陳宏科 中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司

一、大壩帷幕灌漿技術(shù)的施工原理

灌漿技術(shù)是三峽工程中加固大壩帷幕最重要的方法，現(xiàn)在對(duì)灌漿技術(shù)的具體應(yīng)用、施工理論和應(yīng)用原理、技術(shù)手段進(jìn)行較為具體、詳細(xì)、深入的系統(tǒng)研究和闡述。以下簡(jiǎn)要介紹其施工原理和施工技術(shù)手段。首先，我們需要提前確定混凝土帷幕在壩基地層結(jié)構(gòu)中的鉆孔位置，所使用的鉆機(jī)必須安裝在大壩上。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水壓灌漿試驗(yàn)后，施工人員必須首先在現(xiàn)場(chǎng)分析、測(cè)量和判斷地層帷幕的透水性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步準(zhǔn)確計(jì)算和分析地層帷幕的透水性，選擇合適的水灰比方法來(lái)計(jì)算配置的水泥漿。在這種方法中，水泥漿的配比應(yīng)根據(jù)灌漿和施工設(shè)計(jì)的實(shí)際情況提前設(shè)計(jì)。地面接縫中未完全配置灌漿的水泥漿應(yīng)在相對(duì)準(zhǔn)確、合理和適當(dāng)?shù)墓酀{水壓控制下，預(yù)先注入已配置加壓水處理的地層帷幕的孔和縫隙中，對(duì)水泥漿粘度的相對(duì)精確控制，使水泥漿保持在一定的水壓范圍內(nèi)，以充分發(fā)揮滲透性，形成相對(duì)完善合理的防滲地層帷幕，主要原材料為防滲層帷幕孔內(nèi)灌漿和基本固化硬化的水泥柱。水泥漿自始至終交織在一起后，自然形成水泥漿和周?chē)亩逊e物，以避免物質(zhì)滲入阻礙水流通過(guò)地層。在全面實(shí)施和推廣滲漏水處理技術(shù)時(shí)，必須特別注意并合理控制滲漏水，使其始終保持或控制在更合理或允許的安全流量范圍內(nèi)，為保證水電站水庫(kù)大壩建筑物的連續(xù)、長(zhǎng)期安全流動(dòng)，安全投入設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)行，提供了一系列新技術(shù)和新措施。

二、大壩帷幕灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）鉆孔

在我國(guó)水利樞紐大壩帷幕混凝土的施工和加固中，鉆孔作業(yè)是另一個(gè)重要的作業(yè)環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，在這種條件下可以通過(guò)幾種形式的沖擊鉆進(jìn)和旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)進(jìn)行。對(duì)于大壩覆蓋層混凝土，在鉆孔試驗(yàn)期間，通常使用硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行直接沖擊鉆孔。對(duì)于混凝土基礎(chǔ)巖石結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)時(shí)，通常采用金剛石鉆頭直接鉆進(jìn)。鉆孔位置確定后，鉆孔位置的偏差范圍應(yīng)至少控制在正負(fù)10cm的范圍內(nèi)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)中發(fā)現(xiàn)技術(shù)人員需要合理調(diào)整和計(jì)算鉆孔位置的準(zhǔn)確位置范圍時(shí)，應(yīng)事先參考鉆孔技術(shù)人員的意見(jiàn)，然后工程師可以精確地調(diào)整鉆孔的準(zhǔn)確位置范圍。鉆孔開(kāi)挖時(shí)，先導(dǎo)灌漿孔徑與先導(dǎo)灌漿孔徑之間的最大孔徑公差應(yīng)嚴(yán)格控制在56-76mm之間。在設(shè)計(jì)施工路線時(shí)，同時(shí)對(duì)鉆孔方向的垂直傾斜值進(jìn)行更嚴(yán)格、更合理的設(shè)計(jì)控制，使孔傾斜不能直接超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值，確保鉆孔垂直度值符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果出現(xiàn)偏差，施工單位需要及時(shí)調(diào)整鉆孔。在大壩鉆孔計(jì)算中，還應(yīng)盡量確保大壩鉆孔計(jì)算的實(shí)際深度應(yīng)與原設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)高度一致，且不應(yīng)小于原設(shè)計(jì)的最大深度?？椎咨疃鹊淖畲笃钪祽?yīng)根據(jù)實(shí)際大壩工程的實(shí)際施工情況進(jìn)行合理補(bǔ)償和調(diào)整，該偏差一般應(yīng)遠(yuǎn)小于原孔距。如果兩個(gè)相鄰的孔順序排列，孔的深度間隔至少應(yīng)大于15m。在每次灌漿鉆孔的地質(zhì)作業(yè)測(cè)量中，還需要完整記錄灌漿鉆孔附近區(qū)域的巖層、巖石性質(zhì)特征和灌漿鉆孔數(shù)據(jù)。灌漿鉆孔灌漿完成并合格后，應(yīng)全面清理孔壁和鉆孔附近的地質(zhì)裂縫沉積物，確?？變?nèi)沉積物厚度小于或等于20cm，以確保灌漿孔的質(zhì)量和精度不受任何雜質(zhì)顆粒的影響。

（二）壓水試驗(yàn)

為了進(jìn)一步有效地分析和評(píng)價(jià)灌漿過(guò)程中巖體水蝕的耐水性和滲透性，顯著提高帷幕灌漿的新技術(shù)成果、實(shí)際應(yīng)用和工程效果，灌漿巖體的成孔裂隙應(yīng)進(jìn)行最后一次水壓沖洗試驗(yàn)。一般情況下，在繁忙的工作條件下，為了進(jìn)一步有效地節(jié)省鉆井作業(yè)周期，壓井水清洗試驗(yàn)項(xiàng)目可以與鉆井灌漿和裂隙水沖洗試驗(yàn)工作同時(shí)組織實(shí)施。在裂縫處進(jìn)行簡(jiǎn)單灌漿水壓沖擊試驗(yàn)灌漿時(shí)，盡量使用小型簡(jiǎn)單灌漿水壓沖洗試驗(yàn)裝置，從裂縫的垂直面進(jìn)行簡(jiǎn)單灌漿水沖洗。灌漿水壓段的高度也應(yīng)盡可能與正常實(shí)際灌漿段的長(zhǎng)度和所需尺寸一致，灌漿壓力也應(yīng)控制在比正常灌漿水壓所需尺寸至少高80%。當(dāng)水箱的設(shè)計(jì)供水壓力值大于1MPa或以上時(shí)，當(dāng)水箱高于1MPa的設(shè)計(jì)供水壓力值時(shí)，應(yīng)盡可能?chē)?yán)格地應(yīng)用相應(yīng)的供水壓力值重新沖洗水箱。在灌漿注水過(guò)程的參數(shù)設(shè)計(jì)方案中，最長(zhǎng)的注水時(shí)間應(yīng)盡可能保持至少20分鐘或15分鐘以上，灌漿超過(guò)5分鐘后，應(yīng)記錄上一次和下一次灌漿水的最大流量，應(yīng)注意的是，通過(guò)充分利用灌漿結(jié)束時(shí)測(cè)得的最小實(shí)際最大流量值重新計(jì)算和確定透水性。在帷幕灌漿試驗(yàn)及其應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)的研究成果和設(shè)計(jì)過(guò)程的效果分析與應(yīng)用中，力求通過(guò)實(shí)測(cè)的透水性數(shù)據(jù)，全面、真實(shí)地反映帷幕灌漿試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)的預(yù)期效果。一般來(lái)說(shuō)，在三序孔的水壓試驗(yàn)中，三序孔的巖石透水性明顯低于二序孔，二序孔的巖石透水性明顯低于一序孔。這種下降現(xiàn)象非常明顯，即第一序孔施工后，壩內(nèi)防滲帷幕基本形成，第二、三序孔施工后，帷幕灌漿施工技術(shù)取得了一定的應(yīng)用效果，因此水壓試驗(yàn)也會(huì)出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

（三）漿液制備與灌漿

水泥漿產(chǎn)品的最終產(chǎn)量和質(zhì)量往往會(huì)直接影響到混凝土帷幕灌漿工程技術(shù)和應(yīng)用方案的整體工程應(yīng)用技術(shù)和施工效果。因此，在組織、設(shè)計(jì)和應(yīng)用現(xiàn)代混凝土帷幕灌漿工程的生產(chǎn)技術(shù)時(shí)，混凝土企業(yè)的技術(shù)人員首先要考慮科學(xué)，嚴(yán)格細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤整體施工質(zhì)量控制和帷幕混凝土漿液工程制備過(guò)程的質(zhì)量過(guò)程控制，生產(chǎn)原料和其他內(nèi)容的配比方法應(yīng)力求充分，滿足現(xiàn)場(chǎng)和工程實(shí)際生產(chǎn)中工序質(zhì)量的實(shí)際水平和控制要求，不允許僅考慮水泥漿在濕結(jié)塊狀態(tài)下的制備；或僅為干燥階段儲(chǔ)存和使用三個(gè)月及六個(gè)月以上的混凝土水泥漿材料制備混凝土帷幕漿。在進(jìn)行水泥預(yù)制漿試驗(yàn)研究時(shí)，通常選用水泥粘結(jié)強(qiáng)度等級(jí)在42.5R左右的優(yōu)質(zhì)普通硅酸鹽水泥。同時(shí)，可能需要一種能保證水泥細(xì)度均勻、自動(dòng)連續(xù)通過(guò)80μ的優(yōu)質(zhì)普通硅酸鹽水泥。對(duì)于帶有m篩孔的方形篩網(wǎng)，如孔篩，篩網(wǎng)允許誤差一般應(yīng)小于其正負(fù)5%。為了提高水泥漿本身的機(jī)械綜合調(diào)節(jié)性能，在機(jī)械攪拌和攪拌水泥漿的過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，加入適量或一定量的無(wú)機(jī)外加劑和有機(jī)外加劑，從而提高混凝土漿體自身的綜合配合性能。當(dāng)混凝土漿液攪拌均勻，施工完成后，帷幕灌漿才能順利進(jìn)行。灌漿混凝土施工技術(shù)的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作為混凝土帷幕灌漿混凝土施工新技術(shù)應(yīng)用的第一個(gè)重要施工環(huán)節(jié)，其效果對(duì)整個(gè)帷幕結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量有著直接而決定性的影響。在灌漿施工期間，通常使用循環(huán)灌漿和其他方法進(jìn)行灌漿。灌漿開(kāi)始時(shí)，從上到下進(jìn)行灌漿。同時(shí)，對(duì)循環(huán)灌漿的壓力要求進(jìn)行更嚴(yán)格、更準(zhǔn)確的壓力控制，確保在工程結(jié)束前壓力能滿足原設(shè)計(jì)壓力要求。灌漿段的長(zhǎng)度通常約為5m-6m。在其他特殊情況下，可進(jìn)行適當(dāng)范圍的提升，但最大提升長(zhǎng)度不得超過(guò)10m，灌漿噴嘴與孔底的水平距離不得超過(guò)50cm。在灌漿維護(hù)管理方法的施工過(guò)程中，如果在灌漿操作、填縫、表面堵塞、低壓、濃漿、限流限制灌溉的維護(hù)過(guò)程中，工作環(huán)境中出現(xiàn)嚴(yán)重的浮漿排放和泄漏，維護(hù)灌漿后處理采用間歇灌漿維護(hù)管理等維護(hù)施工技術(shù)方法和措施。原則上，灌漿鉆孔檢查和沖洗工作必須盡可能持續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行。如果鉆孔工作因某種原因暫時(shí)中斷，應(yīng)盡量縮短破孔時(shí)間，盡快恢復(fù)正常鉆孔灌漿。如果沖洗鉆孔檢查時(shí)間中斷超過(guò)30分鐘，應(yīng)立即停止沖洗灌漿鉆孔檢查，然后恢復(fù)正常檢查，繼續(xù)灌漿。

（四）封孔

在帷幕灌漿新技術(shù)完成帷幕灌漿施工后，有必要重新開(kāi)始帷幕灌漿封孔技術(shù)的處理。該步驟是帷幕灌漿施工新技術(shù)處理過(guò)程中最后一個(gè)重要的技術(shù)操作環(huán)節(jié)。灌漿段達(dá)到孔段要求后，在灌漿施工前，施工人員還必須注意充分觀察、測(cè)量和記錄灌漿的實(shí)際進(jìn)水壓力和實(shí)際進(jìn)水量。根據(jù)灌漿段的涌水量，可適當(dāng)調(diào)整灌漿段，如縮短灌漿段的長(zhǎng)度。灌漿段應(yīng)通過(guò)增加壓力、稠漿、篩漿和其他適當(dāng)?shù)墓喔却胧┻M(jìn)行加固。在灌溉期結(jié)束前，應(yīng)采用各種灌溉方法，如澆筑速凝泥漿、等待初凝、壓力灌漿和封孔灌溉。對(duì)于孔口嚴(yán)重的飽和破壞水、壓縮水或異常水，通常要求壓力上升率和透水率大于100lu。對(duì)于直接灌溉，孔段的露天灌溉水泥比也可考慮為0.8：1。累計(jì)澆筑量＞150kg/m的孔段，應(yīng)檢查相鄰洞室、結(jié)構(gòu)節(jié)理面、人工堆積、上下游邊坡露頭、積水等部位的灌漿情況，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行示蹤檢查。當(dāng)耗漿孔段較多時(shí)，應(yīng)先降低灌漿壓力，使用濃縮漿液，降低并限制其注入速率（注入速率控制在35L/min左右），并根據(jù)漿液消耗量向漿液中加入促進(jìn)劑。當(dāng)該段灰分消耗量超過(guò)1t/M時(shí)，仍無(wú)壓力上升，地面無(wú)漏漿跡象，停止灌漿，凝結(jié)不少于8h后重新澆筑。再灌漿時(shí)，注入速度與固化前有明顯差異，灰分消耗量很小，灌漿前應(yīng)清理孔洞。如果清孔后注入速率仍然很小，則孔將結(jié)束。

三、帷幕灌漿質(zhì)量控制措施

（一）合理選擇注漿材料

現(xiàn)階段，我國(guó)可用于灌漿施工和技術(shù)處理的漿液材料主要是粘結(jié)強(qiáng)度高、物理力學(xué)性能好的漿液施工配合材料，因此建議在選擇灌漿配合材料時(shí)，硅酸鹽水泥漿和硅酸鹽水泥漿與防水玻璃的混合物可主要用于制備漿液材料和應(yīng)用一些聚合物材料。當(dāng)需要對(duì)大面積巖石裂隙面進(jìn)行灌漿和施工保護(hù)時(shí)，灌漿材料的沖擊強(qiáng)度和滲透性需要同時(shí)滿足各種施工環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)綠色環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境的嚴(yán)重影響下，有必要進(jìn)一步充分考慮各種注漿工程材料的生態(tài)環(huán)境保護(hù)性能，避免因灌漿和施工造成的場(chǎng)地周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞。

（二）提高管理質(zhì)量

在實(shí)際施工中，管理人員應(yīng)定期檢查施工灌漿，確保灌漿記錄材料的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。灌漿作業(yè)完成后，可通過(guò)以下兩種工作方法檢查現(xiàn)場(chǎng)施工泥漿質(zhì)量。首先，認(rèn)真梳理一次灌漿孔段漿液的初灌漿和預(yù)滲透性、灌漿前后漿液壓力的變化和漿液流量，分析確定施工結(jié)束時(shí)允許使用的剩余漿液量，然后對(duì)灌漿施工質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和檢測(cè)。其次，可以研究和分析灌漿數(shù)據(jù)曲線在施工過(guò)程中的變化規(guī)律。灌漿數(shù)據(jù)曲線一般反映了灌漿施工設(shè)備在工程灌漿過(guò)程中獲得的一些數(shù)據(jù)和變化。通過(guò)對(duì)技術(shù)曲線的技術(shù)分析，可以大致判斷灌漿工程的整體施工變化，從而避免各種夸大數(shù)據(jù)曲線的篡改。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水電站建設(shè)中，應(yīng)充分發(fā)揮大壩帷幕灌漿技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)水電站建設(shè)的具體問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)分析，以充分發(fā)揮大壩帷幕灌漿技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。但是，從目前的技術(shù)水平來(lái)看，大壩帷幕灌漿技術(shù)還存在很多問(wèn)題，在今后的施工中需要進(jìn)一步完善，并引導(dǎo)相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)知識(shí)，提高各蓄水人員的技術(shù)水平。分析總結(jié)寶貴的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為今后水電站的建設(shè)和改造服務(wù)。