◎ 邢澎濤 新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司

水庫(kù)在我國(guó)各個(gè)地區(qū)均有廣泛分布，大部分水庫(kù)屬于中小型規(guī)模，建設(shè)時(shí)間至今已超過(guò)40年，水庫(kù)功能已不如往日，各種病害相繼出現(xiàn)，給水庫(kù)質(zhì)量與安全性帶來(lái)威脅。對(duì)水庫(kù)的重要部位采取除險(xiǎn)加固措施，是改善水庫(kù)功能、夯實(shí)水庫(kù)施工質(zhì)量的重要舉措。近年來(lái)，帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)施工中廣泛應(yīng)用，此技術(shù)具有成本低、安全性高、方便操作等優(yōu)勢(shì)，能夠很好的提高水庫(kù)工程的防滲效果。

1.灌漿施工技術(shù)概述

1.1 施工原理

灌漿施工是水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固施工中的重要技術(shù)類型，其基本原理為：通過(guò)增強(qiáng)壩基、堤岸的穩(wěn)定性與堅(jiān)固性，達(dá)到消除病害、提高水庫(kù)防滲效果的目的。在水庫(kù)工程最初階段的施工建設(shè)中，施工人員利用壓力作用在堆石體中打入粘土漿，然后填充堆石體的縫隙。堆石體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并不強(qiáng)，需要采用灌漿技術(shù)提高堆石體結(jié)構(gòu)性能，這對(duì)于改善水庫(kù)壩基性能、增強(qiáng)壩基的安全性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。

1.2 施工特點(diǎn)

（1）安全性強(qiáng)：水利工程的使用時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)施工質(zhì)量的要求較高。要想滿足長(zhǎng)期服役的要求，必須全面勘察周邊環(huán)境，充分了解工程所在區(qū)域的地形、地質(zhì)、水文、氣候特點(diǎn)，圍繞實(shí)際情況制定施工方案。先在水庫(kù)工程的某些特定部位應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)，確保施工質(zhì)量，然后根據(jù)施工方案分配帷幕灌漿部位、開展施工管理，嚴(yán)格控制灌漿壓力，從整體上提升工程的施工質(zhì)量。

（2）實(shí)用性強(qiáng)：隨著水庫(kù)工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，難免會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定影響，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。正是因?yàn)樗畮?kù)工程并不是獨(dú)立存在的建筑項(xiàng)目，而是與當(dāng)?shù)丨h(huán)境、生態(tài)、文明、經(jīng)濟(jì)等多種因素相互融合，因此更應(yīng)該不斷完善水庫(kù)施工管理，提高施工要求與標(biāo)準(zhǔn)。帷幕灌漿技術(shù)工藝成熟，能夠全面提升水庫(kù)施工質(zhì)量，讓水庫(kù)工程的功能和質(zhì)量能夠更好的服務(wù)于社會(huì)，為社會(huì)大眾謀福利，真正體現(xiàn)水利工程的民生價(jià)值。

（3）經(jīng)濟(jì)性好：在水庫(kù)工程的加固施工中應(yīng)用帷幕灌漿施工技術(shù)，成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，能夠顯著提高水庫(kù)工程的施工質(zhì)量。應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)之前，應(yīng)該明確鉆探部位，嚴(yán)格控制灌漿壓力，此過(guò)程并不需要額外的資金支持。而且帷幕灌漿技術(shù)能夠很好的促進(jìn)混凝土凝固，讓四周形成穩(wěn)定、牢固的整體，只投入較低的成本就能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的加固施工。

1.3 施工作用

（1）固化：水泥會(huì)和一些施工材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，比如粘土和水泥產(chǎn)生反應(yīng)后，會(huì)形成具有“類巖體”特點(diǎn)的物質(zhì)。與最初的粘土、水泥等材料相比，化學(xué)反應(yīng)后形成的物質(zhì)更加堅(jiān)硬，固化作用更好。

（2）填充：灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效填充地層裂縫，把漿液壓入至堆石體中后，能夠最大程度的提高地層的密實(shí)度，增強(qiáng)地層對(duì)水流的截?cái)嗄芰Α?/p>

（3）粘合：漿液本身所具有的凝膠特點(diǎn)，能夠?qū)⑺畮?kù)存在的各種空隙、裂縫進(jìn)行充分粘結(jié)，以起到加固施工的效果，顯著增強(qiáng)建筑物的承載力。

（4）壓密：在壓力的作用下，利用灌漿施工技術(shù)能夠把堆石體中壓入漿液，然后通過(guò)壓縮把漿液注入到裂縫中，在擠壓效應(yīng)的作用下，裂縫與漿液充分融合、填實(shí)，最終達(dá)到增強(qiáng)地層穩(wěn)定性的效果。

2.帷幕灌漿施工技術(shù)的設(shè)計(jì)

根據(jù)壩體與周圍建筑物相互滲透這一特點(diǎn)，對(duì)水庫(kù)因年久失修而出現(xiàn)的變形、裂縫等質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行妥善處理，最終達(dá)到避免水庫(kù)滲漏水的目的。帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用，需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求采取灌縫護(hù)壁封堵與防滲漏施工，結(jié)合實(shí)際情況選擇施工設(shè)備與鉆機(jī)，提高施工效率和施工質(zhì)量。全面分析帷幕灌漿技術(shù)的特點(diǎn)，可知此技術(shù)在水庫(kù)加固施工中具有突出優(yōu)勢(shì)，也是目前提高水庫(kù)防滲漏效果的一線技術(shù)。正是由于帷幕灌漿技術(shù)具有施工效率高、施工成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等特點(diǎn)，因此在水庫(kù)防滲加固中應(yīng)用廣泛。當(dāng)然，該技術(shù)也有局限性，比如鉆孔深度有限，對(duì)壩體材料的性能要求較高，在鉆進(jìn)施工中還會(huì)產(chǎn)生壓力差，導(dǎo)致動(dòng)液面流速較慢，從而使縫隙堵塞等問(wèn)題。完善帷幕灌漿施工技術(shù)的設(shè)計(jì)，可以一定程度的彌補(bǔ)技術(shù)上的不足之處。

2.1 帷幕設(shè)置

部分水庫(kù)壩基采用的是雙排灌漿帷幕，施工過(guò)程中必須嚴(yán)格按照質(zhì)量要求控制材料與設(shè)備，合理選擇施工技術(shù)。灌漿帷幕設(shè)置的深度是55～60m，施工工藝如下：鋪設(shè)防滲體層，然后在大壩的壩面上鋪設(shè)帷幕灌漿材料、鉆孔，最后在鉆孔中關(guān)注水泥砂漿、混凝土等材料。施工過(guò)程中需要加強(qiáng)控制防滲體層的鋪設(shè)厚度、孔徑、混凝土強(qiáng)度。具體施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 帷幕灌漿施工技術(shù)

2.2 左、右壩肩帷幕

對(duì)水庫(kù)工程進(jìn)行防滲加固施工的過(guò)程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)在于帷幕灌漿施工，施工質(zhì)量直接決定了水庫(kù)的整體穩(wěn)定性。左壩肩和右壩肩具有良好的防滲加固效果，大壩蓄水之后，壩體填土覆蓋層的厚薄不會(huì)產(chǎn)生太大變化，較強(qiáng)的透水性會(huì)直接威脅水庫(kù)安全。7～14m的碎裂石灰?guī)r層屬于軟弱土層，其滲透系數(shù)是4.923m，軟弱土層多由粘性土與松散砂卵石、淤泥質(zhì)粉砂巖等構(gòu)成，很容易滲漏，所以在水庫(kù)加固施工中應(yīng)該夯實(shí)帷幕灌漿施工質(zhì)量。在內(nèi)坡一級(jí)平臺(tái)上進(jìn)行灌漿施工，壩體中部、河床部位、帷幕灌漿施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格把握各段鉆孔壁和護(hù)砌的施工質(zhì)量，避免二者之間出現(xiàn)裂縫[1]。

3.帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫(kù)施工中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 前期準(zhǔn)備

（1）灌漿材料與漿液：按照1：1的比例選擇普通硅酸鹽水泥PO42.0和粉煤灰。嚴(yán)格檢查水泥出廠合格證、質(zhì)量檢測(cè)證書，禁止受潮、結(jié)塊等劣質(zhì)水泥進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)?？梢杂脦?kù)水作為灌漿用水，根據(jù)灌漿施工的需要，在水泥漿液中添加適量水玻璃。水泥重量誤差控制在5%以內(nèi)，均勻的攪拌漿液至少3min。配置漿液時(shí)，按照水→水泥→摻合料/外加劑→粉煤灰/細(xì)砂的順序依次加入材料。如果施工期間溫度較低，天氣寒冷，可適當(dāng)采取防寒措施，保證灌漿液溫度為5～40℃。

（2）灌漿設(shè)備：全面檢測(cè)灌漿管道，保證管道能夠承受1.5倍以上的最大灌漿壓力。將壓力表設(shè)置在灌漿泵與灌漿孔口的位置，將灌漿壓力調(diào)整到壓力表最大標(biāo)值的1/2處。準(zhǔn)備壓力擺動(dòng)范圍不超過(guò)灌漿壓力1/5的高壓灌漿泵與大量程的壓力表。根據(jù)施工要求準(zhǔn)備適量具有耐腐蝕性能的灌漿閥門、孔口封閉器、鋼絲編織的膠管等材料。

3.2 施工要求

（1）施工前，對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙核查施工方案和流程，全面了解帷幕灌漿施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)、水文特點(diǎn)。

（2）實(shí)地灌漿施工之前，先在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施灌漿試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷施工方案的合理性，及時(shí)完善和調(diào)整不合理之處。

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定帷幕灌漿施工軸線的位置、帷幕深度與長(zhǎng)度、帷幕數(shù)量等。

（4）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行帷幕灌漿施工檢測(cè)，采取科學(xué)的加固措施。

3.3 帷幕灌漿施工技術(shù)流程

（1）設(shè)置灌漿孔：按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)，將帷幕灌漿孔的具體方向標(biāo)記在心墻軸線上，設(shè)置為單排孔，相鄰兩孔之間的距離＜2m，孔位的軸向偏差＜10cm，壩肩孔的深度為3m。鉆孔施工中，需要明確注漿管柱的位置、數(shù)量和具體尺寸。灌漿時(shí)注入適量水泥沙子作為止水劑，注漿時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把握灌縫的位置，泥皮的流動(dòng)性與粘結(jié)性應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，泥餅進(jìn)入管道后，與壓氣管中的空氣混合均勻，然后再把壓力轉(zhuǎn)移至灌縫位置，以免發(fā)生滲漏。

鉆孔施工中，首先要做的工作是空位側(cè)方與鉆機(jī)就位，在鉆孔時(shí)持續(xù)加固孔壁與護(hù)筒，防止壩基滲漏，提高大壩結(jié)構(gòu)的安全性。根據(jù)灌漿施工情況合理布置鉆孔，保證注水壓力能夠充分滿足大壩功能所要求的防滲標(biāo)準(zhǔn)，提高注漿效果。施工過(guò)程中應(yīng)合理控制灌漿壓力，對(duì)帷幕灌漿縫部位的地形地質(zhì)變化、裂縫等問(wèn)題采取有效的處理措施，為灌漿施工的順利開展奠定良好基礎(chǔ)，保障水庫(kù)大壩的安全性。做好混凝土蓋板層的鉆進(jìn)以及孔口管的埋設(shè)工作，合理選擇灌漿施工的注漿材料，保證注漿材料性能和質(zhì)量良好，做好注水嘴的密封措施，預(yù)防滲漏。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的要求處理混凝土灌縫，保證孔口的位置和尺寸能夠滿足水庫(kù)運(yùn)行、維護(hù)、防滲漏質(zhì)量要求[2]。

（2）鉆孔層面施工：固結(jié)灌漿施工完成后，可開始帷幕灌漿。漿液強(qiáng)度需要達(dá)到混凝土50%以上之后，才能進(jìn)行灌漿施工。按照河床→左岸→右岸的順序?yàn)獒∧汇@孔進(jìn)行獨(dú)立編號(hào)。需要注意的是，河床位置的編號(hào)方向是從左到右，左岸和右岸的編號(hào)方向都是從下到上。鉆孔深度需要比帷幕孔鉆孔大20m，并且鉆孔完成后還要測(cè)量并記錄孔的傾斜度。

（3）鉆孔沖洗裂隙與壓水試驗(yàn)：①灌漿部位的鉆進(jìn)施工結(jié)束后馬上清孔，將孔內(nèi)的沉淀厚度控制在20cm以內(nèi)。②灌漿前用壓力水將裂隙沖洗干凈，驗(yàn)收達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，接入灌漿器材，然后采用單點(diǎn)法或者五點(diǎn)法，按照從上到下的順序進(jìn)行壓水試驗(yàn)。各次序孔的各個(gè)灌漿段的壓水試驗(yàn)都可采用單點(diǎn)法，壓力范圍保持灌漿壓力的80%。壓水時(shí)間保持20min以上。每隔3～5m測(cè)量一次壓入流量，根據(jù)流量表確定最終的流量數(shù)值。

（4）制漿層面的工藝流程：用新鮮的、不受潮結(jié)塊的硅酸鹽水泥制備混凝土，如果采用純水泥漿，可選擇普通攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間＞30s。如果是普通水泥漿液，漿液溫度需要控制在5～40℃，時(shí)間不超過(guò)4h。如果溫度＞40℃，或者時(shí)間＞4h，應(yīng)立刻終止灌漿施工，剩余漿液全部做廢棄處理。

（5）帷幕灌漿：灌漿壓力隨著高程升高而降低。高程＜160 m時(shí)，灌漿壓力為0.6～0.7 MPa；高程160～170 m 時(shí)，灌漿壓力為0.5～0.6MPa；高程＞170m時(shí)，灌漿壓力為0.5MPa。在基礎(chǔ)巖體和趾板不被搬動(dòng)的情況下，應(yīng)最大程度的提高帷幕灌漿壓力，讓灌漿壓力處于壓力表最大值的1/4～3/4之間。在漿液注入量＞300L，或者灌注時(shí)間＞1h，但灌漿壓力和注入率卻未見明顯變化的情況下，則需要調(diào)整灌注方法。在灌漿壓力不變，注入率持續(xù)降低的情況下，需要保持水灰比不變。在注入率＞30L/min的情況下，應(yīng)該根據(jù)具體情況調(diào)整灌漿濃度。

（6）封孔：灌漿施工完成后，需要進(jìn)行封孔。灌漿孔的注入率＜1L/min，持續(xù)注入1h，再中斷灌漿。采用“全孔壓力灌漿封孔法”進(jìn)行封孔操作：使用射漿管把孔內(nèi)的余漿全都換成水灰比為0.5：1的濃漿，然后提起射漿管，封閉孔口，讓濃漿源源不斷的注入孔內(nèi)，完成封孔。封孔灌漿壓力采用設(shè)計(jì)的最大灌漿壓力，注入率＜1L/min時(shí)，持續(xù)不斷的閉漿1h以上。

3.4 灌漿施工要點(diǎn)

在可溶性巖石區(qū)域施工，很可能出現(xiàn)漏水問(wèn)題，從而增加施工成本。針對(duì)漏水現(xiàn)象，可采用模袋灌漿與填充級(jí)配料的方式來(lái)處理，適合作為模袋的材料有聚丙烯、尼龍等。模袋具有較強(qiáng)的變形能力，可很好的適應(yīng)各種溶洞形狀，更便于堵塞溶洞。而且模袋的耐磨性良好，在模袋中的水泥漿相互擠壓時(shí)，其中的水分也會(huì)被擠壓掉，最后只剩下水泥與砂土，加快了砂漿凝固速度。如果填充級(jí)配料時(shí)使用礫石的效果不佳，可采用黏稠度較強(qiáng)的水泥作為沖灌級(jí)配料。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，灌漿施工技術(shù)是水庫(kù)工程地基加固、建筑防滲的重要措施，在水庫(kù)工程施工中應(yīng)用廣泛，同時(shí)，這也是一種操作相對(duì)復(fù)雜的技術(shù)，對(duì)施工技術(shù)的要求較高。灌漿施工質(zhì)量指直接管轄到水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)水平，因此應(yīng)謹(jǐn)慎選擇灌漿工藝，科學(xué)調(diào)控灌漿參數(shù)與工序，促進(jìn)水庫(kù)工程建設(shè)的順利開展。