文多志（四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 611130）

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淺談水電站大壩帷幕灌漿施工技術(shù)

文多志（四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 611130）

帷幕灌漿技術(shù)是水電站大壩施工建設(shè)中基礎(chǔ)加固防滲的一種重要技術(shù)手段，該技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)、安全可靠，對(duì)于水庫安全防滲至關(guān)重要，在水電站大壩施工中得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用原理、技術(shù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)以及施工工藝過程，對(duì)帷幕灌漿施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，以供業(yè)界參考。

水電站；帷幕灌漿；原理；工藝

1　引言

隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入，“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)約經(jīng)濟(jì)”逐漸成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì)。電能是人類生存和發(fā)展中必不可少的一項(xiàng)能源，水電站作為電力供應(yīng)的主要來源，是一種清潔的、可循環(huán)利用的供電場(chǎng)所，在我國電力供應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用，也因此，使得在對(duì)于資源的利用中，諸如煤炭、石油等不可再生資源而建成的火力發(fā)電站逐漸被水電站所取代。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力資源的需求也越來越大，水電站的建設(shè)數(shù)量也相應(yīng)增加，水電站建設(shè)的安全穩(wěn)定也成為人們?nèi)找骊P(guān)切的問題。在科技飛速發(fā)展的今天，水電站大壩除險(xiǎn)加固施工建設(shè)技術(shù)也取得了越來越大的進(jìn)步，帷幕灌漿技術(shù)作為在實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來的新技術(shù)，在水電站大壩防滲漏施工中得到了廣泛的應(yīng)用。帷幕灌漿技術(shù)是在水電站壩體的巖石地基中采用灌漿手段而建造防滲帷幕的一種施工技術(shù)，灌漿后使得帷幕的頂端與閘底板或壩體連接，底部深入不透水的巖層之中，從而避免了地基中地下水的滲透。帷幕灌漿是是處理大壩基礎(chǔ)的關(guān)鍵所在，在針對(duì)大壩滲透處理中具有很強(qiáng)的實(shí)用性。因此，為了保證水電站的安全穩(wěn)固，充分的發(fā)揮帷幕灌漿技術(shù)的除險(xiǎn)加固作用，就需要對(duì)帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用原理、技術(shù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)以及施工工藝過程進(jìn)行徹底的掌握，只有具備科學(xué)合理的施工技術(shù)，并且根據(jù)工程實(shí)際情況選擇最佳的施工工藝，才能保證水電站施工建設(shè)的安全穩(wěn)固。

2　水電站大壩帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1水電站大壩帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用原理

帷幕灌漿技術(shù)是水電站壩體防滲加固施工的主要應(yīng)用手段，其基本原理如下：首先在需要處理的地層確定鉆孔位置，用鉆機(jī)在該位置處鉆一排帷幕孔；然后根據(jù)壓水試驗(yàn)與鉆孔時(shí)的地層透水分析判斷需要處理的地層透水情況，并以此用適宜的水灰比對(duì)水泥漿液配置需要灌注的水泥漿；接著，將配置好后的水泥漿向被處理的地層帷幕孔和縫隙內(nèi)灌注，并使用合理的灌漿壓力，對(duì)水泥漿進(jìn)行控制，保證漿液超出孔深覆蓋地層表面并能在一定范圍內(nèi)得到擴(kuò)散，從而使得帷幕孔內(nèi)以及縫隙內(nèi)凝固的水泥柱體和周圍被水泥漿凝結(jié)到一起的地層共同形成一道密實(shí)的防滲帷幕，以達(dá)到防止水流從地層內(nèi)滲透的目的。帷幕灌漿的技術(shù)原理主要針對(duì)的是漏水量的控制，要使之保持在不能破壞壩基的范圍以內(nèi)，才能保證水電站水庫可以長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.2水電站大壩帷幕灌漿施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

水電站帷幕灌漿施工過程中，必須遵循一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這是保證帷幕灌漿施工技術(shù)順利實(shí)施的關(guān)鍵，各施工步驟中其施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：①在鉆孔時(shí)，首先要保證鉆孔位置的準(zhǔn)確度，鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置之間的誤差不能超過10cm，其次還要保證孔壁的垂直度以及孔壁表面的完整性，且對(duì)于孔徑的大小也應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)，一般在51～91mm之間；②開始灌漿前，應(yīng)對(duì)灌漿孔進(jìn)行裂隙沖洗，沖水壓力采用灌漿壓力的80%，沖洗時(shí)孔內(nèi)的沉積厚度不得高于20cm；③攪拌機(jī)在攪拌拌合時(shí)轉(zhuǎn)速不得低于1200r/min，以保證攪拌漿液達(dá)到與灌漿泵的排漿相適應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而確保帷幕灌漿施工可以連續(xù)作業(yè)；④為檢測(cè)灌漿作業(yè)時(shí)的壓力狀況，應(yīng)在灌漿泵和灌漿孔處應(yīng)安設(shè)壓力表，并檢查灌漿管路的密封性及暢通性，保證漿液的正常流動(dòng)，且保證灌漿管路還應(yīng)能承受1.5倍的最大灌漿壓力；⑤為保證灌漿作業(yè)的順利實(shí)施，灌漿中常常會(huì)用到灌漿塞，對(duì)于灌漿塞，應(yīng)要求其具備良好的膨脹和耐壓性能，并且易于安裝和拆卸。

3　水電站大壩帷幕灌漿技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

3.1鉆孔

帷幕灌漿技術(shù)施工中，鉆孔是第一個(gè)關(guān)鍵，一般采用回轉(zhuǎn)或沖擊方式進(jìn)行鉆孔，對(duì)于覆蓋層，鉆孔時(shí)一般采用硬質(zhì)合金鉆頭，對(duì)于基巖層，鉆孔時(shí)一般采用金剛石鉆頭，孔位一旦確定，其鉆孔偏差應(yīng)小于10cm，如果施工過程中，需要改變鉆孔的位置時(shí)，必須進(jìn)行技術(shù)論證，確保不影響正常施工的前提下才可以做出改變。鉆孔時(shí)采用先導(dǎo)孔，后第二、第三序孔的順序，其導(dǎo)孔和序孔孔徑控制在51～91mm之間。施工中要注意對(duì)鉆孔斜度的檢測(cè)，要求孔斜最大允許偏差值不得超過表1中所示，以保證鉆孔具有一定的垂直度，一旦出現(xiàn)偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救。

表1　帷幕灌漿鉆孔測(cè)斜最大允許偏差值

此外，鉆孔孔深應(yīng)與設(shè)計(jì)保持一致，不得小于設(shè)計(jì)值，孔底的最大允許偏差值應(yīng)根據(jù)水電站大壩的實(shí)際工程情況確定，且要求偏差值不得大于孔距。相鄰的兩個(gè)次序孔之間，其孔深之間的間隔高差不得小于15m。同時(shí)，在以上鉆孔作業(yè)的過程中，應(yīng)做好記錄包括對(duì)巖層、巖性和孔內(nèi)基本情況描述詳盡的工作記錄。鉆孔完成后，必須對(duì)孔壁內(nèi)以及孔內(nèi)產(chǎn)生的裂隙進(jìn)行清洗，保證孔內(nèi)的沉積厚度嚴(yán)格低于20cm，確保灌漿時(shí)不被雜質(zhì)干擾。

3.2壓水試驗(yàn)

為保證鉆孔后的成孔質(zhì)量，確保成孔的承壓能力，以保證帷幕灌漿技術(shù)實(shí)施的工程質(zhì)量，必須對(duì)成孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，為了節(jié)省工程時(shí)間，一般在進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)可以和裂隙沖洗同時(shí)進(jìn)行。進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用簡(jiǎn)易壓水并采取從上到下的沖壓順序，其壓水段要等于灌漿段長(zhǎng)，沖洗壓力按照灌漿壓力的80%計(jì)算，計(jì)算值大于1MPa時(shí)，按照1MPa壓力值進(jìn)行沖洗。在壓水試驗(yàn)過程中，要求壓水時(shí)間應(yīng)達(dá)到20min，且每5min讀取一次壓入流量，并取最后的流量值進(jìn)行透水率的計(jì)算。在帷幕灌漿技術(shù)實(shí)施中，用透水率來表示壓水試驗(yàn)的成果大小，如表2所示便是由透水率表征的壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表，在分為三道孔序的壓水試驗(yàn)中，各孔序的段數(shù)范圍內(nèi)，可以明顯看出Ⅲ序孔比Ⅱ序孔的巖石透水率呂容值（Lu）明顯減少，Ⅱ序孔較Ⅰ序孔的巖石透水率呂容值（Lu）明顯減少，且這種遞減規(guī)律十分明顯，這說明在進(jìn)行Ⅰ次序孔施工后，水電站壩基已經(jīng)基本形成防滲帷幕體，再進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ次序孔時(shí)，帷幕灌漿已經(jīng)具備防滲能力，因此，其壓水試驗(yàn)也呈現(xiàn)出相應(yīng)的遞減規(guī)律。

表2　灌漿前壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

3.3漿液制備與灌漿

水泥漿液質(zhì)量對(duì)帷幕灌漿工程質(zhì)量至關(guān)重要。因此，對(duì)于帷幕灌漿中使用的水泥，必須符合施工規(guī)范要求，不得使用結(jié)塊的水泥或存放超過3個(gè)月以上的水泥進(jìn)行制漿。在制漿中一般采用強(qiáng)度等級(jí)42.5R的普通硅酸鹽水泥，但必須保證水泥新鮮，其細(xì)度要求通過80m方孔篩，其篩余量不大于5%。為改善水泥漿液的使用性能，在攪拌時(shí)可根據(jù)實(shí)際工程需要，加入適量的外加劑和摻合劑，以提高水泥漿液的使用性能。漿液配制完成后，開始進(jìn)行灌漿施工，這是帷幕灌漿技術(shù)實(shí)施中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，決定著帷幕的形成質(zhì)量。工程施工中多采用循環(huán)式灌漿法進(jìn)行灌漿作業(yè)，灌漿過程從上到下分段以此進(jìn)行，嚴(yán)格按分序加密的原則使灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，并保證壓力平衡，形成內(nèi)循環(huán)式灌漿。灌漿段長(zhǎng)一般采用5～6m，情況特殊時(shí)可適當(dāng)提高，但最大不得超過10m。管路和孔底的距離應(yīng)小于50cm。為了防止漏灌現(xiàn)象出現(xiàn)，將灌漿管底處于已灌段以上的半米處，灌漿過程中一旦出現(xiàn)冒漿或漏漿時(shí)，依據(jù)及時(shí)采取表面封堵、低壓、限流、限量等措施處理，發(fā)生串漿時(shí)，依舊具備灌漿條件的，可用一泵一孔的方法進(jìn)行灌漿處理，如果不具備灌漿條件，應(yīng)先用孔塞塞住，待灌漿結(jié)束后再進(jìn)行處理，此外，灌漿中斷后不易耽擱時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)及時(shí)處理盡早恢復(fù)灌漿，以確保灌漿質(zhì)量。

3.4封孔

灌漿結(jié)束后，要進(jìn)行封孔，這是帷幕灌漿技術(shù)實(shí)施中的最后一步，當(dāng)灌漿孔和檢查孔以此灌漿結(jié)束后，即可進(jìn)行封孔。封孔時(shí)講究一定的方法，工程中常采用置換和全孔壓力灌漿封孔法，這種方法應(yīng)用原理為，當(dāng)終孔段灌漿結(jié)束后，首先將孔內(nèi)余漿置換成比例為0.5∶1的濃漿，然后，使用全孔壓力灌漿將孔口封閉，封孔時(shí)所用的壓力值與該孔灌漿的最大壓力相等，其灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)與常規(guī)段次相同，封孔結(jié)束后，將孔口部分使用0.5∶1的水泥砂漿填滿、搗實(shí)、抹平。

4　結(jié)束語

帷幕灌漿是一種實(shí)用性強(qiáng)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的滲漏處理技術(shù)，也是水電站施工建設(shè)中處理大壩基礎(chǔ)的關(guān)鍵，因此，為了保證水電站施工質(zhì)量，確保水電站的安全運(yùn)行，就必須對(duì)帷幕灌漿技術(shù)進(jìn)行深入研究，只有具備科學(xué)合理的施工工藝，并且根據(jù)具體的工程實(shí)際情況選擇最佳的施工技術(shù)方案，才能確保帷幕灌漿技術(shù)真正發(fā)揮作用，從而確保水電站施工建設(shè)的質(zhì)量安全。

［1］唐小成.帷幕灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用探討［J］.科學(xué)之友，2015（08）：23～25.

［2］曹天強(qiáng)，仲崇江.水利工程施工中帷幕灌漿技術(shù)初探［J］.黑龍江科技信息，2015（23）.

［3］陳厚軍，吳衛(wèi)星.烏什水病險(xiǎn)水庫的壩基灌漿處理與效果檢測(cè)［J］.中國地質(zhì)學(xué)，2006.

文多志（1970-），男，工程師，大學(xué)本科，主要人事水電站工程施工監(jiān)理工作。

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2016-6-1