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摘要 ：帷幕灌浆在大坝基础处理中发挥着巨大的作用，灌浆的施工工艺和技术参数则因工程的地质条件不同呈现较大差别。本文结合通化桃园水库，论述了在坚硬的石英岩层节理极其发育时，通过对灌浆工艺的优化，采用稳定浆液灌浆，固灌结合和排灌结合的方法，显著提高灌浆效率和灌浆效果，可供在同类地质条件下灌浆时参考。
关键词 ：破碎；涌水；裂隙；排水孔；灌浆
中图分类号： S276文献标识码： A
本文在常规灌浆基础上，在工程上采用了特殊的施工方法和措施进行了处理，形成了防渗帷幕，达到设计要求。
1 工程概况
桃园水利枢纽位于浑江的支流哈泥河下游，由混凝土重力坝、电站、取水拦河坝和输水隧洞等主要建筑物组成，是以城区供水、发电、防洪、养鱼等进行综合利用的水电工程，。
1.1 水文地质
坝区地下水类型：第四纪孔隙潜水、基岩裂隙水、裂隙承压水（局部）。石英岩经过多次构造变动，节理裂隙非常发育，岩层透水性单孔（Φ91mm）涌水量16~18t/h，涌水压力为0.13~0.18MPa，河床段钻孔深达50m时的吕荣值大于3Lu。
1.2工程地质
坝址区断裂构造发育在坝区见有18条断层。依据现场施工开挖，发现有多条断层在3、4、5、6坝段与坝轴线相交。由此导致石英岩岩层透水性很大，平均透水率为18.9Lu，最大可达130Lu。
破碎带走向多为N—E14°~42°，倾向S—E，倾角55°~75°，宽度3~4m，影响带宽35~45m，断层带内角砾岩的胶结物为硅铁质，个别构造复合位置胶结极差，岩层受层间挤压、错动，普遍存在挠曲现象，局部发生泥化现象。
1.3坝区基岩岩性
坝区基岩主要是石英岩，细粒结构，呈层状构造，节理裂隙发育。基岩在近地表段受到不同程度的风化，强风化带厚度为3~5m，弱风带厚度为9~12m。
3 帷幕灌浆设计和施工方案
3.1特殊坝段帷幕灌浆设计
特殊坝段的情况如下：1~3靠近左坝肩，孔壁稳定性相对较差，涌水量1~1.5t/h，涌水压力情况相对较小，；坝段4~6坝段孔壁稳定性最差，涌水量大16~18t/h涌水压力为0.13~0.18MPa，孔口随着涌水返出棱角状岩石角砾，粒径在3~5mm，提出钻具后，钻孔坍塌；7-8坝段岩石相对稳定、坚硬，但是涌水压力和涌水量达到最大。
结合灌浆试验的情况，单排帷幕灌浆孔达不到设计的要求，故在1~8坝段将设计的单排帷幕灌浆孔，修改为双排帷幕灌浆孔。灌浆孔排距为1.0m，孔距为2.0m；上游排灌浆孔为倾角为85°的斜孔，下游排灌浆孔为垂直孔。
3.2施工工艺方法
灌浆方法为：孔口封闭，自上而下孔内循环分段灌浆方法。
帷幕灌浆施工流程为：测量放孔位→埋设孔口管→钻孔→钻孔冲洗→压水试验→灌浆→钻灌下段（循环）……灌浆封孔→迁至下一孔。
4特殊地段石英岩地层的帷幕工程施工
桃园水库坝址处位于低山区，基岩主要为青白口系钓鱼台组石英岩，经过多次构造变动，岩石具有“硬、脆、碎”的特点，且节理裂隙发育异常，局部承压水位高，极大地增加了施工难度。
4.1完整地层的钻进
坚硬、致密的石英岩石，弱研磨性，可钻性为9-10级。采用一般的金刚石钻头钻进经常出现打滑现象，此问题通以下四个方面解决：
（1）在金刚石品级方面，采用选用SMD30优质的人造金刚石颗粒来制造钻头；
（2）在金刚石的粒度方面，采用60/80目，易于切入岩石，提高了效率；
（3）在金刚石的浓度方面，采用的金刚石浓度为75﹪，减少了打滑的几率；
（4）在金刚石钻头胎体的硬度方面，采用HRC22°～28°；
（5）在钻头的底唇面形状方面，主要采用了锯齿形和单阶梯形。钻头改进设计为小孔径全断面钻进钻头，采用了∮56底喷式全断面钻进钻头并结合∮56球齿状三牙轮钻头并用，可以不提钻灌浆，效果很好。
4.2坚硬﹑破碎﹑涌水地层的灌浆
（1）根据各坝段的涌水情况，在施工前先钻1～3个排水孔，用以降低涌水量和涌水压力利于灌浆。若排水孔出现串浆可等返出浓浆液后封堵。
（2）灌浆工艺方面：提高灌浆压力，缩短灌浆设计段长为0.8-2米/段，并延长屏浆时间，灌注稳定的浆液﹙0.75:1﹚。
（3）施工工序上采取的措施：限量灌注（800-1000Kg/m）、“灌浆－待凝－扫孔－灌浆”循环施工作业，达到帷幕灌浆要求后再进行下一段施工，特殊灌浆段多达7～8次，以达到设计质量要求。
4.3涌水段灌浆施工
在河床7~8坝段施工中，对于灌浆孔孔口有涌水的灌浆孔应采取综合处理措施，采取具体方法是：预先钻出2个排水孔以降低涌水压力和涌水量；稳定灌浆灌注、提高灌浆压力、延长屏浆时间（30-60分钟）、采取闭浆待凝、若排水孔与灌浆孔串浆，可先封堵待灌浆结束后按灌浆孔处理。
5帷幕灌浆质量检查
5.1压水试验效果验证
帷幕灌浆质量检查以对检查孔进行压水试验为主。检查孔的总数布置为灌浆孔数的10%。一个坝段或一个单元工程内，至少布置一个检查孔。检查孔在坝段灌浆结束14d后进行。本工程共布置检查孔12个，完成压水试验44段。检查结果：压水试验均小于3Lu值，合格率100%。具体检查结果见下表
表11-4单元坝基帷幕灌浆检查孔压水试验成果表
单元 检查孔 总
段
数 透水率区间段数 备注
孔数 进尺 <1Lu 1~2Lu 2~3Lu
个 m 段数 % 段数 % 段数 %
1 2 35.90 6 2 33 2 33 2 34 1、防渗标准为；透水率小于3Lu。
2、经压水试验检查各段透水率合格率为100%。
2 2 38.70 7 4 57 3 43
3 4 106.00 22 22 100
4 4 106.70 22 5 23 17 77
5.2实际运行效果验证
枢纽经过高、低水位运行后，坝基扬压力观测情况如下表
表2坝基扬压力的观测情况表
库水位 实测扬压力最大值（MPa） 库水位
高程
(m) 排水孔
阀情况 观测日期
3坝段 7坝段 8坝段
蓄水前后 0.065 0.027 0.019 全部打开 2001.07.11
高水位 0.060 0.023 0.016 441.25 全部打开 2002.08.07
低水位 0.110 0.084 434.92 全部關闭 2001.11.13
经过一年以上的运行和观测，扬压力值低于设计指标，满足设计和规范要求。通过灌浆以及排水孔形成后，坝基岩体的整体性增强了，显著提高减压效果，渗径延长了，承压水头削减了，坝体稳定性显著提高了。
6 结论与建议
地质条件决定了基岩帷幕灌浆的难度。断层、破碎、裂隙发育、裂隙无胶结、涌水量大且水头压力高，如此复杂的地质条件集中在一个工程项目，是比较少见的，无论是钻孔还是灌浆，都增加了其施工工艺的复杂性和难度系数，结合通化桃园水库，对类似地质条件工程的帷幕灌浆总结出如下建议：
（1）在硬、脆、碎地层灌浆，依据具体情况可以适当调整灌浆段段长，增大灌浆的压力，延长屏浆的时间，结合纯压封孔、待凝、复灌等技术手段，进行有效施工。
（2）涌水地段最好采用两排或三排灌浆孔，形成完整连续的防渗帷幕；采用孔口封闭灌浆法并结合纯压灌浆来延长屏浆的时间，让水泥尽快达到初凝，以便达到良好的封堵效果。
（3）涌水量大、承压水头高坝段预先钻2～3个排水孔，使扬压力降低，提高灌浆效果。
（4）建议在裂隙发育地区，灌浆考虑采用稳定浆液（水灰比为0.75-0.8:1的浆液），以达到最优的效果。
参考文献：
1、张景秀.坝基防渗与灌浆技术〔M〕，北京：水利水电出版社，1992
关键词 ：破碎；涌水；裂隙；排水孔；灌浆
中图分类号： S276文献标识码： A
本文在常规灌浆基础上，在工程上采用了特殊的施工方法和措施进行了处理，形成了防渗帷幕，达到设计要求。
1 工程概况
桃园水利枢纽位于浑江的支流哈泥河下游，由混凝土重力坝、电站、取水拦河坝和输水隧洞等主要建筑物组成，是以城区供水、发电、防洪、养鱼等进行综合利用的水电工程，。
1.1 水文地质
坝区地下水类型：第四纪孔隙潜水、基岩裂隙水、裂隙承压水（局部）。石英岩经过多次构造变动，节理裂隙非常发育，岩层透水性单孔（Φ91mm）涌水量16~18t/h，涌水压力为0.13~0.18MPa，河床段钻孔深达50m时的吕荣值大于3Lu。
1.2工程地质
坝址区断裂构造发育在坝区见有18条断层。依据现场施工开挖，发现有多条断层在3、4、5、6坝段与坝轴线相交。由此导致石英岩岩层透水性很大，平均透水率为18.9Lu，最大可达130Lu。
破碎带走向多为N—E14°~42°，倾向S—E，倾角55°~75°，宽度3~4m，影响带宽35~45m，断层带内角砾岩的胶结物为硅铁质，个别构造复合位置胶结极差，岩层受层间挤压、错动，普遍存在挠曲现象，局部发生泥化现象。
1.3坝区基岩岩性
坝区基岩主要是石英岩，细粒结构，呈层状构造，节理裂隙发育。基岩在近地表段受到不同程度的风化，强风化带厚度为3~5m，弱风带厚度为9~12m。
3 帷幕灌浆设计和施工方案
3.1特殊坝段帷幕灌浆设计
特殊坝段的情况如下：1~3靠近左坝肩，孔壁稳定性相对较差，涌水量1~1.5t/h，涌水压力情况相对较小，；坝段4~6坝段孔壁稳定性最差，涌水量大16~18t/h涌水压力为0.13~0.18MPa，孔口随着涌水返出棱角状岩石角砾，粒径在3~5mm，提出钻具后，钻孔坍塌；7-8坝段岩石相对稳定、坚硬，但是涌水压力和涌水量达到最大。
结合灌浆试验的情况，单排帷幕灌浆孔达不到设计的要求，故在1~8坝段将设计的单排帷幕灌浆孔，修改为双排帷幕灌浆孔。灌浆孔排距为1.0m，孔距为2.0m；上游排灌浆孔为倾角为85°的斜孔，下游排灌浆孔为垂直孔。
3.2施工工艺方法
灌浆方法为：孔口封闭，自上而下孔内循环分段灌浆方法。
帷幕灌浆施工流程为：测量放孔位→埋设孔口管→钻孔→钻孔冲洗→压水试验→灌浆→钻灌下段（循环）……灌浆封孔→迁至下一孔。
4特殊地段石英岩地层的帷幕工程施工
桃园水库坝址处位于低山区，基岩主要为青白口系钓鱼台组石英岩，经过多次构造变动，岩石具有“硬、脆、碎”的特点，且节理裂隙发育异常，局部承压水位高，极大地增加了施工难度。
4.1完整地层的钻进
坚硬、致密的石英岩石，弱研磨性，可钻性为9-10级。采用一般的金刚石钻头钻进经常出现打滑现象，此问题通以下四个方面解决：
（1）在金刚石品级方面，采用选用SMD30优质的人造金刚石颗粒来制造钻头；
（2）在金刚石的粒度方面，采用60/80目，易于切入岩石，提高了效率；
（3）在金刚石的浓度方面，采用的金刚石浓度为75﹪，减少了打滑的几率；
（4）在金刚石钻头胎体的硬度方面，采用HRC22°～28°；
（5）在钻头的底唇面形状方面，主要采用了锯齿形和单阶梯形。钻头改进设计为小孔径全断面钻进钻头，采用了∮56底喷式全断面钻进钻头并结合∮56球齿状三牙轮钻头并用，可以不提钻灌浆，效果很好。
4.2坚硬﹑破碎﹑涌水地层的灌浆
（1）根据各坝段的涌水情况，在施工前先钻1～3个排水孔，用以降低涌水量和涌水压力利于灌浆。若排水孔出现串浆可等返出浓浆液后封堵。
（2）灌浆工艺方面：提高灌浆压力，缩短灌浆设计段长为0.8-2米/段，并延长屏浆时间，灌注稳定的浆液﹙0.75:1﹚。
（3）施工工序上采取的措施：限量灌注（800-1000Kg/m）、“灌浆－待凝－扫孔－灌浆”循环施工作业，达到帷幕灌浆要求后再进行下一段施工，特殊灌浆段多达7～8次，以达到设计质量要求。
4.3涌水段灌浆施工
在河床7~8坝段施工中，对于灌浆孔孔口有涌水的灌浆孔应采取综合处理措施，采取具体方法是：预先钻出2个排水孔以降低涌水压力和涌水量；稳定灌浆灌注、提高灌浆压力、延长屏浆时间（30-60分钟）、采取闭浆待凝、若排水孔与灌浆孔串浆，可先封堵待灌浆结束后按灌浆孔处理。
5帷幕灌浆质量检查
5.1压水试验效果验证
帷幕灌浆质量检查以对检查孔进行压水试验为主。检查孔的总数布置为灌浆孔数的10%。一个坝段或一个单元工程内，至少布置一个检查孔。检查孔在坝段灌浆结束14d后进行。本工程共布置检查孔12个，完成压水试验44段。检查结果：压水试验均小于3Lu值，合格率100%。具体检查结果见下表
表11-4单元坝基帷幕灌浆检查孔压水试验成果表
单元 检查孔 总
段
数 透水率区间段数 备注
孔数 进尺 <1Lu 1~2Lu 2~3Lu
个 m 段数 % 段数 % 段数 %
1 2 35.90 6 2 33 2 33 2 34 1、防渗标准为；透水率小于3Lu。
2、经压水试验检查各段透水率合格率为100%。
2 2 38.70 7 4 57 3 43
3 4 106.00 22 22 100
4 4 106.70 22 5 23 17 77
5.2实际运行效果验证
枢纽经过高、低水位运行后，坝基扬压力观测情况如下表
表2坝基扬压力的观测情况表
库水位 实测扬压力最大值（MPa） 库水位
高程
(m) 排水孔
阀情况 观测日期
3坝段 7坝段 8坝段
蓄水前后 0.065 0.027 0.019 全部打开 2001.07.11
高水位 0.060 0.023 0.016 441.25 全部打开 2002.08.07
低水位 0.110 0.084 434.92 全部關闭 2001.11.13
经过一年以上的运行和观测，扬压力值低于设计指标，满足设计和规范要求。通过灌浆以及排水孔形成后，坝基岩体的整体性增强了，显著提高减压效果，渗径延长了，承压水头削减了，坝体稳定性显著提高了。
6 结论与建议
地质条件决定了基岩帷幕灌浆的难度。断层、破碎、裂隙发育、裂隙无胶结、涌水量大且水头压力高，如此复杂的地质条件集中在一个工程项目，是比较少见的，无论是钻孔还是灌浆，都增加了其施工工艺的复杂性和难度系数，结合通化桃园水库，对类似地质条件工程的帷幕灌浆总结出如下建议：
（1）在硬、脆、碎地层灌浆，依据具体情况可以适当调整灌浆段段长，增大灌浆的压力，延长屏浆的时间，结合纯压封孔、待凝、复灌等技术手段，进行有效施工。
（2）涌水地段最好采用两排或三排灌浆孔，形成完整连续的防渗帷幕；采用孔口封闭灌浆法并结合纯压灌浆来延长屏浆的时间，让水泥尽快达到初凝，以便达到良好的封堵效果。
（3）涌水量大、承压水头高坝段预先钻2～3个排水孔，使扬压力降低，提高灌浆效果。
（4）建议在裂隙发育地区，灌浆考虑采用稳定浆液（水灰比为0.75-0.8:1的浆液），以达到最优的效果。
参考文献：
1、张景秀.坝基防渗与灌浆技术〔M〕，北京：水利水电出版社，1992