论文部分内容阅读
【摘 要】 在水库蓄水运行中，大坝渗漏给大坝结构、渗流稳定安全造成了严重威胁。在水利工程施工中，作为一种即经济又可行的方法之一，帷幕灌浆技术发挥着一定的作用。帷幕灌浆主要是对防渗墙底部基岩实施防渗处理，对减小大坝渗漏问题发挥着重要作用。但该部分属于隐蔽工程，控制施工过程的难度较大，稍有不慎则会导致工程质量，所以，应做好灌浆施工中的施工方案设计，对每一道工序实施严格控制。
【关键词】 水利工程；帷幕灌浆；施工技术
引言：
作为一种极为有效的防渗技术，帷幕灌浆技术中运用地质钻机设备，通过对地层的处理实施钻孔，从而构成一道帷幕形钻孔。运用水泥浆向被处理的钻孔内实施高压灌注，水泥浆沿着地层分析向实施深入渗透，当水泥浆有凝固出现滞后，钻孔内的水泥浆柱和周围会被水泥浆渗透并有土体凝结，从而形成一道密实的防水帷幕，使水流向灌浆地层处的渗透现象得到有效防止。
1.工程概况
某水库大坝坝顶高程200.00m，在高程189—185m之间为全—强风化片麻岩，风化层厚约2.00m，岩芯呈泥状和3—5cm破碎块状，左坝肩地层岩性为弱风化—微风化花岗片麻岩，应作防渗处理措施。水库除险加固工程大坝防渗，采取封闭式帷幕灌浆，孔底按相对花岗片麻岩以下3m控制，位置为0+000至0+120段，灌浆孔布置在大坝轴线上下游两侧各49个孔，距坝轴线均为0.75m，孔距2.50m，呈梅花形布置，造孔总进尺2283.40m。
2.大坝帷幕灌浆防渗处理设计
该水库建成蓄水以来，坝体、坝基、坝体与坝基、坝肩的接触带渗漏，且漏水量随时间的推移有逐渐加大的趋势，严重影响水库灌溉效益和大坝安全。故应对坝基、坝肩、坝体与坝基、坝肩的接触带进行防渗处理。针对大坝渗漏情况及漏水原因分析，经多方案比较，本次除险加固采取对坝基和左、右坝肩岩体采取帷幕灌浆防渗治理；对坝体和坝体与基岩的接触带采取充填灌浆治理。
2.1测试与研究
为了保证帷幕灌浆的质量，施工时对爆破参数、岩石质点振动、声波变化、吸水率变化等项目进行测试，进行分析研究，使爆破得到有效控制，使补灌深度一定大于破坏深度。初步设想，除按有关规范严格施工和检查验收外，还计划作以下几项测试和研究：（1）监控爆破。除限制单响药量外，对一定深度下岩石的质点振动速度进行监测和定量限制地段作为压水试验检查的重点；#测岩石声波波速和波速变化。把声波波速和变化作为常规测试项目，初步判断岩石受爆破破坏的深度；（2）期望建立质点振动速度、声波波速（或变化）；吕荣值（或变化）三者之间的关系。
除按规范布置检查孔作压水试验外，还应用质点振动、波速等测试项目量测更多的点，不使受破坏的地段被漏灌，确保帷幕灌浆的质量。由于三者的敏感程度不同，加之岩石的不均匀性，其相关性很难预计，只是一种设想，将通过试验检验。
2.2防渗标准
经大坝安全复核现场实测，坝体浸润严重，大坝背水坡坝脚一线及左坝肩渗水。大坝渗漏严重影响大坝安全，应对大坝和坝基、坝肩岩体进行帷幕灌浆处理，以提高坝体、坝基、坝肩的防渗能力。该坝属低坝，按低坝的防渗标准，帷幕下限的坝基岩石的透水率（q≤5.0Lu）→为准。
2.3帷幕线布置
帷幕线沿坝轴线布置，单排孔，孔距2.0m，帷幕线向左右两岸延伸15—20m，帷幕线长76.234m，共39孔。右岸超过溢洪道6个孔，至612.524m地面高程；左岸超过坝体8个孔，至612.648m地面高程。帷幕灌浆孔在坝体范围内兼作补强灌浆。
2.4帷幕深度与型式
帷幕底界深入相对不透水层（q≤5L一段5.0m。平面上左右两岸接校核洪水位高程（599.79m），左岸帷幕底界高程595.615m。左岸至河床帷幕底界高程595.615—572.207m，河床至右岸帷幕底界高程572.207—599.317m，帷幕灌浆有效进尺620.7m，平均孔深15.9m。
2.5帷幕灌浆材料及灌浆压力
帷幕灌浆材料基岩内采用425号普通硅酸盐水泥，水泥细度要求能通过80→m方孔筛的筛余量不人于5%。坝体采用薪土水泥灌注，水泥重量占总重量的15%—20%o该坝属低坝，根据本坝的实际情况建议坝体灌浆压力控制在0.OS—0.20MPa，坝体与基岩接触带为0.080.2MPa，基岩内灌浆压力控制在1.5MPa以内，灌浆压力可在灌浆试验的基础进行调整。总之，既要达到灌浆日的，又不破坏坝体和基岩。
3.帷幕灌浆施工方法
3.1工艺流程
孔位放样→孔位复核→钻机就位→钻机校正→孔段钻进→孔深测量→钻孔冲洗→灌浆→第一次灌浆结束→复灌→封孔。
3.2成孔质量控制
帷幕灌浆孔采用Ф110的回转钻机钻孔，孔身尽量保持垂直，孔斜偏差控制在孔深的1.50%以内；孔壁冲洗采用孔口敞开，孔底导水法冲洗，控制水压不能过大，以免造成塌孔，孔口回清水10min，冲洗总时间不少于20min，孔内残存的沉积物厚度≤10cm。
3.3灌浆技术控制要点
帷幕灌浆按分序的原则进行，选用自下而上灌浆法，阻浆塞封闭在灌浆段段顶以上0.50m处、浆液孔内循环，分段施灌，灌浆过程中严格控制时间、深度、段长及压力，测定浆液密度，保持管路畅通。
（1）水灰比。灌浆水灰比采用5：1，3：1，2：1，1：1，0.80：1，0.60：1。浆液容重为12.70}15.70kN/m3，粘度达到30s以上。
（2）制浆。制浆材料应按规定的浆液配合比计量，计量误差应小于5.0%。水泥等固相材料宜采用质量（重量）称量法计量。制浆过程要严格控制投料量、掺合料及外加剂，各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，并作好记录。 纯水泥浆液的拌制时间，使用高速制浆机时应大于30s；使用普通搅拌机时应大于3min。浆液在使用前应过筛，浆液自制备至用完的时间不宜大于4h。拌制细水泥浆液和稳定浆液时，应使用高速搅拌机并加入减水剂。细水泥浆液自制备至用完的时间宜少于2h。
集中制浆站宜制备水灰比为0.5：1的纯水泥浆液，加料误差应<5.0%，输浆流速1.4～2.0m/s，输浆压力0.2～1.0MPa，各灌浆地点应测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。浆液温度保持在5～40℃，低于或超过此标准的视为废浆。
（3）变浆。灌浆浆液由稀到浓逐渐变换，变浆标准为某一比级浆液注入量达300L以上，或灌浆时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著变化时，变浓一级；当注入率>30L/min时，可越级变浆。变浓浆液必须经监理认可，对浆液比重定时检测。
（4）灌浆方法
按分序加密的原则进行，分Ⅲ序，先进行Ⅰ序孔，然后Ⅱ序孔，最后进行Ⅲ序孔施工。采用自上而下分段灌浆法，灌浆塞应阻塞在该灌浆段段顶以上0.5m处，防止漏灌。各灌浆段灌浆结束后一般可不待凝，但在灌前涌水、灌后返浆或遇其他地质条件复杂情况，则应待凝，待凝时间应根据设计要求和工程具体情况确定。
每灌浆段采用5.0m长度，可适当调整；在岩石条件较好、渗透性较弱的地区，段长可长些，但不得大于10.0m；灌浆段的长度因故超过10.0m，对该段应采取补救措施；在岩石破碎、裂隙发育、渗漏严重的地区，段长缩短至3.0—4.0m。
射浆管距离孔底≤0.5m。灌浆压力应尽快达到设计压力值（灌浆压力为0.6—0.9MPa，Ⅰ序孔采用小值，Ⅱ、Ⅲ序孔采用大值），当注入率较大或易于抬动的部位应分级升压，但最大压力值不允许超过每段规定的极限压力值，而且灌浆过程中不允许降压。
（5）终孔。在规定压力下，注入率<0.40L/min，继续注30min或≤1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束。经验收合格的灌浆孔才能进行封孔。
（6）压力。随着灌浆浆液浓度由稀到浓逐级变换，灌浆压力逐步加大至设计压力，压力表规格宜为最大控制压力的1.50—2.00倍，达到最大控制压力继续灌注时间～30min。
3.4灌浆材料及制供浆
一是水：灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求；二是水泥：灌浆用水泥采用新鲜的同一强度等级的水泥。灌浆采用P.O32.5普通硅酸盐水泥；三是灌浆浆液采用现场临时简易制浆站集中拌制（湿法制浆），水泥浆自制浆站至灌入孔内时间≤4h，否则，弃之。
3.5封孔。灌浆孔灌浆结束，采用压力注水泥浆封孔。
4.帷幕灌浆施工技术中存在的问题和措施
4.1灌浆中断
在灌浆施工中，由于堵塞、机械故障、输浆管破裂以及停电等因素导致灌浆过程中出现的中断现象。其预防措施主要包括以下几种：对满足施工标准要求的输浆管材进行使用，且在施工过程中，应对连接牢固、堵塞现象以及无破损问题实施经常检查。促使灌浆泵的性能和施工需要得到满足，最最大灌浆压力作用下，进行长时间的持续操作，并落实施工中的保养，在完成每次灌浆之后，对灌浆泵的清洗做到详细操作，及时校正压力表，从而将施工的预期目标得以实现。
4.2串浆
在灌浆施工中，有时会产生浆液从其他钻孔或地下裂缝内流出的现象，并流向帷幕设计范围以外，引发串浆问题出现。在治理串浆问题时，应运用以下内容进行操作：同时对串浆孔和灌浆孔进行灌注；运用灌浆泵在每个孔洞位置进行设置，开展灌注施工；在串浆孔漏浆的上方位置对灌浆塞实施安装，从而实现封堵严密。
4.3漏浆
在灌浆施工过程中，由于有较多缝隙及较大灌浆压力存在，从而导致过大的浆液注入率现象发生，往往会有大量漏浆出现。漏浆治理的主要措施包括以下内容：运用低压甚至自流式的灌浆方式对灌浆压力降低，直至逐渐填满缝隙，并使流动性降低后，再使灌浆的压力得到慢慢提升；限制进浆量，使其控制在小于30L/min～40L/min，并运用浓浆实施关注，直到有明显减少的进浆量出现后再使灌浆的压力实施慢慢提升。在长时间内，当岩层出现大量进浆现象时，还可采用间歇灌浆的方法，开展一段时间的关注后即停止灌浆。当浆液有一段时间凝结形成后即可进行灌注施工。
4.4固管
在泥浆灌注的过程中，当浆液与凝结条件相满足时，则会导致孔壁与射浆管形成胶结，从而产生固管问题。固管的防治主要有以下几方面内容：在灌浆施工中，运用回旋式孔口封闭器，会有经常上下活动和灌浆管转动出现；对回浆浓度和回浆量进行经常观察，确保回浆管内一直存在15L/min的回浆量存在，并当具有过多回浆失水现象时，应及时稀释浆液。
5.结束语
随着水利工程建设规模的不断扩大，帷幕灌浆技术在大坝防渗中的运用将会变得越来越广泛。在大坝帷幕灌浆施工中，必须结合工程实际，做好各阶段、各工序的施工措施以及施工方法，加强施工过程的控制以及检查和验收工作，从而对帷幕灌浆施工质量进行保证。
参考文献：
[1]李守华.高海拔冰川推移体地层帷幕灌浆施工技术[J].低碳世界，2014，15：115-117.
[2]李建坤.帷幕灌浆在水库除险加固中的应用[J].湖南农机，2014，07：167-168.
[3]朱文俊.浅析帷幕灌浆在浆砌石坝中的应用研究[J].江西建材，2014，13：134-135.
【关键词】 水利工程；帷幕灌浆；施工技术
引言：
作为一种极为有效的防渗技术，帷幕灌浆技术中运用地质钻机设备，通过对地层的处理实施钻孔，从而构成一道帷幕形钻孔。运用水泥浆向被处理的钻孔内实施高压灌注，水泥浆沿着地层分析向实施深入渗透，当水泥浆有凝固出现滞后，钻孔内的水泥浆柱和周围会被水泥浆渗透并有土体凝结，从而形成一道密实的防水帷幕，使水流向灌浆地层处的渗透现象得到有效防止。
1.工程概况
某水库大坝坝顶高程200.00m，在高程189—185m之间为全—强风化片麻岩，风化层厚约2.00m，岩芯呈泥状和3—5cm破碎块状，左坝肩地层岩性为弱风化—微风化花岗片麻岩，应作防渗处理措施。水库除险加固工程大坝防渗，采取封闭式帷幕灌浆，孔底按相对花岗片麻岩以下3m控制，位置为0+000至0+120段，灌浆孔布置在大坝轴线上下游两侧各49个孔，距坝轴线均为0.75m，孔距2.50m，呈梅花形布置，造孔总进尺2283.40m。
2.大坝帷幕灌浆防渗处理设计
该水库建成蓄水以来，坝体、坝基、坝体与坝基、坝肩的接触带渗漏，且漏水量随时间的推移有逐渐加大的趋势，严重影响水库灌溉效益和大坝安全。故应对坝基、坝肩、坝体与坝基、坝肩的接触带进行防渗处理。针对大坝渗漏情况及漏水原因分析，经多方案比较，本次除险加固采取对坝基和左、右坝肩岩体采取帷幕灌浆防渗治理；对坝体和坝体与基岩的接触带采取充填灌浆治理。
2.1测试与研究
为了保证帷幕灌浆的质量，施工时对爆破参数、岩石质点振动、声波变化、吸水率变化等项目进行测试，进行分析研究，使爆破得到有效控制，使补灌深度一定大于破坏深度。初步设想，除按有关规范严格施工和检查验收外，还计划作以下几项测试和研究：（1）监控爆破。除限制单响药量外，对一定深度下岩石的质点振动速度进行监测和定量限制地段作为压水试验检查的重点；#测岩石声波波速和波速变化。把声波波速和变化作为常规测试项目，初步判断岩石受爆破破坏的深度；（2）期望建立质点振动速度、声波波速（或变化）；吕荣值（或变化）三者之间的关系。
除按规范布置检查孔作压水试验外，还应用质点振动、波速等测试项目量测更多的点，不使受破坏的地段被漏灌，确保帷幕灌浆的质量。由于三者的敏感程度不同，加之岩石的不均匀性，其相关性很难预计，只是一种设想，将通过试验检验。
2.2防渗标准
经大坝安全复核现场实测，坝体浸润严重，大坝背水坡坝脚一线及左坝肩渗水。大坝渗漏严重影响大坝安全，应对大坝和坝基、坝肩岩体进行帷幕灌浆处理，以提高坝体、坝基、坝肩的防渗能力。该坝属低坝，按低坝的防渗标准，帷幕下限的坝基岩石的透水率（q≤5.0Lu）→为准。
2.3帷幕线布置
帷幕线沿坝轴线布置，单排孔，孔距2.0m，帷幕线向左右两岸延伸15—20m，帷幕线长76.234m，共39孔。右岸超过溢洪道6个孔，至612.524m地面高程；左岸超过坝体8个孔，至612.648m地面高程。帷幕灌浆孔在坝体范围内兼作补强灌浆。
2.4帷幕深度与型式
帷幕底界深入相对不透水层（q≤5L一段5.0m。平面上左右两岸接校核洪水位高程（599.79m），左岸帷幕底界高程595.615m。左岸至河床帷幕底界高程595.615—572.207m，河床至右岸帷幕底界高程572.207—599.317m，帷幕灌浆有效进尺620.7m，平均孔深15.9m。
2.5帷幕灌浆材料及灌浆压力
帷幕灌浆材料基岩内采用425号普通硅酸盐水泥，水泥细度要求能通过80→m方孔筛的筛余量不人于5%。坝体采用薪土水泥灌注，水泥重量占总重量的15%—20%o该坝属低坝，根据本坝的实际情况建议坝体灌浆压力控制在0.OS—0.20MPa，坝体与基岩接触带为0.080.2MPa，基岩内灌浆压力控制在1.5MPa以内，灌浆压力可在灌浆试验的基础进行调整。总之，既要达到灌浆日的，又不破坏坝体和基岩。
3.帷幕灌浆施工方法
3.1工艺流程
孔位放样→孔位复核→钻机就位→钻机校正→孔段钻进→孔深测量→钻孔冲洗→灌浆→第一次灌浆结束→复灌→封孔。
3.2成孔质量控制
帷幕灌浆孔采用Ф110的回转钻机钻孔，孔身尽量保持垂直，孔斜偏差控制在孔深的1.50%以内；孔壁冲洗采用孔口敞开，孔底导水法冲洗，控制水压不能过大，以免造成塌孔，孔口回清水10min，冲洗总时间不少于20min，孔内残存的沉积物厚度≤10cm。
3.3灌浆技术控制要点
帷幕灌浆按分序的原则进行，选用自下而上灌浆法，阻浆塞封闭在灌浆段段顶以上0.50m处、浆液孔内循环，分段施灌，灌浆过程中严格控制时间、深度、段长及压力，测定浆液密度，保持管路畅通。
（1）水灰比。灌浆水灰比采用5：1，3：1，2：1，1：1，0.80：1，0.60：1。浆液容重为12.70}15.70kN/m3，粘度达到30s以上。
（2）制浆。制浆材料应按规定的浆液配合比计量，计量误差应小于5.0%。水泥等固相材料宜采用质量（重量）称量法计量。制浆过程要严格控制投料量、掺合料及外加剂，各类浆液必须搅拌均匀，测定浆液密度和粘滞度等参数，并作好记录。 纯水泥浆液的拌制时间，使用高速制浆机时应大于30s；使用普通搅拌机时应大于3min。浆液在使用前应过筛，浆液自制备至用完的时间不宜大于4h。拌制细水泥浆液和稳定浆液时，应使用高速搅拌机并加入减水剂。细水泥浆液自制备至用完的时间宜少于2h。
集中制浆站宜制备水灰比为0.5：1的纯水泥浆液，加料误差应<5.0%，输浆流速1.4～2.0m/s，输浆压力0.2～1.0MPa，各灌浆地点应测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调制使用。浆液温度保持在5～40℃，低于或超过此标准的视为废浆。
（3）变浆。灌浆浆液由稀到浓逐渐变换，变浆标准为某一比级浆液注入量达300L以上，或灌浆时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著变化时，变浓一级；当注入率>30L/min时，可越级变浆。变浓浆液必须经监理认可，对浆液比重定时检测。
（4）灌浆方法
按分序加密的原则进行，分Ⅲ序，先进行Ⅰ序孔，然后Ⅱ序孔，最后进行Ⅲ序孔施工。采用自上而下分段灌浆法，灌浆塞应阻塞在该灌浆段段顶以上0.5m处，防止漏灌。各灌浆段灌浆结束后一般可不待凝，但在灌前涌水、灌后返浆或遇其他地质条件复杂情况，则应待凝，待凝时间应根据设计要求和工程具体情况确定。
每灌浆段采用5.0m长度，可适当调整；在岩石条件较好、渗透性较弱的地区，段长可长些，但不得大于10.0m；灌浆段的长度因故超过10.0m，对该段应采取补救措施；在岩石破碎、裂隙发育、渗漏严重的地区，段长缩短至3.0—4.0m。
射浆管距离孔底≤0.5m。灌浆压力应尽快达到设计压力值（灌浆压力为0.6—0.9MPa，Ⅰ序孔采用小值，Ⅱ、Ⅲ序孔采用大值），当注入率较大或易于抬动的部位应分级升压，但最大压力值不允许超过每段规定的极限压力值，而且灌浆过程中不允许降压。
（5）终孔。在规定压力下，注入率<0.40L/min，继续注30min或≤1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束。经验收合格的灌浆孔才能进行封孔。
（6）压力。随着灌浆浆液浓度由稀到浓逐级变换，灌浆压力逐步加大至设计压力，压力表规格宜为最大控制压力的1.50—2.00倍，达到最大控制压力继续灌注时间～30min。
3.4灌浆材料及制供浆
一是水：灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水要求；二是水泥：灌浆用水泥采用新鲜的同一强度等级的水泥。灌浆采用P.O32.5普通硅酸盐水泥；三是灌浆浆液采用现场临时简易制浆站集中拌制（湿法制浆），水泥浆自制浆站至灌入孔内时间≤4h，否则，弃之。
3.5封孔。灌浆孔灌浆结束，采用压力注水泥浆封孔。
4.帷幕灌浆施工技术中存在的问题和措施
4.1灌浆中断
在灌浆施工中，由于堵塞、机械故障、输浆管破裂以及停电等因素导致灌浆过程中出现的中断现象。其预防措施主要包括以下几种：对满足施工标准要求的输浆管材进行使用，且在施工过程中，应对连接牢固、堵塞现象以及无破损问题实施经常检查。促使灌浆泵的性能和施工需要得到满足，最最大灌浆压力作用下，进行长时间的持续操作，并落实施工中的保养，在完成每次灌浆之后，对灌浆泵的清洗做到详细操作，及时校正压力表，从而将施工的预期目标得以实现。
4.2串浆
在灌浆施工中，有时会产生浆液从其他钻孔或地下裂缝内流出的现象，并流向帷幕设计范围以外，引发串浆问题出现。在治理串浆问题时，应运用以下内容进行操作：同时对串浆孔和灌浆孔进行灌注；运用灌浆泵在每个孔洞位置进行设置，开展灌注施工；在串浆孔漏浆的上方位置对灌浆塞实施安装，从而实现封堵严密。
4.3漏浆
在灌浆施工过程中，由于有较多缝隙及较大灌浆压力存在，从而导致过大的浆液注入率现象发生，往往会有大量漏浆出现。漏浆治理的主要措施包括以下内容：运用低压甚至自流式的灌浆方式对灌浆压力降低，直至逐渐填满缝隙，并使流动性降低后，再使灌浆的压力得到慢慢提升；限制进浆量，使其控制在小于30L/min～40L/min，并运用浓浆实施关注，直到有明显减少的进浆量出现后再使灌浆的压力实施慢慢提升。在长时间内，当岩层出现大量进浆现象时，还可采用间歇灌浆的方法，开展一段时间的关注后即停止灌浆。当浆液有一段时间凝结形成后即可进行灌注施工。
4.4固管
在泥浆灌注的过程中，当浆液与凝结条件相满足时，则会导致孔壁与射浆管形成胶结，从而产生固管问题。固管的防治主要有以下几方面内容：在灌浆施工中，运用回旋式孔口封闭器，会有经常上下活动和灌浆管转动出现；对回浆浓度和回浆量进行经常观察，确保回浆管内一直存在15L/min的回浆量存在，并当具有过多回浆失水现象时，应及时稀释浆液。
5.结束语
随着水利工程建设规模的不断扩大，帷幕灌浆技术在大坝防渗中的运用将会变得越来越广泛。在大坝帷幕灌浆施工中，必须结合工程实际，做好各阶段、各工序的施工措施以及施工方法，加强施工过程的控制以及检查和验收工作，从而对帷幕灌浆施工质量进行保证。
参考文献：
[1]李守华.高海拔冰川推移体地层帷幕灌浆施工技术[J].低碳世界，2014，15：115-117.
[2]李建坤.帷幕灌浆在水库除险加固中的应用[J].湖南农机，2014，07：167-168.
[3]朱文俊.浅析帷幕灌浆在浆砌石坝中的应用研究[J].江西建材，2014，13：134-135.