浅谈岩溶水库帷幕灌浆工程施工管理控制要点

王太银，陆广良，杨 胜

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵阳 550002）

1 帷幕灌浆含义及目的

帷幕灌浆是将水泥、粉煤灰、水泥黏土混合等浆液灌入土层或岩体中的孔隙、裂隙、岩溶空腔，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程，属于重要隐蔽工程。

其目的主要有：

1）减少渗漏损失，保证水库能正常发挥效益，其标准因河流大小、水库规模而异，一般要求渗漏量大于河流多年平均流量的3%~5%时，需进行防渗处理。

2）降低渗透压力，防止渗漏影响工程的安全，如坝基、坝肩、边坡稳定、厂房浸水防潮等。

2 先导孔的作用

在我省岩溶水库中，尤其是利用洼地、地下暗河成库的水库，其主要靠防渗帷幕拦水，帷幕灌浆分部工程施工质量显得更为重要，而先导孔布设为了核对或补充勘探资料，尽可能准确地掌握帷幕灌浆线路区地质情况，特别是对设计帷幕边界（底限、端点）进行验证与确认，以便有针对性的灌浆，为下一步灌浆工作提供铺垫和指导。

3 先导孔施工过程常见问题

在水利建设实施过程中，容易疏忽如下问题：

3.1 压水试验

规范规定压水试验的压力不应大于灌浆施工时该孔段所使用的最大灌浆压力的80%，且≤1.0MPa。现场人员为操作方便，压水试验压力往往直接读取压力表压力，为灌浆压力的80%，但未考虑水柱压力，当考虑水柱压力时，就远超了该孔段灌浆压力的80%，且＞1MPa。

压水试验前，应先观测孔内水位情况，根据其水位与试验段的位置关系，计算出其水柱压力，压水时通过三通调节压力表压力，当压力表压力稳定后，方能测读压力、流量等数据；使压力表显压力+水柱压力≤该孔段灌浆设计压力×80%。

此外，压力表、水表及控制闸阀不宜距试验孔太远，除了压力表、水表不易控制（读取数据）外，管路漏水和压力的损失也不易控制；应在孔口增设三通，安装压力表、水表，就近方便控制。

3.2 压水试验段长

在压水试验资料中，常见试验段均为5.0m的整数。而实际操作中，试验段很难取到整数，因为残留岩心、泥浆等，影响试验段长，底部钻杆+花管长度≠5.0m。

试段长度宜为5m左右，但在断层破碎带、裂隙密集带、岩溶洞穴等的孔段应根据具体情况确定试段长度，即根据孔内地质条件，通过调整底部钻杆长度，上下调节栓塞位置，使得栓塞处于一个相对完整的孔壁段，达到良好隔水效果；由此可以看出工作管长度为一个固定值，下部钻杆和残留岩心（泥浆）的长度为可变值。因此试验前需复核孔深，得出残留岩心（泥浆）等长度，底部钻杆长度+工作管（花管）长度+残留岩心（泥浆）长度＝试验段长，试验段长往往不会是5.0m的固定值[1]。

3.3 压水试验成果计算

1）在压水试验资料中，因读数疏忽，未在压入流量的稳定时就开始测读数据，流量不稳定导致差值波动大，连续4次读数中最大值与最小值之差＞最终值的10%且最大值与最小值之差远＞1L/min，造成计算结果不合规。

规范要求在稳定的压力下每3~5min测读一次压入流量，连续4次读数中最大值与最小值之差＜最终值的10%，或最大值与最小值之差＜1L /min，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值；在实际操作中，需在压力表压力稳定后，先试读流量，当流量基本稳定后，再进行试验测读工作。

2）压水计算成果未考虑水柱压力，造成计算结果偏大，尤其是压水压力较小，而钻孔水位深，水柱压力较大时，对压水成果影响大。

式中q为试段透水率，Q为压入流量，P为作用于试段内全压力，L为试段长度；P1压力表读数，P2水柱压力，Pf为压力损失。因压力表、水表、三通在孔口布设，Pf可忽略不计；所以P=P1+P2×0.01h（MPa），h为压力起算零线（m）。

①当地下水位在试段以上时，压力起算零线为地下水位线；②当地下水位在试段以下时，压力起算零线为通过试段中点的水平线；③当地下水位在试段以内时，压力起算零线为通过地下水位以上的试段中点的水平线。

例如，试验段为孔深25~30m，当钻孔水位hw分别为24m，32m，28m时，则依次对应：

①hw=24m，水柱压力P2=24×0.01=0.24MPa；②hw=32m，水柱压力P2=25+0.01（30-25）/2=0.275MPa；③hw=28m，水柱压力P2=25+0.01（28-25）/2=0.265MPa。

若该段压水表压力为0.3MPa，则计算时不考虑水柱压力时，计算结果基本会翻倍。

3.4 压水试验止水效果分析

在某次抽检中发现，钻探岩心取样显示试验段岩体完整，无溶孔、溶隙、裂隙等发育，但压水结果偏大。经旁站复核发现，压水试验3~5min后，孔口开始返水，说明止水效果未满足要求，分析为钻杆接头（未扭紧）、栓塞部位（栓塞长度不足，现场检查栓塞球仅5个）漏水，漏水量达0.5L/s，导致q增大；经现场指导，放置钻杆时在钻杆接头部位缠好止水胶带或麻丝，增加栓塞球（栓塞长度不小于8倍钻孔直径，增加至8个栓塞球）后，取得较好效果[2]。

在压水试验操作中，可以通过实测孔内水位，压水过程需监测外管水位，检测止水效果，如在钻杆接头部位缠好止水胶带或麻丝，增加栓塞球的基础上，依然发现外管水位明显上升，应采取在栓塞处包裹干海带加压止水等止水措施或调整底部钻杆长度（使栓塞处于在比较完整的孔壁部位），止水达到要求后（压水时管外水位无明显上升），读取的数据才能作为该试验段孔壁岩体透水性的评判依据[3]。

3.5 先导孔钻孔下限

在检查先导孔压水试验统计资料时，部分钻孔终孔段吕荣值较大，未满足设计防渗标准，但未按设计要求加深，深入防渗下限1~2段。

1）终孔段基岩透水率应满足设计防渗标准，否则施工方应根据监理指示加深至满足标准为止。

2）终孔段遇性状较差、规模较大的破碎带等地质缺陷时，应加深钻孔至穿过该地质缺陷5m以上。

4 灌浆过程常见问题

4.1 孔斜控制

钻孔应采取可靠的防斜措施，保证孔向准确，孔斜值应控制在允许范围内。垂直孔或顶角＜5°的钻孔，其孔底偏差值不得大于钻孔孔底最大允许偏差值表1的规定：

表1 钻孔孔底最大允许偏差值表

在检查中常出现因钻进过程未作防斜纠偏处理，造成孔深时钻进困难甚至无法钻进，亦或深孔帷幕底部偏移过大，形成犬牙状，不能形成良好封闭帷幕，而造成水库运行中蓄水不理想的情况。

钻孔过程中应首先平整修建钻场，钻场地基应坚实，钻探设备应固定在连成一体的基台上，安装应做到稳固、周正、水平，保证钻机平台的水平。每5m进行一次孔斜测量，形成测斜记录，尤其应注意控制上部20m范围内的钻孔偏差，如果偏差超出最大允许偏差的，应及时采取纠偏等补救措施；如处理无效时，应报废原孔，重新钻孔。

4.2 未发现异常或发现异常不上报

在实施过程中，常因工人疏忽等原因，遇到溶洞未发现；或者根据不同的承包模式，选择性的进行隐瞒、漏报或不上报（按进尺承包还是按耗灰量承包，溶洞的处理耗费大量人力物力），未经讨论研究处理方式私自处理，草草结束灌浆，进而错失重要渗漏通道的处理，造成水库运行中蓄水不理想或蓄不了水的情况。帷幕灌浆工程是一项重要隐蔽性工程，质量的好坏直接影响工程的使用，况且灌浆结束后无法直观判断其质量，而且灌入量也难以控制。如果发生质量问题，还得重新查找、揭露、处理，会造成返工等非常大的损失。

为了避免资源的浪费和当事人双方的损失，保证工程的质量和工程顺利完成；需加强现场质量管理，加强现场管理人员、记录人员、操作人员与管理班子的联系；要求施工班组对异常点进行异常汇报机制，严防少灌、漏灌，管理人员需做到对防渗帷幕质量心中有底。可在实施过程执行发现异常及时汇报和奖励机制，对瞒报、漏报执行处罚机制，避免发生质量事故。

5 其他在稽查过程常见问题

5.1 设备定期校验或检定

设备的第三方检测主要涉及水表、压力表、灌浆自动记录仪以及其他监测试验仪表，应定期进行校验或检定，保持计量值准确；需要进行定期校验或检定，形成校验或检定报告备查。尤其是灌浆自动记录仪应经有关部门鉴定和率定，校准测记灌浆压力、注入率和水灰比。使用过程中应按厂家要求放置干燥剂，并定期更换，以防电子元件受潮。经率定的灌浆自动记录仪与传感器，仪器不能互用，换用时必须重新率定。

5.2 皮带、链条等设备的转动、传动部位应安设防护装置

在水利建设项目稽察中，若发现设备转动、传动裸露部分未安设防护装置，则为较重问题；各种施工设备、机具传动与转动的露出部分，如传动带、开式齿轮、电锯、砂轮、接近于行走面的联轴节、转轴、皮带轮和飞轮等必须安设拆装方便、网孔尺寸符合安全要求的封闭的钢防护网罩或防护挡板或防护栏杆等安全防护装置。

5.3 用电设备-电压器保护围栏

施工变电所周围设有高度不低于 2.0m 的实体围墙或围栏， 围栏上端与垂直上方带电部分的净距，不得＜ 1.0m。

6 其他工程经验

6.1 参建各方建立交流机制

参建各方加强管控，对施工现场作好有效沟通交流，建立有效沟通交流机制；施工单位在施工期间发生岩溶异常带、岩溶异常孔段、压水异常带（段），及时整理资料，汇报参建各方；便于各方及时了解施工进度、程序、方法和工艺；施工过程中异常现象；及时进行动态设计。

6.2 重视物探工作在灌浆工程中的应用

物探，是勘查的重要手段之一。孔壁成像探测是采用专业仪器，运用成像技术，将探头置入钻孔内进行拍摄及观察，通过摄影资料直观识别地层岩性、岩土结构、孔壁空洞、夹层、节理裂隙、破碎带、地下水位等地质现象。其就像给人做胃镜一样，可以让测点更接近岩溶洞穴、溶隙、裂隙等勘探对象，从而大大增加勘探精度，让采集到的信息能更加精准地刻画出探测对象的本来面目。

物探承担着为勘探开发提供第一手精准地下地质资料的职责，被誉为地质家的“眼睛”，钻孔的钻进过程发现有较大的掉钻现象，借助于物探手段，在先导孔进行孔壁摄影工作，取得成果进一步验证钻探成果，查明岩溶规模，及时提供基础数据给参建各方作方案决策，通过现场共同研究、制定“一孔一策”灌浆方案，在遇到岩溶洞穴、大型空腔时，制定投沙、碎石或其他材料，个别钻孔采用待凝达30多次，反复扫孔、压水、复灌，方能起压，达到岩溶处理的目的。

6.3 建立计量台帐

严格监管帷幕灌浆材料的进量、用量，建立完善灌浆耗材计量台账，对每个灌浆孔段的材料实际用量进行现场旁站，现场计量，现场签证。尤其是异常孔段的灌浆耗材，需加强计量管理工作。

7 总 结

帷幕灌浆工程过程控制要点，其核心任务是通过先导孔准确地掌握帷幕灌浆线路区地质情况，特别是对设计帷幕边界（底限、端点）进行验证与确认，在查明岩溶在帷幕灌浆线路区区分布情况及发育规律，通过针对性的工程处理措施，达到成库蓄水目的。文章依次介绍了先导孔压水试验容易疏忽的试验压力、试验段长、试验成果计算、试验止水效果等问题；帷幕灌浆施工中容易疏忽的孔斜控制、孔内异常少灌漏灌等问题；水利建设项目稽察中容易疏忽的设备校验检测、安全防护装置、用电设备的防护等问题；同时也介绍了在成功案例中较好的帷幕灌浆管理经验。为提升现场管理人员的水平提供参考。