水工建筑工程施工之帷幕灌浆施工技术

董庆柱

（博罗县水政监察大队，广东 惠州 516100）

0 引言

水工建筑工程是重要工程类型，施工质量直接影响水工建筑质量，为此必须加强施工技术应用和施工质控，积极提高建设质量，促进工程长期、优质、高效率运行。帷幕灌浆施工是水利工程建筑常用施工技术之一，主要是通过在岩土体裂隙或孔隙中灌入砂浆，从而构建连续阻水帷幕，以期降低该处渗流量、缓解渗透压力，促进水工建筑稳固。

1 帷幕灌浆施工核心技术

1.1 前期施工准备

在实施帷幕灌浆操作前，应明确施工要求，科学解读设计方案，明确防渗设计方案。然后精准测量放线，按照设计方案标准成孔，完善前期准备[1]。基于工程设计要求系统化测定钻孔位置，精准定点，明确钻入角度。在测量工序中通常需要使用全站仪设备，通过测设确定灌浆轴线，根据施工现场实际情况合理控制高程差，科学选择转折点。获取测量数据后规范核查数据，杜绝测量错误与漏测，有效降低误差。根据核查后数据布设灌浆口，设置孔口高程。明确工程设计后，规范制定和执行帷幕灌浆流程。常见灌浆基本流程如表1 所示[2]。

表1 灌浆施工基本流程

1.2 钻孔定位

帷幕灌浆重点环节是造孔施工。固定钻孔设备后，基于控制点科学设置孔位与高程。定位灌浆孔后清理场地，搭建钻探平台。平台建设完毕后要求天车、灌浆孔中心、主动钻杆处于同一轴线，同时钻机平衡、稳定，然后测试钻机设备，开始钻进作业。根据实际工况需求使用金刚钻头，在钻孔施工中及时检修和更换变形工具。部件相接部位应保持同心度。金刚钻形成孔隙相对狭窄，为保证具有良好冷却和冲洗效果，应适当加强泵压，控制合理泵量，保证冲洗质量[3]。

定位钻孔，科学安排钻孔顺序，明确钻孔孔径与深度要求，按照设计参数规范钻孔作业，完成成孔工序。在此环节中，应确保钻孔场地具有平整施工平台，安装钻孔设备后应检测其牢固性与平衡性，确保后续施工中设备可稳定持续操作，促进顺利施工。钻入测试后结合测试结果调整设备参数，设备调试完毕、试行无异常后，可正式进入施工作业环节。

施工中钻机固定后，要求孔位偏差控制在5cm 以内，使用水平尺对机台水平方向与钻机立轴垂直度进行校正，采用回转钻进工艺实施泥浆护壁成孔施工。一旦发生严重失浆情况，应使用稠泥浆、粘土等堵漏。使用测斜设备实时监测钻孔倾斜度，根据钻进情况及时补救保证精准钻进，成孔倾斜度应低于1%。钻孔施工后立即将稠泥浆注入孔内，从而降低塌孔风险。分层描述岩心，科学灌浆施工[4]。

钻孔偏斜控制中主要需要分析两方面问题，分别是水平投影（图1a）与立面投影（图1b）。操作路径1 即施工设计中铅直钻孔路径，操作路径2 即实际钻进施工中与设计铅直钻孔存在一定夹角的偏斜钻孔。实际钻进操作钻孔方位角描述为∠α，帷幕线中末次孔距以D 表示，则钻孔偏斜设计与施工情况如图1 所示[5]。

图1 钻孔偏斜

1.3 钻孔冲洗、测试

钻孔施工后，为保证后续灌浆操作顺利，降低钻孔堵塞、减少灌浆孔隙，需要利用导管使用高压水冲洗钻孔。水压应根据实际钻孔孔径、深度设置，首先采用自由冲洗方法初步清理钻孔内部渣滓碎屑等杂物，然后实施高压冲洗操作冲洗钻孔内壁，冲洗时间不低于30min，综合冲孔时间不低于120min。冲洗操作同时监测孔底沉渣厚度变化，达到沉渣厚度要求后可停止施工。孔内沉积厚度应控制在20cm 以内。使用压力水冲洗钻孔裂隙，回水清净后可停止冲洗。实施压水实验，采用单点测试方法合理控制实验水压，做好灌浆准备。冲洗压力描述为P冲洗，灌浆压力描述为P灌浆，则冲洗压力计算方法如下[6]。

P冲洗=P灌浆×80%。

上述计算后，当P冲洗＞1MPa 时，P冲洗值取1MPa。

1.4 灌浆封孔操作

帷幕灌浆常用材料为硅酸盐水泥浆，使用自动搅拌机均匀搅拌配制后的水泥浆，应根据灌浆实际进度控制水泥浆制备量，避免过量制备造成材料浪费。泥浆制备后通常应在4h 内灌浆完毕，从而保证泥浆发挥最佳性能。帷幕灌浆作业顺序通常为自下而上分段灌浆，科学控制灌浆时间与压力。针对自上而下的灌浆操作，应预留更长作业时间，采用压力灌浆法或置换灌浆法灌浆封孔。封孔设备如图2 所示。

图2 封孔设备

例如，在某工程中灌注浆液为纯水泥浆，坝体浆液配比为“黏土:水泥=2:1”。在此灌浆施工中，水泥选用硅酸盐水泥，强度为42.5R。水泥细度符合80m 方形孔筛测试，粘土材料就近选择白云岩风化物。通过局部集中法搅拌泥浆后，采用常规搅浆机，搅拌时间控制为30min 以内。搅拌后立即输入储浆孔，存储温度不低于5℃，不高于40℃。稳定灌浆压力下，由稀至浓灌注浆液，注浆速度逐渐降低。在注浆过程中，水灰比维持稳定状态。注浆量＞300L 后，轻度提高浆液浓度，然后继续灌注。既定压力下注入60min 完成灌浆[7]。

1.5 灌浆质量评价

灌浆施工后应采用科学方法综合评价灌浆质量，主要考虑的要素分为灌浆渗透性和密实度两个方面，通过声波检测等技术分析声波波速、评价灌浆区域透水率、裂缝填充率与可灌性等，总体评价施工质量如图3 所示。

图3 灌浆效果评价因素

随着数学模型和云技术逐渐成熟，现代灌浆效果评价也常用构建和分析云模型的方法进行评价，基本评价流程如图4 所示。

图4 云模型综合评价方法

2 帷幕灌浆施工常见问题和应对措施

2.1 断浆

断浆问题即在灌浆作业中，受到人为或非人为因素影响，持续灌浆过程发生中断。该类问题常见诱因包括操作不当和设备断电等意外因素。为预防此类情况，应在灌浆操作前期实施系统性检查，确保供电线路运行正常，无漏电、触电或断电风险，进行设备检查，确保设备处于服役周期内并且状态良好。进行管材质检，确保入场管材合格。重点检查设备部件连接部位，确保通道通畅、部件连接稳固。在灌浆施工中动态监测设备运行工况，保证灌浆质量。设备使用后及时清洗灌浆阀门与灌浆泵，定期保养设备，在保证施工效率同时，也可有效延长设备使用寿命。

2.2 漏浆

漏浆也是帷幕灌浆作业常见问题，主要诱因是灌浆缝隙较大，灌浆压力异常，在灌注浆液时产生压力，内部浆液在受压后漏出。在解决漏浆问题时，应根据实际诱因针对性采取措施。因为灌浆压力过大而发生漏浆时，应科学降低灌浆压力，进行低压灌浆，也可采用自动灌浆模式，自动化调控灌浆压力，减少漏浆。在灌浆作业中，应实时监控灌浆进度，一旦灌浆接近饱满时，应逐渐增强整体灌浆压力。也可使用砂料调整浆液成分，降低浆液流动性，通过此种方法缓解漏浆问题。此外，可采用间歇性灌浆操作方法进行灌浆作业，给予浆液一定凝结时间，调整浆液流动性，从而降低漏浆风险。

灌浆作业中应科学设置工序，中间帷幕施工环节应合理加固处理。灌浆作业时，应按照灌注次序先疏后密、中间插补，有序作业。当整体填埋较浅时，可在隔水层中直接插入帷幕，填埋较深时，可采用悬挂式帷幕灌浆施工法作业。同时应系统化监测坝基渗水情况，科学防控渗水，提高坝基防渗效果。在此过程中，应规范执行工序、加强安全质控。

2.3 串浆

串浆即在灌浆操作过程中浆液未能完全进入钻孔，而是从钻孔或钻孔底部裂缝流出，导致浆液浪费和灌浆不完全。经过分析认为，串浆主要诱因是灌浆孔中间有大量岩层缝隙，导致灌浆孔密闭性不良。此种情况下，注入浆液后，上述缝隙之间发生连通，浆液以相连的缝隙为通道向其他非目标区域流窜。为解决此类问题，应进行多设备灌浆泵作业，在灌浆时针对串浆孔、灌浆孔同步灌注浆液，从而预防浆液流窜，降低串浆风险。此外，应定位串浆部位，合理安装灌浆塞，封堵可能发生串浆的缝隙，从而缓解串浆问题。

3 结语

综上所述，帷幕灌浆施工质量直接影响水工建设质量，必须提升技术水平，加强全周期质控，规范作业，完善各环节操作，重点进行钻孔、压力实验与注浆施工质控。与此同时应促进施工安全质控，积极预防串浆、漏浆等事故，科学应对该类问题，促进帷幕灌浆作业高质量完成。