帷幕灌漿在土石壩壩基防滲加固中的應(yīng)用

蔡遠(yuǎn)明

摘 要：帷幕灌漿是水庫大壩壩基防滲加固處理中一種常用方法，結(jié)合排水措施可以有效減少大壩壩基滲漏及降低壩基幕后揚(yáng)壓力。土石壩壩基灌漿帷幕與壩體中的防滲體緊密相接，構(gòu)成上下連成一體的垂直防滲結(jié)構(gòu)。雖然帷幕灌漿大都可以獲得滿意的防滲效果，但是地質(zhì)條件的復(fù)雜性決定了帷幕灌漿施工中可能會遇到各種實際問題而影響防滲效果，應(yīng)根據(jù)實際情況變化采取相應(yīng)的措施。故此，文章對帷幕灌漿施工技術(shù)及相關(guān)問題進(jìn)行了探討，可供同行業(yè)者參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿；壩基；防滲加固；土石壩；應(yīng)用

中圖分類號：TV543+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0052-02

1 帷幕灌漿鉆孔、沖洗與壓水試驗

1.1 鉆孔方法

鉆孔是實現(xiàn)灌漿的前提條件，所以必須保證鉆孔質(zhì)量才談得上帷幕灌漿。鉆孔方法分為回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)和沖擊式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)兩種方法，它們與地質(zhì)條件和灌漿方法有關(guān)。通常多采用回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)方法，一般硬度的巖石采用硬質(zhì)合金鉆頭；7級以上的堅硬巖石應(yīng)選用金剛石鉆頭。如果采用自下而上灌漿法時，也可采用沖擊式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。鉆孔的參數(shù)包括孔排數(shù)、孔序、排序、孔距、排距、孔徑、孔深、段長等[1]。帷幕灌漿一般采用單排孔、雙排孔和三排孔，排數(shù)與基巖透水性有關(guān)，透水性強(qiáng)的基巖應(yīng)采用雙排或三排孔，但決定最終開幾排孔的依據(jù)應(yīng)由灌漿試驗確定。鉆孔孔序、排序是與灌漿方法相關(guān)的，采用兩排以上灌漿孔時，先鉆下游排，然后是上游排，三排孔最后鉆中間排孔；對于每排孔來說，要分2～3序完成，這稱為孔序。選擇孔距與排距是為了使各灌漿孔漿液有最理想的擴(kuò)散搭接效果，應(yīng)通過經(jīng)驗和灌漿試驗確定?？咨钆c帷幕深度有關(guān)，按照《水利水電工程覆蓋層灌漿技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5267-2012）3.2.8規(guī)定，帷幕底部應(yīng)深入基巖或相對不透水層2 m或5 m，采用懸掛式帷幕可參考類似工程確定，但如果孔深超過100 m，考慮孔斜控制難度和造價因素，所以通常不超過100 m，然而我國新疆下坂地水利樞紐工程帷幕灌漿深度達(dá)到156 m[2]，說明100 m并非極限?？讖匠２捎?0 mm和76 mm，開孔取大孔徑，終孔取小孔徑（但不應(yīng)小于56 mm）。一般孔深不超過6 m才采用不分段一次成孔灌漿的方法，通常要進(jìn)行分段，而分段長度應(yīng)由地質(zhì)狀況、設(shè)備能力等因素決定，一般5～6 m一段，最長不超過10 m。

1.2 鉆孔的質(zhì)量控制

鉆孔主要控制孔位、孔斜和孔深。按照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2012）5.2節(jié)規(guī)定，孔位偏差≯ 10 cm；垂直帷幕孔底允許偏差，20 m深≯0.25 m，50 m深≯1.15 m，100 m深≯2.5 m；孔深不應(yīng)小于設(shè)計孔深?？孜豢赏ㄟ^鉆孔平面圖和經(jīng)緯儀或全站儀確定；孔斜采用測斜儀進(jìn)行測量；孔深宜通過測量鉆桿長度確定，即以鉆頭2/3長度作為孔底終孔界面，測繩測量結(jié)果誤差較大，不宜作為測量評價方法。

1.3 沖 洗

沖洗可以清除孔中殘積的巖土碎屑、裂隙或空洞中填充的黏土雜質(zhì)等，可保證灌漿質(zhì)量。一般采用灌漿壓力80%的壓力水進(jìn)行沖洗，洗至回水清凈為止，并且孔底沉積厚度不超過 20 cm。

1.4 壓水試驗

壓水試驗用于確定壩基各巖層的滲透性，一般可采用簡易壓水試驗法，并且應(yīng)與裂隙沖洗結(jié)合起來進(jìn)行。先導(dǎo)孔及檢查孔采用單點(diǎn)法試驗，現(xiàn)場灌漿試驗采用五點(diǎn)法試驗。一般要求水壓要達(dá)到灌漿壓力的80%，時間不少于20 min。

2 帷幕灌漿施工方法

2.1 制 漿

帷幕灌漿多采用純水泥漿（或細(xì)水泥漿）、水泥黏土漿。水泥宜選用新鮮、無受潮結(jié)塊的普通硅酸鹽水泥。配制純水泥漿只需將水泥與水按比例拌合均勻即可。配制水泥黏土漿，若使用黏土干粉，可先將水泥與黏土干粉混勻，再與水混合攪拌；若使用黏土原漿，黏土應(yīng)充分浸泡后，再加入水泥攪拌。制備好的漿液要測定密度，因為在施工過程中漿液經(jīng)常要調(diào)稠或調(diào)稀，密度是掌握漿液配比的重要依據(jù)。漿液攪拌時間視攪拌機(jī)類型而定，高速攪拌機(jī)≮30 s，普通攪拌機(jī)≮3 min。漿液從加水?dāng)嚢杷闫饍Υ鏁r間不應(yīng)超過4 h。

2.2 灌漿方法

分段灌漿方法分為自上而下灌漿法、自下而上灌漿法、綜合灌漿法和孔口封閉灌漿法。各種方法各有優(yōu)勢，也有一些不足，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。例如某大壩壩基為強(qiáng)風(fēng)化基巖，河槽部分為砂卵石基礎(chǔ)，其防滲方案為壩基與壩體接觸帶采用高噴防滲墻，接觸帶以下進(jìn)行帷幕灌漿，選用的灌漿方案為“孔口封閉，自上而下分段循環(huán)，不待凝”方法。

2.3 灌漿施工

灌漿過程中灌漿壓力和漿液變換是控制重點(diǎn)。壓力控制分為一次升壓法和分級升壓法，前者適用于巖層地質(zhì)條件較好的基巖，后者適于透水性較大的基巖。盡量使用較大的壓力，以獲得較好填充效果，但壓力太高會使裂隙擴(kuò)大，并且引起巖層抬動。灌漿壓力可采用經(jīng)驗公式估算，并通過灌漿試驗確定，施工中進(jìn)行檢驗和調(diào)整。例如某工程分3個高程段控制壓力，高程>170.0 m時，壓力為0.5MPa；高程為160.0～170.0 m時，壓力為0.5～0.6 MPa；高程<160.0 m時，壓力為0.6～0.7 MPa。

對純水泥漿來說，漿液水灰比通常在5～0.5之間。漿液變換目前都采用由稀漿開始，逐級變濃，濃至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束灌漿。變換時機(jī)一般根據(jù)某一級灌漿量達(dá)到某一數(shù)值（如 300 L）或灌注時間超過某一規(guī)定時間（30 min或1 h），而灌漿壓力與灌注速率無明顯變化時；當(dāng)灌注速率超過30 L/min，可考慮越級變濃。

2.4 灌漿結(jié)束與封孔

一般在達(dá)到設(shè)計壓力后，滿足下列條件之一，可結(jié)束灌漿：①注入率≯0.4L/ min，續(xù)灌30 min；②注入率≯1L/ min，續(xù)灌60 min。封孔時采用水灰比0.5的濃漿或水泥砂漿置換孔內(nèi)稀漿或積水，壓力灌漿封孔。

3 帷幕灌漿幾個問題的處理

水利工程巖石帷幕灌漿，因工程地質(zhì)條件的差異、開挖情況不同等而存在較大差異。如處理不當(dāng)，會達(dá)不到灌漿效果和大幅度增加工程造價。如壩基開挖后裸露巖石的帷幕灌漿、斷裂帶的帷幕灌漿和缺乏聯(lián)系的橫向陡裂隙的帷幕灌漿等。

3.1 壩基開挖后裸露巖石的帷幕灌漿

應(yīng)先進(jìn)行表層固結(jié)灌漿，否則會出現(xiàn)冒漿和壓力提升不起情況，嚴(yán)重影響帷幕灌漿質(zhì)量。

3.2 斷裂帶的帷幕灌漿

斷裂帶的帷幕灌漿是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，需要高度重視。首先是鉆孔時，要充分掌握裂隙的發(fā)育程度、深度、寬度和充填物情況，其后進(jìn)行壓（注）水試驗，根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料和壓水試驗成果，決定漿液是否添加骨料和速凝劑，決定骨料的粗細(xì)和添加量，決定添加骨料和速凝劑的時間。其次要隨時觀察灌漿情況，決定停止添加骨料或速凝劑。

3.3 缺乏聯(lián)系的橫向陡裂隙的帷幕灌漿

可采用垂直于橫向裂隙的斜孔灌漿，這樣可增加穿越裂隙的數(shù)量，從而減少工程量和提高灌漿質(zhì)量，防止漏灌。一般以鉆孔與水平夾角60～75 °為宜。

4 結(jié) 語

帷幕灌漿施工結(jié)束后，要進(jìn)行質(zhì)量檢查和評定。通常要進(jìn)行鉆芯取樣和檢查孔壓水試驗，再綜合竣工資料及其他試驗結(jié)果評定灌漿質(zhì)量。每段透水率都滿足設(shè)計要求為合格。由于帷幕灌漿技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、防滲加固效果好，因此該技術(shù)具有很高的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田原.帷幕灌漿在砂卵石壩基防滲加固中的應(yīng)用價值分析[J]. 黑龍 江水利科技，2014，（5）.

[2] 樊曙光，鄭旭榮.下坂地水利樞紐工程壩基防滲工程設(shè)計與施工[J].

水利水電技術(shù)，2012，（10）.