龙潭水库帷幕灌浆施工质量管控技术探讨

邓贵方

（中山市南方水电工程有限公司）

1 引言

由于灌浆形成防渗帷幕对于水库类工程建设项目来说有着十分重要作用，随着技术的进步，目前的帷幕灌浆设计与施工技术已十分完善，灌浆材料可灌性越来越好，设计灌浆压力越来越高，灌浆设备也越来越先进等正趋于可行性、合理性和先进性发展。然而，帷幕灌浆技术在实际运用中，因为内帷幕灌浆没有灌好、没有管理到位导致工程试运行不成功、装不住水而进行补灌甚至多少次补灌的项目不少，也有的项目因此降低标准运行。帷幕灌浆项目最终造价一般都会超出合同价较多。因此，业内人士普遍认灌浆是最难以管控的项目，更是业主最担心的项目，可能的话尽量采用别的方案代替，如防渗墙等。应加强对帷幕灌浆施工质量管控技术的研究，确保灌浆过程和灌浆施工质量。

2 工程概况

中山市三乡龙镇潭水库位于三乡镇西南面，水库集雨面积2.67km2，总库容128.94万m3，是一座集防洪、灌溉、供水为一体的小（1）型水库；根据现行国家等标准《防洪标准》（GB50201-2014）和水利标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）的相关规定，中山市三乡镇龙潭水库工程等别为Ⅳ等，水库工程规模为小（1）型水利工程，工程主要水工建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。

中山市三乡龙镇潭水库位于三乡镇西南面，大坝位置处于东经113°23′26″、北纬度 22°19′54″，距三乡镇约 3km，水库集雨面积 2.67km2，总库容128.94万m3，是宗以防洪、灌溉、供水为一体的小（1）型水库。

根据现行国家等标准《防洪标准》（GB50201-2014）和水利标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）的相关规定，中山市三乡镇龙潭水库工程等别为Ⅳ等，水库工程规模为小（1）型水利工程，工程主要水工建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。

参考《中山市水利工程防洪（潮）标准》（2003年），水库大坝正常运用设计洪水标准采用50年一遇（P=2%），非常运用校核洪水位采用1000年一遇（P=0.1%）。

2010年，通过对水库大坝开展安全鉴定工作发现，水库现存主要问题为坝体及坝基渗漏。具体问题为：部分坝体渗透系数和填筑压实度等指标达不到规范要求，对土坝渗流有不利影响；坝基渗漏量大；下游左侧坝脚反滤体失效，淘沙严重影响下游右侧消能工出口左边墙底部有大量渗水。鉴于项目实际，故采用帷幕灌浆施工技术解决上述问题，结合大坝水文地质剖面图，帷幕灌浆底部深入岩体中等透水带底线以下3m，最大灌浆深度为17.64m，顶部高出强风化岩层顶线0.5m；帷幕灌浆与防渗墙共轴线，布置一排，孔距1.5m，共121孔，钻孔总长度3225.64m，灌浆总长度为1439.56m。

3 帷幕灌浆施工工序的质量管控

3.1 帷幕灌浆钻孔

3.1.1 施工工序

（1）帷幕灌浆按照钻孔、洗孔、压水、灌浆循环方式进行，最后封孔。此次工程采用单排帷幕灌浆孔，孔间距1.50m，共121个孔，先Ⅰ序后Ⅱ序再Ⅲ序，分三序孔施工，自上而下分段灌浆。

（2）钻孔放样：结合施工设计图纸对帷幕灌浆边线或中线进行测量放样，再用钢尺放出灌浆孔位置。并应测出各个孔的高程。

3.1.2 钻孔

灌浆孔宜采用回转式钻机钻进，适用于较高的坝体，目前常用的回转钻机有处理深度100m、150m、300m等立轴式液压回转钻机。灌浆前，根据灌浆设计所确定的孔位，安装钻机后进行钻孔。造孔时用一钢管做环，用机械或人力将导管插入。本工程钻孔要求采用干式造孔，不得采用清水循环钻进。偏斜不得大于孔深的2%。

采用自上而下分段成孔，开钻孔径约为120mm，终钻孔径≥70mm，钻至强风化接触面顶板后，下入110mm套管把基岩与坝体隔开，更换成大于70mm的金刚石钻头进行钻进，直至钻至终孔。

钻孔中注意事项：当钻进过程中发生卡钻现象时，继续保证冲洗液的灌入，同时采用扭转或向上拉的方式进行处理；钻进时要及时对钻孔倾斜度进行测量，发现偏斜超过误差允许时，采用跳级换径的方法进行纠斜；钻至设计深度（孔底最大允许偏差值不超过住25m）后，等待灌浆过程中，应对孔口进行加盖保护。

3.1.3 钻孔冲洗

灌浆孔在灌浆前应进行钻孔冲洗，采用压力水进行裂隙冲洗，直到回水清净为止。冲洗压力可为0.2～0.4MPa孔顶取小值，孔底取大值。用80%的压力水从孔底向孔外对钻孔进行冲洗，当冲洗水回流恢复洁净超过10min，钻孔内沉积厚度＜20cm时，说明钻孔冲洗合格。

3.1.4 注水试验方法及试验的基本原理

（1）注水试验方法

本次试验采用钻孔成井常水头注水试验。

（2）基本原理

钻孔常水头注水试验是野外测定土层渗透性一种比较常用的方法之一。其基本原理是：用一定的压力（水压高程）作用证，根据注入稳定水量多少反映土层的渗透能力的大小，根据规程的公式进行计算求出土层的渗透系数。

（3）试验工作程序及计算

本次试验采用钻孔成井注水试验。其试验流程为：试验段清水钻孔卡取岩芯→冲洗钻孔→下管卡止水栓塞→观测稳定地下水位→正式注水→稳定流量的正误判断→松塞提管→完成。按下式计算出大坝土层的综合渗透系数K。

3.1.5 压水试验方法及试验的基本原理

（1）压水试验方法

本次试验采用钻孔成井常水头注水试验。

（2）基本原理

钻孔压水试验是野外测定岩层渗透性一种比较常用的方法之一。其基本原理是：用栓塞将钻孔隔离出一段长度的孔段，并向该孔段压水，根据压水与流量的关系确定岩体渗透特性的一种原位渗透试验。

（3）试验工作程序及计算

本次试验段为强风化砂岩（坝基帷幕）及全风化砂岩层为主，属于稳定的均质体，采用钻孔成孔压水试验。其试验流程为：试验段清水钻孔卡取岩芯→冲洗钻孔→下置止水栓塞→观测稳定地下水位→安装仪器等压水设备→正式压水→压力和流量观测→松塞提管→完成。按下式计算出隔离段的透水率。

3.2 灌浆施工质量管控

3.2.1 灌浆材料

坝段采用42.5R普通硅酸盐水泥进行帷幕灌浆。浆液配比：集中拌和和站配置0.5：1级浆液，由高速搅拌机拌制。浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.7：1、0.5：1 等 6 个比级，开灌水灰比 5：1，具体根据生产性试验确定。灌浆浆液浆浓度按照由稀到浓，逐级变换。

3.2.2 灌浆方法

帷幕灌浆方式采用自上而下分段灌浆法，灌浆段长度为5m，如遇到特殊情况可适当缩短或延长，但段长不超过10m。灌浆采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。灌浆时，在盖板混凝土孔段和相邻已灌段底以上0.5m处塞上灌浆塞，同时相邻的2个次序孔间保持3个灌浆段的间隔高差。

3.2.3 灌浆段长划分及灌浆压力

灌浆接触段段长为2.0m，以下每段长度为5.0m；灌浆时，为了使灌浆压力尽快达到设定的压力值，当对灌浆率大的接触段进行灌浆时采用分段升压，避免因浆液流串过远而发生抬动破坏。其帷幕灌浆段长及压力值见表1。

表1 灌浆段长及灌浆压力

3.2.4 灌浆结束标准和封孔方法

灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1Lmin后，继续灌浆30min，可以结束灌浆。

灌浆结束后，应使用水灰比为0.5：1的浆液置换孔内稀浆或积水，采用“全孔灌浆封孔法”封孔。

3.2.5 特殊情况处理

灌浆过程中发生串浆时，应阻塞串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔，冲洗，而后继续钻进或灌浆。如注入率不大，且串浆孔具备灌浆条件，可一泵一孔同时灌浆。

灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：

①应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。

②恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注；如注入率较中断前减小较多，应逐级加浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减小很多，且在短时间内停止吸浆，则应采用取补救措施。

3.3 灌浆质量检查

灌浆检查孔压水试验应在该部灌浆孔结束14d后进行，灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行试验。在帷幕中心线上、岩石破碎、断层、大孔隙等以及地质复杂部位，注入量大的孔段附近等灌浆检查孔进行压水试验，其检查孔的数量为灌浆总孔数的10%，结果发现：检查孔压水试验透水率为0.05L/（min·m·m），满足要求。灌浆质量压水试验检查，检查孔接触段及其一下段的合格率应100%，其余各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中，灌浆质量可认为合格。否则应由建设单位同设计、施工单位商定处理方案。

4 帷幕灌浆施工的综合管控措施

4.1 全面加强工程建设管理

针对帷幕灌浆施工作业现有质量与安全风险，需在明确项目法人、设计单位和监理单位等职责的基础上，通过加强建设管理的方式，保证水利水电工程质量与进度；在帷幕灌浆作业阶段，采取升压法对灌浆孔进行清洗与检查，以保证灌浆质量；完成帷幕灌浆作业后，通过压水试验来检验灌浆孔是否能达到水利水电工程技术标准，以免出现泄压问题而影响项目的保水性能等。

4.2 加强施工质量监督管理

开展水利水电工程帷幕灌浆施工作业，应督促施工人员严格按照灌浆施工工艺与规范进行施工。工程管理人员要做好质量监督管理，强化施工人员的质量意识，约束自身的施工操作行为，从根本上加强施工质量的把控；质量监督管理人员可采取定期巡查与抽查结合的方式，联合设计单位、建设单位和试验检测单位等做好帷幕灌浆工程的质量检查工作，重点检查灌浆施工和混凝土温度控制，对于巡检过程中发现的质量问题，要督促相关部门及时落实整改工作，严格控制施工质量。

5 结语

在帷幕灌浆施工完成后，对龙潭水库进行单元验收，质量评定为合格；经过一段时间的观察和检测，证明龙潭水库帷幕灌浆施工质量可靠，防渗效果明显，完全达到了设计预期。由此可见，龙潭水库帷幕灌浆施工作业的开展，要严格按照帷幕灌浆施工技术要点与标准，开展标准化施工，加强施工质量的把控，落实各项质量管理规范，提升工程质量管理水平与效率。

[1]仲深意.断层破碎带帷幕灌浆施工质量控制[J].水利水电技术，2013，44（7）：77～78.

[2]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2012）[S].北京：中国电力出版社，2012.

[3]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）[S].北京：中国水利水电出版社，2014.

[4]邱集煦.水利工程中帷幕灌浆施工工艺探究[J].内蒙古水利，2010（6）.[5]孙钊.大坝基岩灌浆[M].北京：中国水利水电出版社，2004.