水电站坝基处理中帷幕灌浆施工工艺
摘 要：帷幕灌浆作为地基处理方法之一，具有高效、低能、应用范围广等优点，本文结合某水电站帷幕灌浆施工案例，分析了帷幕灌浆施工工艺。
关键词：帷幕灌浆 坝基处理水电站
Abstract: The curtain grouting method as one of the foundation treatment, has efficiency, low-power, application scope and other advantages, combined with a hydropower station construction case curtain grouting, analyzes the construction curtain grouting process.
Key Words: the curtain grouting treatment hydropower station dam foundation 1工程概况
该水电站枢纽建筑物分别由位于两条河流及其输水涵管、引水发电系统、厂房、尾水渠及开关站等建筑物构成，设计装机容量为6.8Mw。全程流经陡峭的山区，山区大部分被森林覆盖。项目区域内河流坡度为30m/km。由于工程地区没有位于地震带上，因此地震活动对工程基本无影响。
（1）主坝：坝址两侧为坚固陡峭的岩壁。河道表面覆盖8.7m左右的冲积层，冲积层由碎石、沙子、粘土和淤泥组成。冲积层以下是变质泥岩，泥岩表层微风化，并且存在6-20cm的片麻理发育层。
（2）副坝：副坝布置在主坝右岸冲沟溪流上，为浆砌石重力坝。副坝筑坝材料考虑采用坝址附近现有的沙砾块石。
2钻孔与灌浆施工
大坝基础处理的帷幕灌浆工程，灌浆连接左右两岸，帷幕灌浆深度达到5LU线，工程量为230m。
2.1施工程序
钻进采用岩芯回转钻机配合金刚石钻头钻进。开始钻前用水平尺、罗盘仪校正钻机，确保孔向的精度，并将钻机牢固定位于槽口板上。帷幕灌浆钻孔采用地质钻机，金刚石钻头清水钻进。根据测试结果随时采取纠偏措施，严格控制钻孔偏斜率在允许范围内。
（1）帷幕灌浆按分序加密法施灌，分序、分段施工。次序孔施工必须在先序孔超前15m之后。同序孔中，先灌低高程孔，后灌高程孔。
（2）帷幕灌浆钻孔的施工顺序为：物探孔→ 抬动观测孔→ 先导孔→Ⅰ序
孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→ 质量检查孔。
（3）帷幕灌浆施工工艺流程及示意见图5.5-1、5.5-2。
图2灌浆工艺示意图
图1 帷幕灌浆施工工艺流程图
2.2施工方法
帷幕灌浆采用小口径孔口封闭灌浆法。孔口无涌水的孔段，灌浆结束后不待凝。在断层、破碎带等地质条件复杂地区宜待凝，待凝时间根据地质条件和工程要求确定。
（1）灌浆段长确定
根据被灌区岩石的裂隙发育程度、破碎情况、渗透性结合钻孔过程中岩性变化情况、实际的送浆能力等因素综合确定来确定灌浆段长。地层的透水性和吸浆率愈大，则灌浆段的长度愈短，反之，则可长些；在保证设备的供浆能力大于全灌浆段的吸浆率，并可使灌浆很快达到要求压力的条件下，灌浆段可以适当加长；在钻遇大裂隙及严重不返水地段时，立即停止钻进，作为一段进行灌浆；灌浆段岩体尽量属于同一岩性。
根据地质体渗透性，灌浆段长度可按以下原则划分：
① 坝体混凝土和基岩接触段，单独灌浆并待凝，接触段长在岩石中≤2m；
② 以下各段按照5m控制。
（2）灌浆孔冲洗
为确保压水试验的准确性和灌浆效果的可靠性，压水试验或灌浆前必须洗
孔。采用压力水冲洗法。用清水回转钻进。本身即为一种洗孔手段。当钻进至设计孔深后，停钻，用高压泥浆泵通过钻杆在规定洗孔压力下以最大泵量向孔底送水，同时结扎回水管，当孔内施压后，快速松开回水管突然泄压，孔内水体即产生指向孔口的脉冲振动。使孔壁裂隙的岩屑反向进孔腔，随水流带出孔口，反复循环冲洗。冲洗时采用水压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，风压力为灌浆压力的50%，该值大于0.5MPa时，采用0.5Mpa；裂隙冲洗采用水压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa；结束标准为孔口回水澄清后10min，单孔不少于30min，串通孔不少于2h，孔内残存的沉积物厚度不大于20cm结束。
当岩石裂隙有充填物时，采用高、低压脉冲式冲洗。对地质条件复杂的地区，在钻孔冲洗过程中先高压冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%或增大至100%，连续冲洗5～10min，将孔口压力在极短时间内突然降至零，形成反向脉冲流，将裂隙中的泥质碎屑带出，当回水变清时，再升高到原来的冲洗压力，持续几分钟后，再次降至零，反复冲洗，直至回水洁净后，持续10～20min为止。
（3）压水实验
为了提供切实的灌浆施工参数的检验灌浆效果。灌浆孔均进行简易压水试验，简易压水试验可结合裂隙冲洗进行。简易压水试验方法为：压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，压水20min，每5min测读一次流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
检查孔均进行五点法压水试验。“五点法”压水试验的压力为：当灌浆压力≥1MPa时，压力采用0.3、0.6、1.0、0.6、0.3（MPa），当灌浆压力＜1MPa时，压力采用0.1、0.2、0.3、0.2、0.1（MPa）。压入流量稳定标准为在稳定压力下，每3～5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
简易压水试验压力采用灌浆压力的80%，最大不超过1MPa，每5min测读一次压入流量，连续读取四次，取最后的流量值作为计算流量。
（4）灌浆施工
本工程灌浆采用自上而下（包括孔口封闭法），自下而上分段灌浆法。灌浆设备使用SGB6-10灌浆泵，并配备JJS-2B立式双层搅拌桶，GJY-Ⅳ型灌浆自动记录仪配套使用。第一段采用mm灌浆栓塞灌浆，灌浆完毕，将孔内浆液置换成0.5:1的水泥浆，安装76mm孔口管，待凝等强。浆液比级由稀至浓，逐级变换。a 在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不改变水灰比。当某一比级浆液的注入量达300L以上或灌注时间达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著（<85%）时，改浓一级。当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。灌浆过程中至灌浆结束，要不间断测量浆液比重。
当采用自上而下分段灌浆法（包括孔口封闭法）时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，可结束灌浆。当采用自下而上分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。
（7）灌浆孔封孔
灌浆结束后。需对灌浆孔进行封孔。封孔是帷幕灌浆重要环节。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔采用“分段灌浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”。每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。
2.3特殊情况处理
（1）冒浆及大漏量孔段的灌注灌浆过程中大漏量孔段(注入率大于50L/min者)较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要采取降压、表面封堵、限流、间歇灌注、加促凝剂等措施处理。
（2）“吸水不吸浆”孔段的灌注有部分孔段压水漏量大，但灌浆时漏量却很小，不足漏水率的1/2，个别孔段甚至不吸浆。初期，我们分析认为是岩基微细裂缝发育致使灌浆段“吸水不吸浆”，因此采用湿磨机将水泥浆液湿磨2～3遍后再灌注，但灌入量并无明显提高。通过进一步综合分析，这种“吸水不吸浆”现象是以下原因所致：①为了抢工期，在相邻的槽孔尚未浇筑混凝土前就已钻孔并做了压水试验，此时孔段两边槽孔相当于临空面，由于距离太近(一般1～2.5m)，所以压水时临空面将会外漏，而灌浆时临空面已浇筑混凝土，外漏通道被封堵，漏浆量骤然下降。②用自上而下分段钻孔、压水，全孔终后再采用自下而上分段灌浆法，也是导致漏水量与漏浆量出现异常的原因之一，大部分先导孔有这类反常现象。
3帷幕灌浆效果
（1）灌前透水率分析：工序孔的透水率平均值为49.73Lu，Ⅱ序孔的平均值为18.43Lu，Ⅱ序列孔较I序降低了62.9%；I序列孔中透水率q＞5Lu的孔段占56.1%，而Ⅱ序孔中下降到了44.9%。说明岩石的透水性随灌浆次数的增加而逐渐减少。
（2）单位注入量分析：从统计的各序孔的水泥单位注入量情况看，工序孔平均注入量为213.95kg/m，Ⅱ序孔为146.28kg/m，递减率为31.6%，而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。
（4）检查孔压水成果分析灌后共布置检查孔31个，做压水试验111段，透水率q≤51Lu者108段，占总试验段的97.3，q≤5Lu者仅3段占2.7，且分部不集
中，满足设计检查要求，说明灌浆质量和防渗效果良好。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。