閆先照

水利工程中帷幕灌漿施工工藝

閆先照

本文圍繞水利工程中帷幕灌漿施工工藝展開(kāi)討論，簡(jiǎn)述了帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理和帷幕灌漿技術(shù)的施工工藝流程，并就帷幕灌漿施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題處理進(jìn)行了探討，希望能夠?yàn)樘嵘覈?guó)水利工程中的帷幕灌漿施工工藝添磚加瓦。

一、簡(jiǎn)述帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理

帷幕灌漿技術(shù)作為一種有效的防滲技術(shù)，其應(yīng)用原理在于利用地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)地層鉆孔，利用高壓水泥漿注孔。因?yàn)樗酀{注入的過(guò)程會(huì)不斷滲透進(jìn)地層縫隙，隨著水泥漿的不斷凝固，鉆孔內(nèi)的土體會(huì)與水泥漿相凝結(jié)，進(jìn)而形成一道密實(shí)的防水帷幕。防水帷幕能夠有效地阻礙灌漿地層滲水問(wèn)題的發(fā)生，原理是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和鋼筋混凝土的閘壩底，或是利用帷幕灌漿連接灌漿頂部和土層壩底，因?yàn)獒∧还酀{的底部能夠深入不明顯透水的地巖層內(nèi)部，因此地下水的滲透被有效阻止、預(yù)防。另外，帷幕灌漿技術(shù)不僅能夠與下游排水系統(tǒng)相輔相成，更能夠有效減少滲透水對(duì)閘壩的壓力，提升水利工程的整體安全性，增加水工建筑物地基的穩(wěn)定性。

二、帷幕灌漿技術(shù)的施工工藝流程

1.測(cè)量

鉆孔的準(zhǔn)確位置需要在帷幕灌漿施工之前測(cè)量并嚴(yán)格按照相關(guān)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。測(cè)量的落實(shí)可以依靠全站儀測(cè)設(shè)灌漿軸線進(jìn)行，如果遭遇高程差較大的地方或是轉(zhuǎn)折點(diǎn)，那么需要在這些位置上加設(shè)控制點(diǎn)。嚴(yán)密地核查測(cè)量過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將控制的重點(diǎn)放在布控灌漿孔位置和孔口高程等參數(shù)上，精確參數(shù)，以參數(shù)的準(zhǔn)確性保證帷幕灌漿技術(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.成孔

成孔作業(yè)之前應(yīng)首先確定鉆孔位置、鉆孔深度、孔徑、鉆孔順序等。眾所周知，帷幕灌漿的第一道工序是成孔，因此可以被認(rèn)為是帷幕灌漿的基礎(chǔ)，重要性不言而喻。成孔的質(zhì)量會(huì)影響整個(gè)帷幕灌漿的質(zhì)量和效果，因此不僅要保證速度，更要保證質(zhì)量。在進(jìn)行成孔作業(yè)的時(shí)候，首先要安裝鉆機(jī)，將其平整擺放并固定牢靠。為保證鉆機(jī)場(chǎng)地平整，可以在充分考慮實(shí)際情況的基礎(chǔ)上在鉆機(jī)場(chǎng)地鋪設(shè)墊層或平臺(tái)，為鉆機(jī)穩(wěn)固和端正固定夯實(shí)基礎(chǔ)。待完成鉆機(jī)平整擺放、固定工作后，還需要調(diào)整鉆桿、灌漿孔以及鉆機(jī)平臺(tái)，確保三者中心點(diǎn)在一條直線上，只有保證了這一點(diǎn)才能夠進(jìn)行后續(xù)的工作。其次是試機(jī)和試鉆，利用此過(guò)程調(diào)整包括鉆機(jī)動(dòng)力、供水、供電等一系列參數(shù)，直到機(jī)械設(shè)備和運(yùn)行系統(tǒng)均達(dá)到正常值后才可進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。值得一提的是，在鉆進(jìn)之前，部件檢查步驟不可或缺，檢查的重點(diǎn)應(yīng)被放在檢查鉆桿和鉆具方面，一旦發(fā)現(xiàn)這兩者出現(xiàn)彎曲變形的情況，一定要及時(shí)更換，避免影響鉆進(jìn)效果以及成孔質(zhì)量。因?yàn)殂@孔過(guò)程摩擦生熱，對(duì)鉆機(jī)的影響非常的巨大，因此，鉆進(jìn)過(guò)程中還應(yīng)時(shí)刻觀察鉆機(jī)的運(yùn)行，保證鉆頭處于冷卻狀態(tài)。

3.縫隙沖洗

鉆孔過(guò)程破壞了孔洞周圍的結(jié)構(gòu)，孔洞內(nèi)部也會(huì)有所殘留，因此，待成孔完成后，還需要利用高壓水從下往上不斷沖洗孔壁，保證水壓（灌漿壓力的80%以內(nèi)）和流量，待沖洗鉆孔的水變清以后，還需再?zèng)_洗10min，總沖孔時(shí)間不能少于2h，縫隙沖洗結(jié)束以后，孔底的沉渣厚度必須符合相關(guān)的規(guī)定。

4.壓水試驗(yàn)

壓水試驗(yàn)在縫隙沖洗完成之后，最常采用的壓水試驗(yàn)方法是單點(diǎn)法且水壓力與縫隙沖洗壓力要求一樣，不得超過(guò)灌漿壓力的80%且不能超過(guò)1MPa。

5.灌漿

（1）泥漿制備

灌漿過(guò)程中所采用的材料是水泥漿，水泥漿用普通硅酸鹽水泥調(diào)制，強(qiáng)度和等級(jí)的確定依靠工程的實(shí)際情況來(lái)確定。灌漿水泥漿可以利用自動(dòng)攪拌機(jī)（預(yù)先調(diào)試過(guò)，能夠滿足施工需要）集中配制、攪拌。值得一提的是水泥漿暴露于空氣中會(huì)出現(xiàn)固化現(xiàn)象，因此，水泥漿制備到使用完成之間的時(shí)間應(yīng)被有效控制，最好是現(xiàn)配現(xiàn)用，如無(wú)法滿足此要求，時(shí)間隔必須控制在4h內(nèi)，否則水泥漿的良好性能將無(wú)法保證。

（2）灌漿

帷幕灌漿可分段進(jìn)行、自下至上完成，但灌漿壓力必須符合要求。灌漿時(shí)間并不一定，需要結(jié)合注入率調(diào)整。例如，注入率<0.4L/min時(shí)，灌漿時(shí)間不得小于半個(gè)小時(shí)；注入率≤1L/min時(shí)，灌漿時(shí)間不得小于一個(gè)小時(shí)。如果自上而下分段灌漿，那么灌注的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾?，?.5小時(shí)到1小時(shí)的時(shí)間間隔為最佳。值得一提的是，灌漿過(guò)程應(yīng)時(shí)刻觀察回漿量和進(jìn)漿量，一旦出現(xiàn)回漿變濃的情況，那么必須及時(shí)地更換泥漿，選擇與原先漿配比相同的新漿并嚴(yán)格控制灌注時(shí)間。

6.封孔

封孔作業(yè)是灌漿工序完成以后必不可少的一道工序，一般采用置換灌漿、壓力灌漿封堵封孔，用5∶1的水泥漿置換全孔灌漿作業(yè)完成后的孔內(nèi)漿液并取出孔內(nèi)灌漿管。完成上述工作后，以最大的灌漿壓力壓同配比的水泥漿灌半小時(shí)，并記錄灌漿過(guò)程。

7.質(zhì)量檢驗(yàn)

帷幕灌漿技術(shù)施工的最后步驟是質(zhì)量檢驗(yàn)，質(zhì)量檢驗(yàn)的最主要任務(wù)是基巖的灌漿質(zhì)量以及孔壓水的試驗(yàn)成果。壩體質(zhì)量可利用注水試驗(yàn)檢查，如果壩體滲透系數(shù)在達(dá)標(biāo)的規(guī)定范圍內(nèi)，便可視為檢驗(yàn)合格。灌漿孔的檢查標(biāo)準(zhǔn)以位置契合帷幕中心線為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)位置可以是地質(zhì)條件復(fù)雜的部位，如巖石破碎地帶或是斷層地帶等。因?yàn)獒∧还酀{過(guò)程中孔的數(shù)量眾多，檢查不必依次、逐個(gè)進(jìn)行，只需要隨機(jī)選取孔總數(shù)的10%左右即可。壓水試驗(yàn)的檢測(cè)方法利用卡塞方法自上而下分段進(jìn)行。

三、施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題處理

1.灌漿中斷問(wèn)題

灌漿中斷現(xiàn)象是帷幕灌漿施工中極容易發(fā)生的一種情況。灌漿中斷的原因并不單一，可能是電機(jī)故障、可能是停電、可能是漿液堵塞，還可能是注漿管破裂。如果發(fā)生灌漿中斷問(wèn)題，那么也需要及時(shí)采取措施，盡可能地減少中斷時(shí)間、保證水泥的良好性能。當(dāng)然，灌漿中斷問(wèn)題的解決需要以預(yù)防為主，在施工的前期、中期、后期都做好萬(wàn)全的預(yù)防措施。具體來(lái)說(shuō)，在施工的前期需要檢查施工需要使用的全部的機(jī)械、設(shè)備，以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇輸漿管材。在施工的中期需要有專人負(fù)責(zé)，隨時(shí)檢查管材連接、破損、堵塞等等問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)則需要及時(shí)采取措施，合理解決。在灌漿過(guò)程中，灌漿泵等機(jī)械的應(yīng)用非常的頻繁，也因此需要對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢查，以防止大灌漿壓力影響灌漿泵等機(jī)械的正常工作。灌漿作業(yè)的原料是水泥漿料，為避免水泥漿料固化凝結(jié)灌漿，因此每次使用灌漿泵后，都需要對(duì)之進(jìn)行清理，及時(shí)的調(diào)整、校正灌漿泵的壓力表，確保灌漿泵能夠在灌漿作業(yè)中正常工作。施工完成以后，還需要對(duì)灌漿泵進(jìn)行必要的保養(yǎng)工作，及時(shí)清理高壓灌漿閥門、隔漿塞等部件。

2.串漿問(wèn)題

串漿問(wèn)題是帷幕灌漿施工中漿液從其它鉆孔或地下裂隙流出帷幕的一類問(wèn)題的總稱，是比較常見(jiàn)的一類帷幕灌漿施工問(wèn)題。導(dǎo)致這一問(wèn)題發(fā)生的主要原因是巖層縫隙較多，灌漿孔之間相互連通，漿液在灌漿時(shí)“流竄”到其它部位。為了解決串漿問(wèn)題，可以借助多個(gè)灌漿泵同時(shí)對(duì)灌漿孔和串漿孔進(jìn)行灌漿作業(yè)。值得一提的是，利用灌漿塞封堵串漿部位的漏漿區(qū)域可以有效解決串漿問(wèn)題還能夠避免漿液流失浪費(fèi)。

3.漏漿問(wèn)題

漏漿問(wèn)題指漿液注入率過(guò)大，注漿過(guò)程出現(xiàn)大量漏漿的情況，導(dǎo)致漏漿問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要有二：第一，灌漿區(qū)域縫隙過(guò)大；第二，灌漿壓力過(guò)大。解決漏漿問(wèn)題可采用的辦法是低壓灌漿或者自流式灌漿，這兩種灌漿可以有效地降低灌漿的壓力。待到縫隙充滿漿液、流動(dòng)性降低后，可以逐步提升灌漿的壓力，利用濃漿灌注方式開(kāi)展灌漿作業(yè)。但需要注意的是，注漿速度以30~40L/min為最佳，隨著灌漿進(jìn)程的增加，進(jìn)漿量會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，此時(shí)則可以將灌漿壓力調(diào)整到正常水平。此外，解決漏漿問(wèn)題除了可以從調(diào)節(jié)注漿壓力角度出發(fā)考慮，也可以從降低漿液流動(dòng)性的角度出發(fā)，例如在漿液中摻加適量砂料后再進(jìn)行灌漿作業(yè)，此舉增加了漿液壓力，再適當(dāng)降低灌漿壓力，那么漿液的流動(dòng)范圍就可以被人為的限制。一旦單位吸漿量達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)范圍，隨后則可以進(jìn)行正常的漿液灌注，并逐步增加壓力，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，帷幕灌漿施工技術(shù)決定了水利工程建設(shè)的成敗，是水利工程建設(shè)的關(guān)鍵。帷幕灌漿施工技術(shù)的合理利用，能夠有效地減少水利工程中的滲漏問(wèn)題，保障水利工程的安全性與穩(wěn)定性。

（作者單位：濟(jì)寧市東魚河管理處）