔的灌浆压力适当提高一些，每段灌浆压力在原设计压力的基础上增加 0.05MPa，有利于浆液更好的扩散，以确保灌浆质量。

4.结语

帷幕灌浆是水库坝基渗漏处理广泛采用的方法。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、增加临界水灰比的灌入量。结合工程实际地质情况，把握好这些质量控制要点，灌浆质量是有保证的。

参考文献：

1.SL62—94 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.

2.李茂芳，孙钊．大坝基础灌浆［M］．北京：水利电力出版社，1992.