摘要：由于水庫(kù)年長(zhǎng)以及長(zhǎng)久以來(lái)的運(yùn)行而產(chǎn)生的病險(xiǎn)水庫(kù)壩基，對(duì)于高效運(yùn)作產(chǎn)生很大的影響。因此，病險(xiǎn)水庫(kù)壩基滲漏必須進(jìn)行處理。本文就病險(xiǎn)水庫(kù)壩基滲漏的帷幕灌漿法處理進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)；帷幕灌漿施工

一、水庫(kù)帷幕灌漿施工

（一）造孔及灌漿

基巖造孔。采用金剛石鉆頭單管清水鉆進(jìn)。

（1）灌漿序次。3 排孔的帷幕灌漿，先灌下游排，再灌上游排，最后灌中間排。2 排孔的帷幕灌漿，先灌下游排，后灌上游排。帷幕灌漿一般在每排孔上分 3 序施工，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序先后鉆灌。

（2）灌漿方法。一般采用循環(huán)灌漿法自上而下分段灌漿。

（3）灌漿段長(zhǎng)。根據(jù) SL62—94《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，帷幕灌漿段長(zhǎng)宜采用 5～6m，特殊情況下可適當(dāng)縮短或加長(zhǎng)，但不得大于 10m，接觸段在巖石中的長(zhǎng)度不得大于 2m。

（4）灌漿壓力。灌漿允許最大全壓力為 P（上部蓋重）=h×γ，h 為壩頂至橡塞底部的距離（m），γ 為土體容重（一般取 1.9t/m3）。壩肩較淺處當(dāng)?shù)?2 段灌漿計(jì)算允許最大全壓力<0.30MPa時(shí)，采用 0.30Mpa。每段灌漿前根據(jù)輸漿管長(zhǎng)度分別計(jì)算出不同漿液濃度下的灌漿壓力及壓力表壓力，以不同漿液的水灰比灌漿來(lái)控制壓力表壓力。壓力表裝在回漿管頂部，壓力表讀數(shù)宜讀指針擺動(dòng)的中值。

（5）灌漿材料及添加劑使用。帷幕灌漿一般采用普通水泥，在特殊要求下，可采用地勘水泥、磨細(xì)水泥或超細(xì)水泥。灌漿過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況（氣溫、灌入量、水灰比等）可采用水玻璃作速凝劑（在吸漿量較大時(shí)，宜加 3%～5%的水玻璃）。灌水泥漿液，使用普通攪拌機(jī)時(shí)，攪拌時(shí)間應(yīng)不小于 3min。

（6）漿液變換。灌漿的漿液濃度應(yīng)由稀到濃逐級(jí)變換，采用 3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1五個(gè)比級(jí)。根據(jù)壓水試驗(yàn)透水率（q）的大小，選擇合理的開(kāi)灌比，先期灌段要充分注意到各種地層的臨界水灰比，以指導(dǎo)后期的灌漿，使灌入量達(dá)到要求。當(dāng)某級(jí)漿液累計(jì)注入量已達(dá) 300L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá) 30min，而灌漿壓力各注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比。當(dāng)注入率大于 30L/min 時(shí)，可越級(jí)變濃。當(dāng)灌量大，難以結(jié)束時(shí)，采取縮短初凝時(shí)間、降壓、限流等措施。

（7）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)、待凝。當(dāng)單位進(jìn)漿量達(dá)到規(guī)范結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，再灌 30min，實(shí)施壓力閉漿，當(dāng)壓力表回零后，結(jié)束灌漿。灌漿結(jié)束待凝12h 后再進(jìn)行下一段鉆進(jìn)。

（8）封孔。全孔灌漿結(jié)束后，待凝 12 小時(shí)進(jìn)行封孔作業(yè)。

二、帷幕灌漿質(zhì)量控制要點(diǎn)

（一） 清水造孔與下套止水止?jié){

為保證灌漿質(zhì)量，在基巖和砂礫石層灌漿均采用清水造孔。目前基巖采用清水造孔技術(shù)已相當(dāng)成熟，而傳統(tǒng)的砂礫石造孔和灌漿工藝難以保證灌漿質(zhì)量。

下套進(jìn)行止水止?jié){是保證砂礫石層灌漿質(zhì)量的要點(diǎn)，采用砂礫石地基灌漿創(chuàng)新技術(shù)（此技術(shù)已通過(guò)水利廳鑒定，并達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平）中的下套止水止?jié){法，確保了灌漿工程質(zhì)量。此工藝在多項(xiàng)除險(xiǎn)加固工程砂礫石地基灌漿中得到應(yīng)用，取得了良好的效果。

（二）灌漿壓力

灌漿壓力是控制灌漿質(zhì)量的重要因素。壓力過(guò)小，影響灌漿擴(kuò)散半徑，不能形成連續(xù)的帷幕；壓力過(guò)大，會(huì)使裂隙擴(kuò)大或引起巖體抬動(dòng)變形而形成新的裂隙，反而破壞了巖體的完整性，尤其在接觸段灌漿時(shí)，壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致壩體劈開(kāi)。因此在灌漿過(guò)程中要控制好灌漿壓力，根據(jù)不同的地層和先期灌漿孔的吸漿量，及時(shí)調(diào)整灌漿壓力，增加水泥灌入量，保證灌漿工程質(zhì)量。

（三）灌漿材料

根據(jù)地層的滲透性，選擇合適的灌漿材料能提高灌漿效果。目前選擇的材料有普通水泥、地勘水泥、磨細(xì)水泥和超細(xì)水泥。帷幕灌漿一般采用普通水泥；有特殊要求時(shí)，可采用磨細(xì)水泥或超細(xì)水泥，能擴(kuò)大灌漿擴(kuò)散半徑，增加水泥的灌入量；在動(dòng)水位、透水性大的地層可采用地勘水泥，能防止灌漿擴(kuò)散半徑過(guò)大，有利于帷幕的成幕。

（四）灌漿段長(zhǎng)

對(duì)于基巖地基灌漿，在實(shí)際施工中如果不進(jìn)行控制，接觸段灌漿段長(zhǎng)往往會(huì)超過(guò) 2m。這樣做看似對(duì)灌漿質(zhì)量影響不大，容易忽視，實(shí)際對(duì)灌漿質(zhì)量是有很大影響的。根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)，壩基滲漏問(wèn)題主要在接觸段，施工過(guò)程中特別要控制好接觸段的灌漿質(zhì)量。一般情況下，灌漿段長(zhǎng)度控制在 5m 左右為宜；如遇破碎帶或裂隙發(fā)育不均一段，則應(yīng)縮短到 3m 左右；如遇集中滲漏帶，應(yīng)單獨(dú)分段灌漿，這樣才能保證灌漿質(zhì)量。

對(duì)于砂礫石地基灌漿，縮短段長(zhǎng)可提高灌漿效果，一般取 3m 左右，接觸段段長(zhǎng)不得大于 2m。如遇礫石比較松散，透水率相對(duì)較大，可進(jìn)一步縮短段長(zhǎng)，建議取 2m 左右，能提高灌漿質(zhì)量。

（五） 臨界水灰比

漿液在變級(jí)過(guò)程中，當(dāng)漿液變濃一級(jí)后單位時(shí)間吸漿量明顯變小，變濃前一級(jí)水灰比就是臨界水灰比。為保證灌漿質(zhì)量，盡量擴(kuò)大吸漿量，在灌漿過(guò)程中對(duì)臨界水灰比進(jìn)行分析，確保漿液變級(jí)的合理性。當(dāng)漿液達(dá)到臨界水灰比時(shí)，盡可能的多灌入此濃度漿液，能有效提高灌漿質(zhì)量。

三、工程案例

（一）水庫(kù)大壩為黏土鋪蓋心墻砂殼壩，壩長(zhǎng) 517m，壩高 24.0m，總庫(kù)容為 1474.0 萬(wàn) m3。水庫(kù)壩基為雙層地基，上部為砂礫卵石層，下部為基巖。

壩基帷幕灌漿設(shè) A、B 兩排灌漿孔，分三序施工。帷幕懸掛深度至高程-11.05m，兩排排距1.5m，孔距 2.0m。本工程的質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

（1）造孔與下套。砂礫石造孔采用砂礫石清水造孔技術(shù)，金剛石鉆頭單管清水鉆進(jìn)，局部孔段砂礫石較松散，造孔時(shí)進(jìn)水量要小，若發(fā)生塌孔，用彈簧鉆頭打撈孔內(nèi)掉塊，采用干鉆。

下套與心墻造孔同步進(jìn)行，采用砂礫石地基灌漿創(chuàng)新技術(shù)中的下套止水止?jié){法，接觸段灌漿時(shí)，套管離接觸面 0.3～0.5m，灌漿結(jié)束后，套管打下至地基面。第 2 段灌漿后，下小一檔套管至砂礫石層 1.5～2.0m。

（2）灌漿材料。根據(jù)先導(dǎo)孔的施工情況，在不同的透水率范圍選擇不同的灌漿材料，A 排Ⅰ、Ⅱ序孔結(jié)束后，為增加漿液注入量，在Ⅲ序孔施工時(shí)做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。B 排孔施工時(shí)，根據(jù)A 排孔施工情況，對(duì)灌漿材料及其在透水率范圍內(nèi)應(yīng)用做了調(diào)整，提高了灌漿質(zhì)量。具體如下：

A 排：Ⅰ、Ⅱ序，Lu>30，地勘水泥；10≤Lu≤30，普通水泥；Lu<10，磨細(xì)水泥。Ⅲ序，Lu≥10，普通水泥；Lu<10，磨細(xì)水泥。B 排：Ⅰ、Ⅱ序，Lu≥10，普通水泥；Lu<10，磨細(xì)水泥。Ⅲ序，Lu≥15，普通水泥；Lu<15，磨細(xì)水泥。

（3）灌漿段長(zhǎng)。接觸段段長(zhǎng)不超過(guò) 2m，段內(nèi)包含心墻土和地基兩種介質(zhì)。砂礫石層縮短段長(zhǎng)能提高灌漿效果，根據(jù)砂礫石松散程度，取2.0～3.0m，基巖段長(zhǎng)為 5.0～6.0m。

（4）灌漿壓力。接觸段灌漿根據(jù)先導(dǎo)孔試驗(yàn)情況確定合適的灌漿壓力，但最大不能超過(guò)設(shè)計(jì)最大全壓力 P。經(jīng)過(guò)Ⅰ，Ⅱ序的施工，Ⅲ序孔的灌漿壓力適當(dāng)提高一些，每段灌漿壓力在原設(shè)計(jì)壓力的基礎(chǔ)上增加 0.05MPa，有利于漿液更好的擴(kuò)散，以確保灌漿質(zhì)量。

（二）水庫(kù)為混凝土面板堆石壩，壩頂高程106.0m，最大壩高64.0m，總庫(kù)容2.44億m3。根據(jù)查明的地質(zhì)資料，左岸玄武巖下伏砂礫石存在滲漏問(wèn)題，且范圍較廣，須進(jìn)行帷幕防滲。設(shè)計(jì)擬定從溢洪道左側(cè)混凝土接頭范圍內(nèi)采取帷幕灌漿處理，與溢洪道以及大壩基礎(chǔ)帷幕相接，共同形成樞紐的防滲體系。

左岸砂礫石層選用水泥帷幕灌漿，在防滲處理范圍選擇一段作試驗(yàn)段進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)確定帷幕灌漿設(shè)計(jì)方案。具體分 3 個(gè)階段進(jìn)行：

第 1 階段試驗(yàn)范圍為軸線排 A77—A85，孔距 2.0m，分三序施工，帷幕深入基巖以下 5.0m。

第 2 階段試驗(yàn)是在軸線排向左延伸 10.0m增設(shè)的 5 只孔（孔號(hào)為 A72-A76）及在上游 2.0m布設(shè) 14 只孔（孔號(hào)為 B72—B85），兩排各孔呈梅花形布置，分三序施工，帷幕軸線排深入基巖以下 5.0m，上游排深入基巖以下 0.5m。

第 3 階段試驗(yàn)在原試驗(yàn)段左側(cè)延伸方向布置三排灌漿孔，單排孔數(shù)為 16 只，孔距、排距均為 2.0m，分三序施工。帷幕軸線排深入基巖以下 5.0m，上、下游排深入基巖以下 0.5m。本工程質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

（1）造孔與下套。砂礫石造孔采用砂礫石清水造孔技術(shù)，金剛石鉆頭單管清水鉆進(jìn)，覆蓋層開(kāi)孔直徑為 150mm；玄武巖造孔直徑為 130mm；砂礫石層造孔直徑為 110～91mm；終孔段直徑為 91mm。在施工中，為防止砂礫石層造孔時(shí)發(fā)生塌孔現(xiàn)象，造孔時(shí)進(jìn)水采用小水量，灌漿時(shí)盡量延長(zhǎng)灌漿時(shí)間。

下套進(jìn)行止水止?jié){是本工程的難點(diǎn)之一，結(jié)合土壩砂礫石地基灌漿技術(shù)中的下套止水止?jié){法，根據(jù)水庫(kù)玄武巖下伏砂礫石地基的特點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行研究改進(jìn)，并在試驗(yàn)中應(yīng)用，確保工程的質(zhì)量。

（2）灌漿壓力。在第 1 階段砂礫石層灌漿過(guò)程中，由于地層比較密實(shí)，在設(shè)計(jì)壓力條件下灌注，發(fā)現(xiàn)吸漿量明顯偏小，因此在第 2、3 階段采取提高壓力進(jìn)行灌注。第 1 階段第 1 段灌漿壓力為 0.3MPa，以下每段增加 0.05MPa。第 2、3 階段玄武巖層灌漿壓力為 0.6MPa，砂礫石層首段灌漿壓力取 0.8MPa，以下每段增加 0.03～0.04MPa。

（3）灌漿材料。第 1、2 階段試驗(yàn)孔采用PO42.5 的普通硅酸鹽水泥，檢查部分孔段透水率未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在第 3 階段試驗(yàn)孔增加了磨細(xì)水泥。第 3 階段上、下游排的 56—63 號(hào)孔灌漿材料采用 PO42.5 的普通硅酸鹽水泥，軸線排鉆孔和上、下游排的 64—71 號(hào)孔采用磨細(xì)水泥。通過(guò)不同材料灌漿效果的比較試驗(yàn)，最終確定帷幕灌漿材料。

（4）灌漿段長(zhǎng)。根據(jù)第 1、2 階段的灌漿情況，因第 2、3 段砂礫石透水率相對(duì)較大，為進(jìn)一步提高此范圍的灌漿質(zhì)量，在第 3 階段中、后期適當(dāng)調(diào)整灌漿段長(zhǎng)。具體為在試驗(yàn)第 1、2 階段及第 3 階段初期，第 1 段段長(zhǎng)為 2.0m，第 2～6 段段長(zhǎng)為 3.0m，軸線排第 7 段為 3.0m，上、下游排第 7 段為終孔段深至基巖 0.5m，軸線排第 8 段為終孔段深至基巖 5.0m。在第 3 階段中、后期，對(duì)第 1～6 段長(zhǎng)做出調(diào)整，分別為 2.5、2.0、2.0、3.0、3.5、3.5、3.5m，其余不變。

（5）臨界水灰比。由于本工程砂礫石地層比較密實(shí)，根據(jù)第 1、2 階段的施工情況，為保證灌漿質(zhì)量，盡量擴(kuò)大吸漿量，第 3 階段試驗(yàn)中，對(duì)本工程的臨界水灰比進(jìn)行分析。經(jīng)綜合分析，本工程灌漿的臨界水灰比為 2：1，當(dāng)漿液需變濃至臨界水灰比時(shí)，一般在進(jìn)漿量達(dá)到上一級(jí)濃度進(jìn)漿量的 2 倍以上并且單位時(shí)間進(jìn)漿量未明顯改變的情況下才變濃。

四、結(jié)束語(yǔ)

帷幕灌漿法因此具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于水庫(kù)防滲工程。在施工過(guò)程中要確保灌漿質(zhì)量，就要選擇恰當(dāng)?shù)脑炜准夹g(shù)、合適的灌漿壓力和灌漿材料、合理的灌漿段長(zhǎng)、增加臨界水灰比的灌入量，才能讓灌漿質(zhì)量得到保證。