帷幕灌浆技术在水库维修中的应用研究

杨波

【摘要】文章主要针对帷幕灌浆技术在水库维修加固中的应用、灌浆施工工序、施工方法做了一些简要的探讨，可供类似工程参考借鉴。

【关键词】水库维修；帷幕灌浆技术

一、引言

该水库是一座中型水利枢纽工程。枢纽工程主要由拦河坝、溢洪道、输水洞建筑物等组成。拦河坝为砾质土心墙土石坝。土坝段黏土心墙主要由含砾低液限黏土构成，含有少量碎石，并局部见有石块，局部含量较大，个别孔段有碎石集中成层的现象；一部分心墙料的粗粒含量>40%，不符合设计标准；大部分心墙料的含水率接近塑限或最优含水率，有一部分心墙料含水率大于塑限最大值；大部分心墙料干密度没有达到设计的压实度指标，大多数心墙料渗透系数指标没有达到设计防渗料的质量指标。

二、工程簡介

水库维修加固工程对土坝防渗系统采取的处理方案为：土坝桩号0+088至溢洪道，坝体、坝基防渗采用混凝土防渗墙进行防渗处理，防渗墙厚度为80cm，防渗墙顶高程为206.0m，防渗墙底高程进入强风化层1m，下接帷幕灌浆，帷幕灌浆单排布置，孔距为1.5m，深度至岩石吸水率<5Lu。本工程帷幕灌浆施工内容为桩号0+088.0～0+407.4范围的墙下帷幕灌浆及溢洪道与山体处的灌浆。防渗帷幕沿防渗墙轴线方向单排布置，分三序施工，孔距为1.5m，深度至岩石吸水率<5Lu，与溢洪道连接处局部加密。在进行溢洪道与山体处的灌浆施工前首先进行生产性试验。

三、生产性试验

（一）浆液配比试验

进行水泥净浆、水泥浆掺加外加剂浆的各项性能的测试。纯水泥浆进行3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1（重量比）等5个比级试验。根据浆液配合比研究结果及技术经济分析，提出适用于本工程帷幕灌浆的浆液配比。

（二）钻灌方法试验

对自上而下和自下而上灌浆方法进行施工，以验证该施工方法在本区的可行性，并确定各段灌浆压力。

四、灌浆施工工序及方法

（一）灌浆施工程序

Ⅰ序孔钻灌→Ⅱ序孔钻灌→Ⅲ序孔钻灌→质量检查

（二）钻孔

（1）钻孔方法：帷幕灌浆钻孔采用清水冲洗、地质钻机回转钻进的方法施工。根据地层情况，选用金刚石钻头或硬质合金钻头钻孔在断层、破碎带中的钻进技术参数将根据具体情况进行调整。

（2）取芯方法：先导孔、质量检查孔均要求采取岩芯。在完整的岩石中，采用常规的投卡料方法卡取岩芯；在断层、破碎带的孔段，采用孔底反循环或双管单动钻具采取岩芯。

（3）钻孔直径和深度：帷幕灌浆孔的开孔直径为Φ56mm，终孔孔径≥Φ56mm。所用孔径的大小，除能满足设计要求，还为处理钻孔事故保留一级孔径。

（4）孔斜测量：垂直或顶角<5°的帷幕灌浆孔，其孔底偏差值不得大于规定值。本工程墙下帷幕灌浆孔深均<20m，其孔底偏差≤25cm

为满足设计对孔斜的要求，确保工程质量，采用KXP-1轻便测斜仪进行孔斜测量。KXP-1型测斜仪的精度为：方位角≤±2°，顶角≤0.5°，其测量精度能满足设计要求。测斜的段长一般为5.0～10.0m，可以全孔一次进行，也可根据施工情况一孔分多次测斜。

（三）钻孔冲洗和压水试验

为了提高灌浆效果，在钻孔结束后采用大泵量水冲孔的方法冲洗孔内岩粉及孔壁，直至回水澄清为止。之后，用压力水进行裂隙冲洗。冲洗压力为该段灌浆压力的80%，压力超过1.0MPa时，采用1.0MPa，但最大不超过1.0MPa。裂隙冲洗至回水澄清后10min结束，且单孔总的时间不少于30min，串通孔不少于2h。孔内残存的沉积物厚度不超过20cm。当邻近的孔段正在灌浆或临近灌浆孔结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。灌浆孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h时，在灌浆前重新进行裂隙冲洗。对需完成压水试验的孔段，均进行压水试验。简易压水试验压力为该段灌浆压力的80%，最大不超过1.0MPa。对帷幕灌浆，先导孔及检查孔自上而下分段卡塞进行单点法压水试验，其它灌浆孔灌前采用简易压水试验。

（四）水泥浆液制备

灌浆采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，水泥标号不低于32.5级，细度满足通过80?m方孔筛的筛余量≤5%。灌浆用水泥必须符合质量标准，不得使用受潮结块的水泥。灌浆用水符合拌制水工混凝土用水的要求。

（五）灌浆

（1）灌浆方法

采用自上而下、分段卡塞、纯压式灌浆法。射浆管的直径为Φ42～50mm，管口距孔底≤50cm。

（2）灌浆压力

帷幕灌浆压力拟分为两段，以防渗墙底部为准，向下0～5m深度内采用0.3MPa，>5m的深度内采用1MPa。实际施工时灌浆压力根据灌浆试验确定。除第一段分段升压外，灌浆压力在较短时间内升到设计规定值。如开始时由于吸浆量过大等原因不能立即升到设计压力，则保证在正常操作条件下尽快达到设计压力。

（3）浆液浓度

浆液水灰比根据灌浆试验确定，灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。实际施工时将按以下要求控制：

1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或者注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比。

2）当某一比级浆液的累计注入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，但灌浆压力和注入率变化不明显时，可换浓一级浆液灌注。

3）当注入量>30L/min时，可越级变浓。

4）当采用最浓级浆液灌浆，而吸浆量仍很大、不见减小时，可采用灌注膏状浆液、限流、低压、限量、间歇灌浆等方法处理。

5）由于浆液变浓造成灌浆压力突增或吸浆量突减，立时查明原因、采取相应措施处理。

6）灌浆过程中，定时测记浆液密度和水泥浆液的温度。

（六）灌浆结束标准

（1）帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，在规定的压力下，当注入率≤0.4L/min，继续灌注60min；或<1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束。

（2）灌浆过程中如果发现回浆失水变浓，应改稀一级新浆灌注，当效果不明显则继续灌注90min，灌浆可以结束。

（3）当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

（七）封孔

全孔灌浆结束后，采用置换和压力灌浆法封孔。具体作法是：利用终孔段灌浆的射浆管注入比级为0.5：1的浓浆，将管路和孔内的稀浆全部置换，直至孔口返出浓浆为止，而后提升射浆管，在提升过程中不断向孔内注入0.5：1浓浆。