劉 召

（山西省水利建筑工程局有限公司山西太原030006）

1 概述

水利工程大壩為了減少滲流量，降低壩基滲透揚壓力，防止基巖內(nèi)的斷層破碎帶、軟弱夾層等抗水性能差的巖體發(fā)生滲透破壞，往往在壩基的上游側(cè)采用帷幕灌漿等方式進行防滲處理。

常規(guī)的帷幕灌漿均在有一定厚度混凝土蓋重的情況下進行，其優(yōu)點較多，例如：可以防止巖石表面漏漿，減少了水泥的浪費；初始段可以使用較大的灌漿壓力，提高灌漿質(zhì)量；可以進行混凝土與基巖面間的接觸灌漿，增加了防滲能力和改善了接觸面的力學性能等。但它在工期緊的情況下也有不足之處，例如：灌漿與壩體填筑施工相互干擾大、不能連續(xù)作業(yè)，造成人員和機械功效降低；灌漿時間滯后，整個灌漿工程絕大多數(shù)情況下安排在灌漿及排水廊道內(nèi)或冬季進行施工，造成施工成本加大；混凝土墊層達到一定強度后（7～14 d）才能進行灌漿等。

在工期緊的情況下，為了解決常規(guī)帷幕灌漿所存在的不足之處，根據(jù)施工經(jīng)驗以及技術(shù)探討，在保證質(zhì)量以及工期的前提下，對常規(guī)帷幕灌漿工藝流程進行了局部優(yōu)化，研究出帷幕灌漿施工的一種新工藝流程，即，先進行全孔基巖段灌漿，最后待混凝土墊層澆筑完成后，再對接觸段進行補灌的新工藝流程。

2 帷幕灌漿工藝流程優(yōu)化后的施工特點

帷幕灌漿工藝流程優(yōu)化后的施工特點有：可以根據(jù)大壩基巖面開挖情況和填筑工期安排，靈活地安排人員和機械進行施工，最大限度避免了在注重大壩填筑進度時，將灌漿時間滯后的被動局面，同時也避免了與大壩填筑相互干擾，人員和機械能夠連續(xù)作業(yè)，窩工現(xiàn)象大幅度降低；在基巖面上施工，取消了為防止混凝土面上抬而引起一些不良后果的抬動監(jiān)測裝置，省時省事，節(jié)約了工程投資；局部壩段取消了接觸段灌后待凝的技術(shù)性暫停，節(jié)省了施工時間；可以提前完成灌漿，為大壩填筑提供施工作業(yè)面，使大壩整體填筑進度加快。

3 帷幕灌漿工藝流程優(yōu)化后的適用范圍

優(yōu)化后的帷幕灌漿工藝流程適用于混凝土重力壩、常態(tài)混凝土壩、碾壓混凝土壩、堆石混凝土壩等新建工程，還可用于病險水庫除險加固等工程。

4 帷幕灌漿優(yōu)化后的工藝流程

該工藝流程是在大壩基巖面開挖成型并驗收合格后，按照分序加密的原則先在基巖面上進行全孔分段鉆灌，待基巖鉆灌且混凝土墊層澆筑完成后，再對接觸段進行補灌，即可完成全孔灌漿作業(yè)。

4.1 工藝流程

帷幕灌漿優(yōu)化后的工藝流程見圖1。

圖1 帷幕灌漿優(yōu)化后的工藝流程圖

4.2 工藝流程操作要點

1）測量孔位

基巖灌漿孔位按照分序加密的原則，以設(shè)計圖紙要求的孔位樁號為標準，進行測量定位。

接觸段灌漿孔位需在混凝土墊層澆筑完成后二次定位，兩者孔位盡可能重合，如有誤差，但不得大于10 cm，這樣可以對基巖初始段進行補灌。

2）鉆孔

基巖鉆孔采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機按照分序加密的原則進行鉆進，即先鉆先導(dǎo)孔及Ⅰ序孔，再鉆Ⅱ序孔，最后鉆Ⅲ序孔，孔深達到設(shè)計灌漿底高程且不應(yīng)小于設(shè)計孔深。

接觸段鉆孔采用適宜的地質(zhì)鉆機或潛孔鉆均可鉆進，鉆進過程中無需分序，一是進行混凝土與基巖接觸面灌漿，二是對基巖初始段進行補灌，孔深接近基巖第一段段長即可。所以接觸段孔深不宜太深，深入基巖1～3 m。

3）測斜

帷幕灌漿每一個灌漿段均應(yīng)用測斜儀進行孔斜測量，以確保鉆孔垂直，孔斜率不大于1%。

4）鉆孔沖洗

灌漿段鉆成后，先進行洗孔。洗孔的主要目的是將孔內(nèi)的巖粉等雜質(zhì)沖到孔外，沖洗的標準是回水清凈為止。洗孔的方法一般采用灌漿段在不起拔鉆桿的情況下，可利用鉆桿通入大流量水流（鉆桿底端距段底不得大于50 cm），從孔底向孔外沖洗的方法進行。也可采用孔口封閉的方法進行，即先安裝孔口裝置，再進行洗孔，達到結(jié)束標準后，再連接灌漿管路。

5）裂隙沖洗

灌漿的過程就是把水泥漿液灌入基巖的裂隙，所以裂隙的沖洗質(zhì)量直接關(guān)系到巖層裂隙的可灌度，結(jié)束的標準是在規(guī)定的壓力下回水清凈為止并持續(xù)一段時間，裂隙沖洗壓力一般為灌漿段灌漿壓力的80%，也可以根據(jù)工程實際情況進行微調(diào)。該值若大于1 MPa時，采用1 MPa。

6）壓水試驗

壓水試驗的目的是在灌漿段未灌之前測量滲流量，然后通過公式Lu=Q/（P×L）來求得透水率（用Lu表示），以此來預(yù)估判斷巖層的吸漿量的大小，為后序制漿灌漿的開灌水灰比、漿液變化、灌漿時間以及計劃使用水泥量等參數(shù)提供參考性依據(jù)。公式中L為灌漿段段長，通過人工測尺測量，數(shù)字相對固定。流量Q和壓力P通過流量傳感器和壓力傳感器傳輸數(shù)據(jù)至灌漿記錄儀，按照規(guī)定的間隔時間連續(xù)記錄保存，所以數(shù)據(jù)的精確度與傳感器的材料質(zhì)量有著密切關(guān)系，要求傳感器必須有廠家的生產(chǎn)許可證、合格證以及使用說明書，更需要有第三方檢測機構(gòu)對設(shè)備精確度和靈敏度的檢測報告，并定期進行率定。

另外，流量和壓力的觀測數(shù)值也與灌漿泵的性能有著密切關(guān)系，要求灌漿泵優(yōu)先選用多缸柱塞式，它不但具有足夠的排漿量，而且還有穩(wěn)定的工作性能，在工作中，不會因為排漿量的忽大忽小而影響觀測數(shù)值的失真。

壓水試驗的方法有兩種，分別是單點法和五點法，目前工程中運用較多的是單點法。壓水試驗數(shù)量一般為總段數(shù)或者總孔數(shù)的10%，簡易壓水試驗可以結(jié)合裂隙沖洗進行。

壓力P 為灌漿段灌漿壓力的80%，該值若大于1 MPa 時，采用1 MPa。流量Q 是在相應(yīng)的壓力下，按照規(guī)定的間隔時間每3～5 min 測一次壓入量，連續(xù)四次讀數(shù)一般呈規(guī)律性遞減或者趨于穩(wěn)定，在各項設(shè)備工作穩(wěn)定的情況下，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相對比較穩(wěn)定，原則上不允許進行調(diào)整，以免數(shù)據(jù)失真。流量Q 觀測數(shù)據(jù)中若最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1 L/min 時，灌漿段壓水試驗完成，取最終值作為計算值。

7）制漿、灌漿

漿液拌制材料一般采用純水泥漿液居多，由水泥和水組成，水泥為普通硅酸鹽水泥，品質(zhì)符合GB175標準，強度等級可為42.5 或以上，水可用來自工程附近的水源，水質(zhì)只要符合拌制混凝土對水質(zhì)的要求均可。

漿液拌制機械一般采用分散制漿，選用高速制漿機拌制，它具有攪拌速度快且漿液均勻等優(yōu)點。制漿機必須采用雙桶或及以上設(shè)備，容量根據(jù)工程實際情況進行確定，一般情況下分為兩攪同時攪拌，一攪用于拌制漿液，二攪通過灌漿泵及灌漿管路輸送到灌漿段，一攪與二攪之間必須采用符合規(guī)格的過濾篩進行過濾。

每桶水泥漿液自開始攪拌到灌入孔內(nèi)的時間應(yīng)不超過4 h。施工中可以根據(jù)壓水流量Q值，初步判斷灌漿段的吸漿量，以此來概略計算出水泥用量，從一定程度上來講可以減少水泥的不必要浪費。所以，壓水流量Q值對漿液的用量有著指導(dǎo)性參考依據(jù)。

帷幕灌漿方式一般采用孔底循環(huán)式，方法可以采用孔口封閉或自上而下分段卡塞進行灌漿，施工技術(shù)參數(shù)按照規(guī)范要求或試驗結(jié)果確定。對于基巖初始段無混凝土墊層，灌漿過程中的灌漿壓力要逐級慢升壓，在升壓過程中，必須對灌漿孔周圍進行詳細的檢查，細小裂隙的漏漿用棉砂或海帶進行嵌縫處理，對于稍寬的的基巖裂縫用木屑封堵后再對木屑與巖縫的接觸面進行處理，漿液濃度要高，有利于裂隙的盡快封堵。另外還要注意一點，當基巖面以下2～3 段灌漿完成后，基巖表面裂隙中的水泥漿液均能達到終凝，一定要將嵌縫使用的材料人工進行清除，必須保證基巖內(nèi)無任何雜物。

8）機械、人工封孔

全孔灌漿完成，用0.5 比級的濃漿以全孔灌漿封孔的方法進行封孔，目的是將全孔范圍內(nèi)的稀漿或積水置換出來。封孔壓力為：若采用自上而下分段卡塞灌漿，可采用全孔平均灌漿壓力或者2 MPa；若采用孔口封閉法時，可采用該孔最大灌漿壓力，封孔灌漿時間可為1 h。

孔口封閉灌漿最后一段以0.5 比級的水泥漿液灌漿結(jié)束，該灌漿孔則不進行機械封孔。

機械封孔完成，孔內(nèi)漿液由于凝固收縮、析水、沉淀等因素，會造成孔口段一定范圍內(nèi)存在空腔，該空腔需要人工用水泥砂漿或環(huán)氧樹脂砂漿等材料進行填充密實，并將孔口壓抹平整。

接觸段灌漿不進行機械封孔，只進行人工封孔。原因在于，混凝土墊層加上基巖第一段的孔深最多不超過3 m，人工用稍長的木棍就能將封堵材料對該孔深封填密實。

9）混凝土墊層澆筑

混凝土墊層澆筑按施工圖紙以及相關(guān)規(guī)范要求進行。

10）混凝土與基巖接觸段灌漿

接觸段鉆灌按本工藝流程進行。接觸段灌漿一是改善混凝土與基巖接觸面的力學性能，二是對基巖初始段進行補灌。

基巖灌漿是在無混凝土墊層的情況下進行，灌漿過程中基巖面有裂隙且外露，初始段灌漿使用設(shè)計壓力極有可能使嵌縫裂隙使用的材料或多或少頂出，不利于裂隙封堵，另外孔口封閉裝置始終卡在基巖面以下20～50 cm，該部分孔深從未進行灌注。為彌補這一缺陷，接觸段灌漿壓力要達到設(shè)計第一段灌漿壓力的140%，原因在于：一是初始段灌漿設(shè)計壓力本身較低，抬高壓力根本不會造成混凝土抬動；二是能夠使水泥漿液與基巖內(nèi)已形成水泥結(jié)石面有良好的融合。

11）質(zhì)量檢查

帷幕灌漿檢查孔應(yīng)鉆取芯樣，每起一次鉆均應(yīng)計算獲得率，通過芯樣可以直觀的看到裂隙灌漿效果。

檢查孔壓水試驗多數(shù)采用單點法進行，時間為該部位灌漿結(jié)束14 d 以后，采用自上而下分段鉆進，分段阻塞（栓塞卡在試驗段以上至少50 cm，以防漏壓），分段壓水試驗。

5 質(zhì)量控制

1）基巖灌漿孔位與接觸段灌漿孔位盡可能重合，這樣可以在進行接觸段灌漿時對基巖初始段進行補灌。

2）基巖段鉆孔與灌漿按分序加密原則進行，這樣可以減少串孔串漿，以及增加地層密實性，可以逐序提高灌漿壓力。

3）基巖初始段裂隙沖洗壓力盡可能大一些，一是可以將建基面表層裂隙中的雜物有效的沖出，二是有利于直觀的看到細小裂隙的存在，并進行有效的封堵。

4）接觸段灌漿壓力要比基巖初始段灌漿壓力高，這樣可以使兩次灌漿有效的融合。

5）基巖段全孔灌漿完成后，一定要將裂隙嵌縫材料進行清除，必須保證基巖內(nèi)無任何雜物。

6）射漿管距段底不能大于50 cm，這樣能充分保證漿液在灌漿段內(nèi)循環(huán)，不發(fā)生沉淀。灌漿段長5～6 m 為宜。

7）隨時監(jiān)測各個灌漿技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)異常，立即查明原因并采取有效的措施。

8）其他質(zhì)量控制措施。

6 結(jié)語

帷幕灌漿優(yōu)化后的工藝流程在臨汾古縣五馬水庫混凝土面板自密重力壩11 號壩段得到了成功應(yīng)用。施工中先完成基巖段灌漿，待混凝土墊層澆筑完成后，在對接觸段進行補灌。這樣，比計劃灌漿完工日期提前了90 d，節(jié)省成本投入38 700 元，同時檢查孔各段的壓水試驗呂容值均小于5 Lu，滿足設(shè)計要求。

所以，在大壩整體填筑工期緊的情況下采用該工藝流程，可具有施工安排靈活的特點。局部壩段簡化了混凝土抬動監(jiān)測和基巖第一段灌后待凝工序、避免了與大壩填筑相互干擾，人員和機械能夠連續(xù)作業(yè)，窩工現(xiàn)象大幅度降低局面、取消了局部壩段混凝土墊層達到一定強度后才能進行灌漿的技術(shù)性暫停、可以提前完成灌漿，使大壩填筑進度加快，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。