胡俊影 劉明慧 河南省繁盛水利水電工程有限公司

一、帷幕灌漿的概述

作為水工建筑物地基防滲處理的重要方式，帷幕灌漿在保證水工建筑物運(yùn)行安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。帷幕灌漿是指向巖體或土層裂隙、孔隙內(nèi)灌入適量漿液，從而構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的阻水帷幕，實(shí)現(xiàn)降低滲流量和減小滲透壓力的目的。在閘壩巖石或砂礫石地基中可采用帷幕灌漿法，按照防滲帷幕灌漿孔排數(shù)進(jìn)行劃分，一般可分為2類，即兩排孔帷幕、多排孔帷幕。當(dāng)工程所在地質(zhì)較為復(fù)雜，同時(shí)具有較高水頭的情況下，可采用3排以上的多排孔帷幕。相比其他技術(shù)，灌漿技術(shù)規(guī)模小、施工靈活、工期短、適用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。其作用主要在于四點(diǎn)，其一，通過凝結(jié)土體顆粒和填充巖體孔隙的方式，來進(jìn)一步增強(qiáng)地層強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)固水工建筑物的效果。其二，補(bǔ)強(qiáng)地基，降低不均勻沉降發(fā)生可能性；其三，封堵裂隙、孔隙，減少滲透；其四，保護(hù)斜孔鉆進(jìn)，加大保護(hù)力度，保證工程正常進(jìn)行。經(jīng)大量實(shí)踐證明，在防滲堵漏、增強(qiáng)巖土抗壓強(qiáng)度等方面，帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用效果顯著。

二、工程概況

某水庫大壩工程為中壩，53.2m為最大壩高，屬于3級(jí)建筑物。經(jīng)觀測(cè)可知，壩基和兩岸巖石表部破碎，地下水位較低，具有較強(qiáng)滲透性。通過綜合考慮，由于該水庫來水量偏小，基礎(chǔ)防滲至關(guān)重要，按自上而下分段灌漿法進(jìn)行帷幕灌漿。原設(shè)計(jì)為按照透水率≤3Lu控制河床基礎(chǔ)巖石灌漿帷幕范圍，按透水率≤5Lu控制左右兩岸壩肩防滲帷幕范圍。根據(jù)大壩防滲軸線滲透剖面圖統(tǒng)計(jì)分析，若按照原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灌漿階段控制，壩基帷幕灌漿范圍內(nèi)將會(huì)有90%孔段無法滿足透水率≤3Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，兩岸壩肩帷幕灌漿范圍內(nèi)70%孔段無法滿足透水率≤5Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，壩基和兩岸將新增5100m2灌漿面積。根據(jù)實(shí)際情況，決定采用“以堵漏為主、堵灌結(jié)合”的補(bǔ)灌方案。即采用透水率為10Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以1m孔距進(jìn)行灌漿帷幕，同時(shí)有針對(duì)性地對(duì)灌漿孔局部進(jìn)行加排、加密處理。

三、帷幕灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）造孔

根據(jù)本工程實(shí)際情況，鉆進(jìn)工藝可采用兩種形式，即金剛石和潛孔錘，其中主要鉆進(jìn)形式為潛孔錘工藝，從而大幅提升鉆進(jìn)效率，在穿過破碎地層時(shí)，可避免鉆進(jìn)工藝沖刷破壞孔壁的程度，有助于順利成孔。按照設(shè)計(jì)要求，需在1.5%以下控制施工孔斜率，做好偏斜值和偏斜方位的準(zhǔn)確記錄。

（二）裂隙沖洗

灌漿前，施工中多數(shù)鉆孔灌注孔段均采用了大泵量清水沖洗鉆孔裂隙，直到回水清凈。本段灌注壓力為沖洗壓力的80%左右，且控制在1MPa以下。在壓水試驗(yàn)前，完成裂隙沖洗和壓實(shí)試驗(yàn)。

（三）鉆孔壓水試驗(yàn)

灌漿前，每一個(gè)灌漿孔段均可進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，據(jù)上述分析，本段灌漿壓力為沖洗壓力的80%，且在1MPa以下。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可在20min控制壓水時(shí)間，每隔5min進(jìn)行一次壓入流量測(cè)讀，最終以最后流量值作為計(jì)算流量。當(dāng)壓水進(jìn)行到10min時(shí)，若存在一些鉆孔無法返水現(xiàn)象，可直接進(jìn)行壓入流量記錄。

（四）灌漿控制

按照工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，采用孔口封閉灌漿法、孔內(nèi)栓塞的純壓式灌漿法，按照自上而下分段灌漿施工，分段長(zhǎng)度為2～6m，當(dāng)孔壁較為完整時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)該灌漿段長(zhǎng)度。當(dāng)孔段具有較為嚴(yán)重的滲漏情況，需采用可控灌漿工藝進(jìn)行堵漏灌漿處理。本文以孔口封閉灌漿法為主，孔內(nèi)注漿管可采用鋁塑管、PVC管，從而節(jié)約施工時(shí)間，達(dá)到鉆機(jī)造孔和鉆孔灌漿分離的效果，大幅提升施工效率。采用孔內(nèi)栓塞灌漿施工，優(yōu)點(diǎn)在于壓力大、密封效果良好，可確保灌漿質(zhì)量和效率。

（1）灌漿材料與配合比。水泥、砂礫、速凝劑為主要灌漿材料，本工程采用32.5MPa普通硅酸鹽水泥，速凝劑以水玻璃等無污染材料為主。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水灰比可設(shè)定為2：1。

（2）雙管可控灌漿工藝。對(duì)于局部孔段具有較大吸漿量，堵漏時(shí)采用水泥砂漿仍無法達(dá)到有效防滲效果的情況下，可采用雙管可控灌漿工藝，灌漿材料為速凝水泥漿，也可灌注速凝水泥砂漿。

（3）灌漿壓力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工地質(zhì)情況和灌漿試驗(yàn)結(jié)果，可確定灌漿壓力。第一段、第二段、第三段灌漿壓力均可制在0.2～1.0MPa、0.5～1.0 Mpa、1～2Mpa， 第 四段以下灌漿壓力則均控制在2～4MPa范圍。若孔段地層破碎嚴(yán)重，則灌漿壓力取小值，若孔段地層完好，則灌漿壓力取高值。

本工程采用純壓式灌漿，在孔口注漿管路上安裝壓力表。循環(huán)式灌漿過程中，在孔口回漿管路上安裝壓力表，壓力值讀取壓力表指針擺動(dòng)的中值，相比灌漿壓力，指針擺動(dòng)范圍需需少20%。

（五）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔

在最大設(shè)計(jì)壓力條件下，循環(huán)式灌漿注入率不低于2L/min。當(dāng)純壓式灌漿注入率在10L/min以下時(shí)，再進(jìn)行5～10min灌注之后，便可結(jié)束灌漿。

根據(jù)工程實(shí)際情況，本文采用全孔灌注封孔法進(jìn)行灌漿孔封孔，待完成全孔灌漿之后，下入注漿管，直至孔底0.5m，隨后孔口采用孔口封閉器進(jìn)行封堵。

四、帷幕灌漿防滲效果檢測(cè)分析

本文以大壩帷幕灌漿前后滲水情況進(jìn)行對(duì)比分析，為觀測(cè)壩后滲水量和庫內(nèi)水位間的關(guān)系，提前將一個(gè)矩形堰設(shè)于大壩下游距下游壩腳42m處。大壩防滲處理前，經(jīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，在4495.02m最高蓄水位時(shí)，觀測(cè)滲水量為34.81L/s。經(jīng)帷幕灌漿施工后，工后2年觀測(cè)，當(dāng)最高蓄水位為4500.99m時(shí)，觀測(cè)滲水量為38.53L/s，工后3年觀測(cè)，在最高蓄水位為4503.69m時(shí)，觀測(cè)滲水量為30.52L/s。由此可見，隨水庫水位變化趨勢(shì)，壩下滲水量較為穩(wěn)定，每年滲水量在逐漸減少。相比灌漿前，庫水位相同的情況下，滲水量降低幅度較大。說明采用帷幕灌漿法用于水庫大壩基礎(chǔ)防滲施工具有良好的效果，可有效控制滲漏問題，提高施工效率。

五、結(jié)束語

綜上所述，改革開放40多年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國水利工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。大壩基礎(chǔ)是水庫建設(shè)的重點(diǎn)工程，在大壩基礎(chǔ)部位極易出現(xiàn)滲漏水問題，若不及時(shí)處理，勢(shì)必會(huì)影響工程的安全性和使用壽命，甚至?xí)l(fā)生更為嚴(yán)重的損失。如何解決這一難題，國內(nèi)外進(jìn)行了大量深入研究，帷幕灌漿作為一種防滲效果顯著的施工方法，可增強(qiáng)地層強(qiáng)度，減少滲漏，降低不均勻沉降，在水庫大壩基礎(chǔ)防滲處理中得到了廣泛應(yīng)用。