帷幕灌浆在水电站基础处理中的应用

刘涛

（中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川 成都 611130）

水力发电是我国电力生产的重要形式，具有环境污染小、经济效益高的突出优势。有研究显示，到2019年，我国水电装机容量达35640万kW·h,同比2018年，水电装机容量增长了1.2%。水电工程建设中，水电站基础处理质量直接关系着水电设施的安全性和水电生产效率；基于此，有必要进行水电站基础的防渗处理。目前，帷幕灌浆在水电站基础处理中的应用较多，现就帷幕灌浆技术的应用要点展开分析。

1 帷幕灌浆技术的应用原理和优势

1.1 帷幕灌浆技术的应用原理

帷幕灌浆技术是灌浆工程建设的一种重要形式，其主要是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，继而形成具有连续性的阻水帷幕，以此来达到减小渗流量和降低渗透压力的目的。水电站基础施工中，帷幕灌浆多是按照测量放线、钻孔定位、钻进成孔、压水实验、灌浆待凝、终孔的流程进行施工。通过这些环节的处理，能形成地下基础防渗墙，继而实现地下水通道的有效封闭和封堵。

1.2 帷幕灌浆技术的应用优势

作为一种全新化的水泥浇灌技术，帷幕灌浆技术在水电站基础处置中的应用不断深入。帷幕灌浆技术的实用性极为突出，这与其技术操作简单、应用环境较多具有较大关系，通过帷幕灌浆技术进行基础处理，能形成一个较为完整的防水层，对整个水利工程的建设质量具有深刻影响。同时在帷幕灌浆施工中，施工人员会对水利工程现场、水流速度、水流量及周围的情况进行精准测量，并由此形成数据分析报告，确保了帷幕灌浆施工的规范性和连续，而且确保了水电站建设应用的安全性。

2 帷幕灌浆在水电站基础处理中的技术要点

2.1 测量放线

测量放线是帷幕灌浆施工的基础，同时也是提升水电基础施工质量的关键。现阶段，水电站工程项目测量放线主要是通过全站仪来完成的；对于全站仪应用、测量精度管理应满足DL/T5173-2003、GB50026-2007等技术规范的要求。在实际测量中，通过全站仪检查施工控制网点有无破坏位移，同时对资料成果偏差、控制网加密等项目进行检测，可提供较为可靠、精准的控制点，为下阶段的钻孔施工和灌浆施工创造有利条件。

2.2 钻孔清孔

帷幕灌浆施工中，回转式钻机的应用较多，在钻头选择中，除金刚石、硬质合金外，钻粒钻头也是较为常见的应用形式。水电站基础帷幕施工的钻头需要根据施工现场岩石的情况和图纸设计情况进行选择。实际钻孔中，为避免钻孔倾斜，需注意以下要点：其一，做好机械的安装就位和开孔工作，要求钻杆短且直，通式立轴卡盘对中性能突出，严禁立轴晃动。其二，注意钻进技术参数的设计，减少孔壁参数，若采用钻粒钻进时，还应注意投沙方法及投沙量的控制。其三，为进一步提升钻孔质量，应注重多项指标的系统管理（见表1）。

表1 帷幕灌浆技术钻孔指标控制

水电站施工多是通过水来清除孔内的杂质，以此来确保孔内清洁度。在冲孔中，要将孔内沉积的岩屑、岩粉等污物彻底清除；若清理后还有杂质，则需要进行二次清洗。清洗孔内杂质时，需对水体的水压进行精确控制，通常水洗压力需保持在1MPa作用，值得注意的是，风洗钻孔也是当前较为常用的一种钻孔清洁方式，其要求处理时的风压控制在0.5MPa。

2.3 压水实验

压水实验多在清孔结束后进行，具体实验操作中，从第一个钻孔开始实验；施工人员需要将导管深入到钻孔的内部，然后对导管内的水压进行调整，然后逐一开展各个孔的水压测试。通常压水实验中的水压保持在灌浆压力的80%，同时水压维持时间多控制在20min，该过程中，需按照间隔5min的要求，进行水压记录。在开展压水实验时，需确保压水实验满足《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》的要求，现阶段，单点法压水实验的应用较多，在具体实验中，透水率（q）不仅与压入量（Q）有关，而且受作用于试验段内全压力（P）和试段长度（L）的直接影响，透水率关系可表达为：

2.4 灌浆封孔

灌浆施工水电站帷幕灌浆技术应用的重点；在灌浆前，先应进行灌浆浆液性能的管理， 要求所有的浆液具有较强的可灌性和结石性。研究表明，浆液的这些性能不仅受水灰比、密度、吸水率的影响，而且与黏度、屈服强度、凝结时间密切相关。譬如，就浆液水灰比而言然，常见的浆液水灰比包含6类，其分别为1:0.5，1:0.8，1:1，1:2，1:3和1:5；浆液透水率不同，则水灰比也有较大差异，如水电站工程中，若透水率大于9lu，则多会将水灰比控制在1:2；而对于透水率小于5lu的浆液，其水灰比多设计为1:5。值得注意的是，水泥系混合浆料含有其他掺合料和外加剂时，还需要进行室内浆液性能试验（见图1），同时在施工阶段，为确保浆液性能良好，往往还需要进行温度、漏斗黏度等要素的控制和管理。

图1 室内浆液性能试验

现阶段水电工程基础施工中，帷幕灌浆技术的灌浆工艺包含多种形式，其中，循环式基岩灌浆法是较为常用的一种灌浆形式。循环式基岩灌浆法能是的水泥灌浆设备和钻孔底部保持在50cm作用，在具体操作中，施工人员需按照由孔底至外部的要求依次浇灌。目前，水电站工程帷幕灌浆孔有两排，其中主孔多在副孔的上游侧，就副帷幕孔而言，其灌浆孔深度约为主帷幕孔的1/2。在灌浆中，对于灌浆段全长小于6m的钻孔，采用一次全孔灌浆方式，而当灌浆孔的长度超过6m时，需按照自上而下分段灌浆的方式进行处理，在施灌中，应注意灌浆压力、涉及防渗标准、灌浆上限的系统管理，最后还应注重灌浆结束标准条件的控制。

完成灌浆作业后，需要对钻孔进行密封处理，现阶段，分段式压力灌浆是帷幕灌浆技术下灌浆孔密封作业的主要方式，能有效地钻正钻孔的密封程度，避免外部水深入到钻孔内部。

3 帷幕灌浆在水电工程基础处理项目中的应用

3.1 项目概况

某水电站为地区水利枢纽，除发电功能外，其还具备防洪、供水、航运等多项职能。电站的正常存蓄水为315m，存储容量为2.30×108m3，为进一步提升该水电站的发现效率，本水电站的装机容量不断能增大，目前，装机总容量为150MW，多年平均发电为7.10×108kW·h。现阶段，本水电站采用碾压式混凝土重力坝，受诸多因素的影响，坝体基岩的透水性较大，需进行水电站基础处理。本次处理中，采用帷幕灌浆技术进行坝体基础处理，重点实施地下水通道的堵塞和封闭。

3.2 帷幕灌浆技术的具体应用

本水电站发电应用过程中，各建筑物基础基本都建于灰岩角砾岩弱风化带岩体上，同河床溢流坝及排沙底孔段坝踵处位于质胶结砾岩、砂砾岩上，使得坝体基岩的透水性较大，不仅影响了水电站基础设施应用的安全性，而且对发电的效率造成较大影响。基于此，本项目采用帷幕灌浆技术进行坝体基础处理，在实际处理中，重点进行以下要点把控：其一，本项目采用全孔浓灌注施工技术，在施工中，注意屏浆、待凝措施的管理，保证钻孔内注浆模式。其二，项目部分空位存在涌水问题，对此，通过加深、加排的方式进行帷幕灌浆技术应用过程的创新优化，保证注浆效率和质量。其三，对于存在挤压破碎问题的地区，实施复合灌浆，同时增加辅助帷幕，防止水电站岸坡坝段变形。通过这些方式不仅保证了地下水通道的堵塞和封闭质量，而且确保了水电站多种服务职能的有效发挥，综合效益极为突出。

4 结语

帷幕灌浆技术对于水电站基础处理质量具有深刻影响。新时期，人们只有充分认识到帷幕灌浆技术的应用原理和优势，然后深化骑在水电站工程基础处理中的应用，并加强测量放线、钻孔清孔、压水实验、灌浆密封等要点环节的技术管理，这样才能有效地提升帷幕灌浆技术应用水平，提升水电站基础处理质量，继而确保水电设施应用的安全性、稳定性，满足人们对于电力资源的生产及应用需要。