论文部分内容阅读
【摘要】 在水电站导流上游围堰防渗灌浆施工中，推出了不少的新型施工技术措施，高压漩喷防渗施工技术等，本文结合工程实际，针对某水电站的漩喷实验及防渗施工现场的最佳试验施工参数进行研究，進一步减少了施工工序和施工步骤，取得了较好的施工效果，确保了水电站主体工程的施工进度。
【关键词】 水电站；导流上游围堰；防渗灌浆；施工技术
作为水电站施工重要部分的导流上游围堰需要采用各种防渗处理方式和方法进行处理。而从目前中小型水利水电枢纽工程的施工现状及试运行过程可以看出，对于上游围堰的防渗处理措施及施工工艺仍未达到预期目标，因此有必要对上游导流围堰的防渗处理施工工艺进行总结整理，结合小型水利水电枢纽工程的现状提出适用性更高的防渗施工技术。
一、我国已投用水电站工程导流围堰的病险情况总结及原因分析
在我国七八十年代，曾经兴起兴修水利水电设施的热潮，而进入九十年代，由于政府的鼓励措施，在云南、贵州、广西等省份自治区开展了大面积的小型水电站布点。经过对广西范围内的小型水电站实地考察，可以发现水电站工程比较集中的病险情况有以下几种：①坝体、坝基及导流渠围堰多有渗漏、产生了渗透性破坏。渗透性破坏是水电站工程最为主要的问题，一般分为有地基渗透、坝体渗透及导流渠开裂渗漏等。②水工建筑物老化、年久失修，淤积现象严重；③设备维护困难、机组发电效率低；④防洪标准低，达不到现行的设计标准及规范要求。
这些情况部分属于可以进行修复或者维护消除的病险情况，而部分情况则无法消除。这不仅造成水利水电枢纽工程无法正常运行发电，也不能发挥其除险抗洪的效应，面临洪涝灾害时甚至有决堤危险，严重威胁到下游人民的生命财产安全，因此针对这些情况，急需因地制宜采用加固方案进行水电站坝址及上游围堰的除险加固处理。
二、水电站导流上游围堰防渗灌浆及其施工特点
水电站导流上游围堰的防渗灌浆一般会出现在两种状态下，一种是新建的水电站，在进行蓄水过程及渠外水抽汲之前进行的上游围堰加固措施。一种是在水电站的维护维修及病险相处理过程中，对水电站导流上游围堰进行加固处理。根据不同的坝型、坝基和施工情况，应该因地制宜地采取不同的处理方法。而灌浆技术根据施工部位及施工工艺的不同，又分为劈裂灌浆、高压喷射灌浆、坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
1、劈裂灌浆和裂缝局部灌浆
对于一些施工质量较差而且年久失修的坝体及导流围堰，出现了上下游贯通的横缝时，就必须采用全线的劈裂灌浆，对坝体和导流围堰进行一次性除险修复。而针对裂缝的局部灌浆，是在已经存在裂缝或者可能存在裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群，通过对裂缝灌浆及点位灌浆的方式，加强坝体的稳固性和稳定性，对施工质量问题进行消除。这种方式是针对施工缺陷或者病险问题的局部补救。
2、高压喷射灌浆
高压喷射灌浆防渗相对于其他的灌浆处理方式，按照目前的施工工艺水平及应用情况，高压喷射灌浆技术是应用最为广泛、效率最高的一种防渗模式。而针对项目情况采用的改良方式高压喷射灌浆技术，成为施工技术应用的新型课题。
3、控制性灌浆
控制性灌浆施工工艺是从基础二次灌浆援引而来，其技术要求高，掌握难度大，需要对灌浆的位置及深度进行计算和核准，主要运用与无法排空的导流围堰基底位置及坝基位置的防渗施工。
三、高压喷射灌浆技术施工的实施要点
水电站导流围堰高压喷射防渗灌浆施工，一般分为上、下游围堰及纵向围堰三个部位。在新建水电站施工中，这三个部位由于蓄水及导流要求的不同一般会分开进行施工。在上游围堰高压喷神防渗灌浆施工之前，为了确定孔距、压力等施工参数，选择在预施工位置进行为期7天的施工试验。
1、施工前必须进行高压喷射试验，以取得相应的参数数据。
根据现场施工情况，施工单位应结合设计单位提出的数据，选择不同的预留孔距进行分组布置，一般而言，会预留0.8m、1.0m、1.2m和1.5m等分3组布置，每组4个桩，待防渗墙强度达到规范要求后通过开挖检查，分析墙体成型质量，观察桩体之间搭接效果，根据最佳效果来确定实际施工所需要孔距。
2、高压漩喷试验数据的取得及校核
在试验完成之后，应遵循以下措施获取相应的喷射数据：①对点位进行开挖检查，测量灌浆影响半径，搭接厚度，孔斜情况等参数。②测量防渗体桩孔合理的施工孔距。③通过钻孔取芯或开挖直观检查分析，选取较好的一组核对其施工试验数据作为高压喷射施工最佳施工参数，包括水、气浆压与流量、漩转速及提升速度，浆液水灰比施工技术参数。④针对最佳测试数据进行二次校核，确认结果后作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
3、高压喷射灌浆现场施工流程确认
高压喷射灌浆施工工艺流程为：测量放孔→钻机就位开孔→钻进到设计深度→终孔、测孔深→下入护壁泥浆或特制PVC管并起拔套管→高压喷射台车就位→孔口试喷→下高压喷射管→喷浆、提升→高压喷射结束→孔口地面陷坑回填→械清洗移至下一孔位。
4、高压喷射防渗灌浆施工步骤
①钻孔：根据现场地质情况选用采用风动钻机套管跟进钻孔或用回转地质钻机成孔，选定部分序孔作为先导孔，划分层位，其深度大于墙体深度。为了保证钻机的稳固和孔斜度，必须保证钻机或高压喷射台车就位后，其立轴或转盘与孔位中心对齐。所有机具施工就位施工前，必须经过技术人员及监理人员检查确认。钻至设计深度后，采用强风清孔，验收合格下入特制PVC管护壁，液压拔管机起拔套管，对孔口采取措施进行妥善防护。钻孔过程中，如果发生钻进速度骤变，返渣特性变化等现象，这表示岩层已与原先的实验数据不吻合，此时应该对孔位、孔深、地层变化重新设定并采用特殊处理措施。这些处理措施及应对都应详细记录。
②灌浆料制备。灌浆采用的浆液制备，应根据实验数据采用固定标号的水泥使用高速搅拌机制浆。选用的水泥应为统一品牌的同一批次产品，以保证水泥浆液的结构稳定性。原材料应有出厂检验报告，且现场抽样检验合格。在施工过程中，水泥浆液应该在严格过筛后使用，并且定时检测其密度。水泥浆随配随用，制备至用完的时间不超过3小时，超出时间的水泥浆液必须按废浆处理，不能再用于灌浆施工。 ③钻孔经验收合格后，进行高压喷射灌浆，高压喷射灌浆时对钻孔记录中记载的特殊部位认真对待，预防出现质量事故。喷头下至设计深度时，按规定参数送浆进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷管，喷射过程连续进行。高压喷射灌浆作业分为两道工序进行施工，作业间隔时间大于48小时。高压喷射灌浆应全孔自下向上连续作业，作业过程中若中断，则将喷浆管沉至停喷点以下0.5m，待恢复正常时再喷浆提升。如果停机时间超过3小时，则要对泵体和输浆管路进行清洗。施工时要如实记录高压喷射灌浆的各项参数，浆液材料用量，异常现象及处理方法等。记录表格符合有关标准，并上报监理工工程师签字批准。
④质量检查和分析。喷射灌浆施工完成后，由监理组织施工单位与业主三方在现场抽取不同孔距的喷射墙进行开挖检查、钻孔取芯检验，确认施工质量，以确认搭接是否良好，是否达到预期防渗施工目的。
四、高压喷射防渗施工的特殊情况处理
在进行高压喷射防渗施工时，会出现一些特殊情况，必须采取应对风险措施及时处理。
1、高压喷射施工过程中，如果出现漏浆情况，应立刻调整采取静喷措施，待孔口正常返浆且返浆比重达到设计值后才恢复提升喷射速度。
2、高压喷射施工过程中，如果出现浆液不足的情况，应将喷管下入原位进行复喷。
3、如果出现孔内严重漏浆，应根据具体情况采取以下措施处理：①降低喷射管提升速度或停止提升；②降低浆液压力、流量，进行原地灌浆；③浆液中掺加速凝剂；④加大浆液浓度或灌注高一级固化浆液；⑤向孔内充填砂、土等堵漏材料。
4、如果发生串浆，应该立即封堵被串孔，待串浆孔高压喷射灌浆结束后，尽快进行被串孔的扫孔、高压喷射灌浆。如果担心风险较大，则应该继续钻进岩层，增加钻进深度。
五、结束语
在水电站导流上游围堰的防渗灌浆施工中，高压喷射防渗灌浆施工技术在基础防渗方面的优势一览无遗：墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好、造价低。作为技术要求适中且施工工序简单的渗漏防治措施，其推广和应用对于加固现有水电站、清除水电站及导流渠病险情况起着不容忽视的作用。而在新建水电站的施工中，这种施工工艺不仅能够最大程度的弥补地质缺陷情况，更能提高建筑施工质量，更快速更高效的完成施工任务。
参考文献
[1]李志斌,小湾水电站下游围堰可控性灌浆施工技術[J].四川水力发电,2011年01期.
[2]张涛,长潭河水电站施工围堰防渗施工技术[J].人民长江，2008年10期.
作者简介：
林峰，男，（1976.2-），工程师，从事水利工程的建设及管理工作
（作者单位：广西华禹水电勘测设计有限公司）
【关键词】 水电站；导流上游围堰；防渗灌浆；施工技术
作为水电站施工重要部分的导流上游围堰需要采用各种防渗处理方式和方法进行处理。而从目前中小型水利水电枢纽工程的施工现状及试运行过程可以看出，对于上游围堰的防渗处理措施及施工工艺仍未达到预期目标，因此有必要对上游导流围堰的防渗处理施工工艺进行总结整理，结合小型水利水电枢纽工程的现状提出适用性更高的防渗施工技术。
一、我国已投用水电站工程导流围堰的病险情况总结及原因分析
在我国七八十年代，曾经兴起兴修水利水电设施的热潮，而进入九十年代，由于政府的鼓励措施，在云南、贵州、广西等省份自治区开展了大面积的小型水电站布点。经过对广西范围内的小型水电站实地考察，可以发现水电站工程比较集中的病险情况有以下几种：①坝体、坝基及导流渠围堰多有渗漏、产生了渗透性破坏。渗透性破坏是水电站工程最为主要的问题，一般分为有地基渗透、坝体渗透及导流渠开裂渗漏等。②水工建筑物老化、年久失修，淤积现象严重；③设备维护困难、机组发电效率低；④防洪标准低，达不到现行的设计标准及规范要求。
这些情况部分属于可以进行修复或者维护消除的病险情况，而部分情况则无法消除。这不仅造成水利水电枢纽工程无法正常运行发电，也不能发挥其除险抗洪的效应，面临洪涝灾害时甚至有决堤危险，严重威胁到下游人民的生命财产安全，因此针对这些情况，急需因地制宜采用加固方案进行水电站坝址及上游围堰的除险加固处理。
二、水电站导流上游围堰防渗灌浆及其施工特点
水电站导流上游围堰的防渗灌浆一般会出现在两种状态下，一种是新建的水电站，在进行蓄水过程及渠外水抽汲之前进行的上游围堰加固措施。一种是在水电站的维护维修及病险相处理过程中，对水电站导流上游围堰进行加固处理。根据不同的坝型、坝基和施工情况，应该因地制宜地采取不同的处理方法。而灌浆技术根据施工部位及施工工艺的不同，又分为劈裂灌浆、高压喷射灌浆、坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
1、劈裂灌浆和裂缝局部灌浆
对于一些施工质量较差而且年久失修的坝体及导流围堰，出现了上下游贯通的横缝时，就必须采用全线的劈裂灌浆，对坝体和导流围堰进行一次性除险修复。而针对裂缝的局部灌浆，是在已经存在裂缝或者可能存在裂缝的区域，均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群，通过对裂缝灌浆及点位灌浆的方式，加强坝体的稳固性和稳定性，对施工质量问题进行消除。这种方式是针对施工缺陷或者病险问题的局部补救。
2、高压喷射灌浆
高压喷射灌浆防渗相对于其他的灌浆处理方式，按照目前的施工工艺水平及应用情况，高压喷射灌浆技术是应用最为广泛、效率最高的一种防渗模式。而针对项目情况采用的改良方式高压喷射灌浆技术，成为施工技术应用的新型课题。
3、控制性灌浆
控制性灌浆施工工艺是从基础二次灌浆援引而来，其技术要求高，掌握难度大，需要对灌浆的位置及深度进行计算和核准，主要运用与无法排空的导流围堰基底位置及坝基位置的防渗施工。
三、高压喷射灌浆技术施工的实施要点
水电站导流围堰高压喷射防渗灌浆施工，一般分为上、下游围堰及纵向围堰三个部位。在新建水电站施工中，这三个部位由于蓄水及导流要求的不同一般会分开进行施工。在上游围堰高压喷神防渗灌浆施工之前，为了确定孔距、压力等施工参数，选择在预施工位置进行为期7天的施工试验。
1、施工前必须进行高压喷射试验，以取得相应的参数数据。
根据现场施工情况，施工单位应结合设计单位提出的数据，选择不同的预留孔距进行分组布置，一般而言，会预留0.8m、1.0m、1.2m和1.5m等分3组布置，每组4个桩，待防渗墙强度达到规范要求后通过开挖检查，分析墙体成型质量，观察桩体之间搭接效果，根据最佳效果来确定实际施工所需要孔距。
2、高压漩喷试验数据的取得及校核
在试验完成之后，应遵循以下措施获取相应的喷射数据：①对点位进行开挖检查，测量灌浆影响半径，搭接厚度，孔斜情况等参数。②测量防渗体桩孔合理的施工孔距。③通过钻孔取芯或开挖直观检查分析，选取较好的一组核对其施工试验数据作为高压喷射施工最佳施工参数，包括水、气浆压与流量、漩转速及提升速度，浆液水灰比施工技术参数。④针对最佳测试数据进行二次校核，确认结果后作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
3、高压喷射灌浆现场施工流程确认
高压喷射灌浆施工工艺流程为：测量放孔→钻机就位开孔→钻进到设计深度→终孔、测孔深→下入护壁泥浆或特制PVC管并起拔套管→高压喷射台车就位→孔口试喷→下高压喷射管→喷浆、提升→高压喷射结束→孔口地面陷坑回填→械清洗移至下一孔位。
4、高压喷射防渗灌浆施工步骤
①钻孔：根据现场地质情况选用采用风动钻机套管跟进钻孔或用回转地质钻机成孔，选定部分序孔作为先导孔，划分层位，其深度大于墙体深度。为了保证钻机的稳固和孔斜度，必须保证钻机或高压喷射台车就位后，其立轴或转盘与孔位中心对齐。所有机具施工就位施工前，必须经过技术人员及监理人员检查确认。钻至设计深度后，采用强风清孔，验收合格下入特制PVC管护壁，液压拔管机起拔套管，对孔口采取措施进行妥善防护。钻孔过程中，如果发生钻进速度骤变，返渣特性变化等现象，这表示岩层已与原先的实验数据不吻合，此时应该对孔位、孔深、地层变化重新设定并采用特殊处理措施。这些处理措施及应对都应详细记录。
②灌浆料制备。灌浆采用的浆液制备，应根据实验数据采用固定标号的水泥使用高速搅拌机制浆。选用的水泥应为统一品牌的同一批次产品，以保证水泥浆液的结构稳定性。原材料应有出厂检验报告，且现场抽样检验合格。在施工过程中，水泥浆液应该在严格过筛后使用，并且定时检测其密度。水泥浆随配随用，制备至用完的时间不超过3小时，超出时间的水泥浆液必须按废浆处理，不能再用于灌浆施工。 ③钻孔经验收合格后，进行高压喷射灌浆，高压喷射灌浆时对钻孔记录中记载的特殊部位认真对待，预防出现质量事故。喷头下至设计深度时，按规定参数送浆进行静喷，待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷管，喷射过程连续进行。高压喷射灌浆作业分为两道工序进行施工，作业间隔时间大于48小时。高压喷射灌浆应全孔自下向上连续作业，作业过程中若中断，则将喷浆管沉至停喷点以下0.5m，待恢复正常时再喷浆提升。如果停机时间超过3小时，则要对泵体和输浆管路进行清洗。施工时要如实记录高压喷射灌浆的各项参数，浆液材料用量，异常现象及处理方法等。记录表格符合有关标准，并上报监理工工程师签字批准。
④质量检查和分析。喷射灌浆施工完成后，由监理组织施工单位与业主三方在现场抽取不同孔距的喷射墙进行开挖检查、钻孔取芯检验，确认施工质量，以确认搭接是否良好，是否达到预期防渗施工目的。
四、高压喷射防渗施工的特殊情况处理
在进行高压喷射防渗施工时，会出现一些特殊情况，必须采取应对风险措施及时处理。
1、高压喷射施工过程中，如果出现漏浆情况，应立刻调整采取静喷措施，待孔口正常返浆且返浆比重达到设计值后才恢复提升喷射速度。
2、高压喷射施工过程中，如果出现浆液不足的情况，应将喷管下入原位进行复喷。
3、如果出现孔内严重漏浆，应根据具体情况采取以下措施处理：①降低喷射管提升速度或停止提升；②降低浆液压力、流量，进行原地灌浆；③浆液中掺加速凝剂；④加大浆液浓度或灌注高一级固化浆液；⑤向孔内充填砂、土等堵漏材料。
4、如果发生串浆，应该立即封堵被串孔，待串浆孔高压喷射灌浆结束后，尽快进行被串孔的扫孔、高压喷射灌浆。如果担心风险较大，则应该继续钻进岩层，增加钻进深度。
五、结束语
在水电站导流上游围堰的防渗灌浆施工中，高压喷射防渗灌浆施工技术在基础防渗方面的优势一览无遗：墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好、造价低。作为技术要求适中且施工工序简单的渗漏防治措施，其推广和应用对于加固现有水电站、清除水电站及导流渠病险情况起着不容忽视的作用。而在新建水电站的施工中，这种施工工艺不仅能够最大程度的弥补地质缺陷情况，更能提高建筑施工质量，更快速更高效的完成施工任务。
参考文献
[1]李志斌,小湾水电站下游围堰可控性灌浆施工技術[J].四川水力发电,2011年01期.
[2]张涛,长潭河水电站施工围堰防渗施工技术[J].人民长江，2008年10期.
作者简介：
林峰，男，（1976.2-），工程师，从事水利工程的建设及管理工作
（作者单位：广西华禹水电勘测设计有限公司）