帷幕灌浆技术在坝基防渗处理中的应用

卢国璋

摘要：帷幕灌浆技术是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。文章结合某水利枢纽工程实例，通过对电站坝基帷幕灌浆施工效果的分析研究，阐述了在复杂地质条件下，利用帷幕灌浆的技术措施处理坝基防渗问题，供参考借鉴。

关键词：帷幕灌浆；水工建筑；坝基防渗；工艺控制；

Abstract: The curtain grouting technology is the primary means of hydraulic structures foundation seepage control plays an important role in ensuring the safe operation of hydraulic structures. In combination with a water control project instance, on the analysis of the dam foundation curtain grouting effect on technical measures to deal with seepage preventing problems in complex geological conditions, the use of curtain grouting, for references.

Keywords: grouting curtain; hydraulic construction; foundation seepage control; process control;

中图分类号：TV52文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力[1]。20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用[2]。

一、工程概况

水利枢纽是一座以发电为主，结合航运，兼顾其他综合利用的水电枢纽工程，坝址距上游枢纽坝址41.35km，距下游河口24km，为该河道开发的最末一个梯级。坝址以上控制集雨面积为18261km2，多年平均流量为580m3/s，多年平均径流量为182.9亿立方米，设计洪水流量19400m3/（sP=2%），校核洪水流量27100m3/s（P=0.2%），多年平均悬移质年输沙量246.7万吨，水库正常蓄水位18.5m，相应库容1.078亿立方米；右岸厂房右岸船闸枢纽总体布置方案（16孔溢流坝，堰顶高程6m），电站装机3×2MW，年利用小时数3957h，多年平均发电量237.4GW·h；船闸按通航1+2×120t级船队及300T单船设计；本项目帷幕灌浆工程分布在右岸接头土坝段、门库坝段、一期溢流坝段、河床式水利枢纽主机间、安装间和航运工程闸首和闸室等部位，帷幕灌浆工程量3320m。

二、工程地质概况

坝址区地貌为侵蚀、剥蚀低山地貌，右岸为一级阶地。河谷呈宽“U”字型，两岸地形不对称。土坝布置在右岸冲积一级阶地及剥蚀的低山丘陵坡地上，坝肩发育有一条冲沟横切山坡；坝基地质构造简单，未发现有圈套的断裂构造分布，冲积粉质黏土或砂砾石层均能满足坝基承载力要求；坝基渗漏主要表现冲洪积层渗漏、中等透水岩体的一般渗漏和沿裂隙密集带的集中渗漏。厂房地基在2#背斜的核部，岩体较为破碎，构造裂隙发育，但规模较小，主要为短小的裂隙，为弱～中等透水。通航建筑物的上引航道渠底大部分位于一级阶地上，阶地厚为11.5～19.8m；上闸首地质构造复杂，处在2#背斜的核部，岩层产状变化较大，裂隙较发育。闸室及下闸首地质构造简单，岩层呈单斜结构，裂隙较发育，但规模较小，延伸不长。下引航道地质构造较复杂，处在2#向斜的核部，岩层产状变化较大，裂隙较发育。

三、灌浆试验施工

灌浆试验选在土坝的上游段，试验段长7m，混凝土厚度2.6～3.3m，该段坝前水深2m，共布置5个灌浆钻孔，孔距分别为2m及1.5m，分为3序次采用孔口封闭循环灌浆法施工，孔口管埋入混凝土1.5m。灌浆段长度:第1段2m，第2段3m，第3段及以后均为5m最后一段可适当加长，但不超过8～9m。由于坝基岩体软弱、风化、节理裂隙发育，坝前水深小，灌浆压力为0.2～0.5MPa。

Ⅰ序孔的平均透水率为30.8Lu，单米注入水泥量为2.714kg/m。II序孔的平均透水率为10.7Lu，为Ⅰ序孔的34.7%，单米注入水泥量为90.7kg/m，为Ⅰ序孔的41.7%。III序孔的平均透水率为6.13Lu，为II序孔的57.3%，单米注入水泥量为32.7kg/m，为II序孔的36%，符合基岩灌浆的一般规律。检查孔位于透水率大、吸浆量大多次冒浆、串浆的第11、12号钻孔之间，混凝土与基岩接触面有水泥结石，厚3～5mm，胶结紧密。压水试验共作10段，透水率为0.4～1.8Lu，全部达到设计要求。

试验段灌浆成果表明，坝基的岩体风化较强烈，节理裂隙较发育，透水率大。Ⅰ序孔孔深38～48m，透水率达11～34Lu，小于等于5Lu的深度大为增加；混凝土与基岩接触面透水率大、吸浆量大、多次冒浆。

试验成果资料表明：

（1）孔距2m是合适的，能达到设计要求；

（2）防渗帷幕应适当加深；

（3）首先进行混凝土以下2m接触段的首段灌浆，达到灌浆结束标准后，下入孔口管，用水泥固结，待凝48h，再进行以下段灌浆，效果较好。

四、帷幕灌浆施工工艺流程

帷幕灌浆采用自上而下分段钻进，分段灌浆，孔内循环的灌浆方法。混凝土与基岩接触段岩石段长≤2m，单独灌浆并待凝，以下灌浆段长5～6m。在断层、破碎带地质条件地区缩短灌浆段长并待凝。

1 造孔施工。造孔是灌浆工程中极为重要的一环，成孔的质量及进度直接关系着整个灌浆工程的质量及进度[3]，必须严格控制成孔质量。

（1）安装钻架、摆放钻机。在确定灌浆孔位后做好标记，清理平整场地，然后铺地板、方木搭制钻探平台，钻机安装要稳固、周正。摆放钻机要保持天车、主动钻杆、灌浆孔中心3点成1线，然后准备开钻；

（2）试车、开钻。安装完毕后，启动动力设备进行试车，包括钻机、供水供电系统，待所有设备均运转正常后进行开钻；

（3）钻进工艺。本次灌浆造孔对于坝基础部分、先导孔和检查孔，施工中采用Φ59mm金刚石钻头进行基岩部分的钻孔。每次钻孔前都要认真检查所有的钻杆及钻具、主动钻杆和钻杆接手等，不准使用弯曲变形的钻杆、钻具，各部位接头要接牢，各部位接头和管材要保持良好同心度。金刚石钻进成孔间隙小，钻头水口窄，需要较大的泵压和中等泵量才能产生强制冷却和冲洗作用。

2 裂隙冲洗及压水试验。帷幕灌浆在钻孔结束后，采用由导管通入大流量高压水流从孔底向孔外冲洗的方法冲洗孔壁，钻孔冲洗拟采用单孔冲洗，直至回水澄清后，再继续冲洗10min，且总的时间要求不少于30min，串通孔不少于2h，底残渣不超过20cm。一般部位的裂隙冲洗压力采用同段灌浆压力的80%。

压水试验在裂隙冲洗后进行，本次灌浆选择10%的灌浆孔做先导孔，并在Ⅰ序孔中选择。先导孔应进行压水试验，压水试验采用单点法，压力采用同段灌浆压力的80%，且不大于1MPa。简易压水时间为20min，每3～5min测读1次压入流量，取最后的流量作为计算流量。

3 灌浆施工。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。而采用自下而上分段灌浆法时，继续灌注时间相应减少为30min和60min，灌浆即可结束。灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，当回浆变浓时，换用与进浆相同比级的新浆液进行灌注。若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。

4 封孔。灌浆结束采用全孔灌浆封堵法封孔：全孔灌浆结束后，用0.5∶1的水泥浆置换孔内浆液并取出所有灌浆管后0.5∶1的水泥浆纯压30min，压力为最大灌浆压力，并做好灌记录。

五、结论

该水利枢纽防渗工程经帷幕灌浆处理后，下层灌浆洞洞基本保持干燥，未发现有严重的渗水现象，灌浆质量较好。为前蓄水、按时发电做出了应有贡献。目前水库已蓄水并达到发电要求水位，大坝下游及边坡周围没有出现大的渗水情况。大坝帷幕灌浆施工是成功的，达到了该工程的防渗要求。

参考文献

[1]陈德汉，夏远玲，李志华．大西江水库溢洪道帷幕灌浆工程[J]．黑龙江水专学报，2006，（3）.

[2]孙鑫．深孔帷幕灌浆孔斜成因与处理[J].水利科技与济，2008，（1）.

[3]韩伟．浅析堤坝防渗加固技术的发展动态[J].水利科技经济，2008，（5）.

[45] 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》.