浅谈大坝帷幕灌浆工程施工技术

浅谈大坝帷幕灌浆工程施工技术

摘要：介绍在大坝帷幕灌浆施工过程中采用先进的施工工艺和施工技术，从而取得了较好的灌浆防渗效果。

关键词：施工方法；灌浆；质量控制

1工程概况

某水库坝址控制径流面积为32．8km2 ，总库容268万m3，最大设计坝高31m，水库是以灌溉为主，兼有下游防洪保护和灌区人蓄饮水的综合开发利用水库，设计灌溉面积5600亩，目前灌溉面积3000亩。

由于工程施工质量的原因，使大坝在运行中出现浸润线上升、坝面渗水潮湿，大坝产生渗漏变形、水库淤积严重，大坝的实际抗洪能力偏低等病险，严重威胁着大坝和下游人民生命财产的安全。必须对大坝进行除险加固处理。坝基岩石的透水率q<10lu确定为相对隔水

层，帷幕灌浆深度深入相对隔水层5m。帷幕灌浆沿坝轴线布置，帷幕灌浆轴线总长176．5m，灌浆孔布置为单排孔，孔距1．5m。

工程属于隐蔽工程，施工过程较难控制，稍有不慎，则会对工程造成很大影响，因而对于灌浆施工一定要做好施工方案设计，严格控制每一道工序，狠抓质量，确保万无一失。主要从施工方面对帷幕灌浆工程进行一点探讨。

2灌浆施工

2.1灌浆孔的设计布置情况

水库防渗墙底部帷幕灌浆全176．5m，按设计要求在帷幕灌浆轴线上布置灌浆孔，分Ⅲ序，孔距1．5m，孔位在上下游方向偏差不得超过10cm，共计117个孔，灌浆后要求达到压水试验透水率q ≤5Lu。

2．2施工方法简介

2．2．1施工组织及主要施工设备

为保证质量和工期，共组织投入两个钻灌机组。

2．2．2施工顺序

施工顺序为：测量→布孔→设备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封

孔。

2．2．3施工方法

(1)施工测量。在施工前按监理部门提供的测量基准点、基准线及其基准资料和数据，与监理工程师共同校测基准点(线)的测量精度，并复核其资料和数据的准确性，根据提供的测量资料，对帷幕灌浆孔轴线进行实测。

(2)灌浆孔布置。按设计要求在防渗墙轴线上布置灌浆孔，分Ⅲ序，孔距2m，孔位轴向偏差不得超过1ocm，孔深为防渗墙砼底部20—30m不等，均超过设计帷幕灌浆底线。

(3)造孔。灌浆深孔取芯孔和检查孔选用XY—II型地质岩芯钻机，孔径Ø91mm，硬质合金或金刚石钻头钻进，水做冲洗介质，每回次取岩芯，仔细量测钻杆、钻具、机上余尺长度，卡准每灌浆段长度；部分浅孔采用QZJ—

100D潜孔钻机造孔，孔径Ø90mm。

(4)孔斜测量。采用JXY-2型电动测斜仪量测钻孔斜率，每5m量测一次，不足5m的钻孔，终孔量测一次，根据量测结果决定是否对钻孔进行纠斜或封堵重钻。

(5)钻孔冲洗和压水试验。灌浆孔段在灌浆前采用压力水或压力风进行裂隙冲洗，直至回水清净(返风无灰)为止。

灌浆孔段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净为止，冲洗压力为灌浆压力的80％ ，大于1MPa时采用1MPa。

先导孔采用单点法做压水试验，压力为灌浆压力的80％。压水时间不少于20min，每3—5m测读一次压人流量，以最终流量表读数作为计算流量，稳定标准符合下列标准之一时，即可结束。

a．当流量大于5L／min，连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10％．b.当流量小于5L／min，连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的20％。c．连续4次读数，流量均小于0．5L／min。

(6)灌浆方法。帷幕灌浆工程按分序加密的原则进行，分Ⅲ序，先进行I序孔，Ⅱ序孔次之，最后进行Ⅲ序孔施工。

灌浆采用自上而下循环式分段灌浆法，灌浆段自上而下分段：第一段(接触段)2m，以下每段长均为5m，段长可适当的进行调整，但最大段长不宜超过10m。

灌浆采用自上而下分段卡塞法灌浆，为了避免浆液沉淀，堵塞裂隙，用0．6寸水管做射浆管，射浆管距离孔底不超过0．5m。

(7)灌浆材料。采用42．5(R)普通硅酸盐水泥，细度要求为80µ m的方孔筛的筛余量不大于5％，要求材质新鲜，不得使用过期、失效和散装水泥，每批水泥应做好水泥细度试验，并做好记录，每批水泥要求有产品出厂合格证、检验合格证，并抽样由监理部门指定的试验室做检验。

(8)灌浆设备和机具。制浆设备为自制的450L高速搅拌机(1500转/份)，浆液搅拌完后通过过滤网，灌浆泵选用BW250／50型三缸往复式柱塞泵，输浆管路采用1．5寸高压胶管，胶管最大承受压力10MPa，灌浆泵和灌浆回浆管处均安装压力表，压力表定期检测，压力表与管路之间设有胶皮隔离装置，灌浆栓塞采用橡胶式和气馕式。

(9)制浆。灌浆材料必须称重，误差不大于5％，纯水泥浆液的搅拌时间不少于30s，浆液使用前应过筛，自制备到用完时间小于4h；浆液温度保持在5—40℃之间。

(10)灌浆压力。灌浆压力按设计要求，并根据生产性灌浆试验由设计进行调整。灌浆开始后，在尽可能短的时问内达到设计压力，使整个灌浆过程尽可能地在规定压力下进行。

(11)浆液浓度。灌浆浆液浓度应由稀到浓，逐级变换。水灰比采用5：1 、3：l、2：l、l：l、0.8：l、0.6：1、0.5：1七个比级，开灌水灰比采用5：1。

(12)浆液变换。a当灌浆压力保持不变，注入率持续或减少时，或当注人率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比．b．当某一比级的浆液注入量已达到300L以上或灌注时间又达lh，而灌浆压力和注入率无改变或改变不显著时，改浓一级；C． 当注入率大于30L／min时，

根据具体隋况越级变浓；d．当灌浆压力或注入率突然改变较大时，立即查明原因，采取相应段处理措施。

(13)灌浆结束标准。在灌浆规定压力下注入率小于0．4L／min时，持续灌注60min或注入率小于1L／min，继续灌注1.0h，灌浆可以结束。

(14)封孔。灌浆结束后，采用分段压力灌浆封孔法封孔，用灌浆泵压入水灰比0．5：1的浓水泥浆，浓封完毕后，待凝3d，孔口上部空余部分采用粘土球扎实封孔。

(15)特殊情况处理：

①灌浆过程中发现漏浆时，可采用加浓浆液、降低压力或间歇灌浆等措施进行堵漏处理。

②灌浆过程中，发生邻孔串浆时，应将被串孔堵死，继续进行灌浆，待灌浆结束后，立即将被串孔扫孔，冲洗后进行灌浆。

③灌浆过程中若因故中断，应采取有效措施尽量缩短中断时间，及早恢复灌浆；若中断时间超过30min，则应冲洗钻孔重新灌浆，恢复灌浆时，视吸浆量的变化情况而确定灌浆方法。

④灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显。继续灌注30min，即可停止灌注。

(16)灌浆质量检查：帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14d后进行，检查孔数量为灌浆孔总数的10％，基岩接触段及下一段合格率为100％，再以下段各段合格率应在90％以上，不合格段透水率不超过规定值，且不集中，即认合格，否则商定处理方案。

3灌浆过程控制

灌浆质量的好坏直接取决关键设备的性能、灌浆施工人员的经验和素质、浆液的配置与使用、灌浆压力的控制、灌浆结束标准、各道工序的紧密衔接与严谨及各种仪表的完好与灵敏。

土坝灌浆综合控制：

3．1控制每次灌浆量

为提高灌浆效果，加快泥浆固结，保证坝体安全，灌浆不但要控制压力，并且要控制每次灌浆量。控制方法为：

(1)确定防渗帷幕厚度，其中包括估计隐患所占体积。

(2)计算每孔灌入干土重(w干)。

(3)根据孔深及灌浆序号确定每孔灌浆次数。第一孔灌浆量占灌浆量60％以上，灌浆次数也相应多一些，2—3次。Ⅱ、Ⅲ序孔l～2次。

(4)每次灌浆量安下试计算

Vn=1000W 干(1+1／R)，(r浆n)

式中w干——每孔需灌人总干土重(T)

R一以水量为l单位的浆液的水土比

r浆一浆液密度(t／m3)

n——每孔灌浆次数

Vn——每孔每次平均灌浆量(L／次)

3．2灌浆压力控制

控制灌浆压力以“内劈外不劈”为原则，在正常工艺下的控制灌浆压力，按下列原则控制：

(1) 对于初灌和复灌时不起压的钻孔，控制压力为：P0≤0．05Mpa

(2)一般坝体灌浆压力不超过钻孔起裂压力和土柱自重力，折算为控制压力(用孔口压力表示)。根据灌浆试验，控制压力为0．05Mpa。

(3)坝肩位移和坝顶裂缝宽度的控制：大量泥浆压人坝体，使坝体产生压缩和位移。灌浆时，坝肩位移最明显，为保正灌浆时坝体安全。一般位移控制在1～3cm内。

(4)控制时间：为安全起见，灌浆时间选在低水位时，库水位需低于坝体主要隐患部位或浸润线以下灌浆。

(5)复灌时间不得少于规定天数。

3．3基岩段灌浆压力控制

合理的灌浆压力既能避免岩石抬动、变形，岩石裂缝扩宽甚至产生新的裂缝，又能使浆液能更好地压入坝体、岩层中的细小裂隙，获得较大的浆液扩散范围，同时加快浆液中水份的析出，利于浆液凝结密实，提高结石强度。通过灌浆试验，已经得出了合理的灌浆压力，

施工过程中，根据以下原则合理控制灌浆压力值：

a． 灌浆吃浆量大的孔段，采用自然升压法，吸浆率变小时，再逐渐缓慢调高灌浆压力，专人观察压力表，准确记录灌浆压力的变化情况，如是否出现峰值以及峰值出现的次数等。灌注灌前q较小孔段，采用一次升压法。

b．灌注过程中，发生地表冒浆等特殊情况时，灵活调整灌浆压力，并准确记录，反映相应的灌浆压力。

c．积极分析灌浆资料，验证灌浆压力。

(2)灌浆压力的使用

根据施工技术要求，灌浆压力采用下式计算：