浅谈水电站大坝帷幕灌浆施工技术

文多志（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 611130）



浅谈水电站大坝帷幕灌浆施工技术

文多志（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 611130）

帷幕灌浆技术是水电站大坝施工建设中基础加固防渗的一种重要技术手段，该技术实用性强、安全可靠，对于水库安全防渗至关重要，在水电站大坝施工中得到广泛应用。本文结合帷幕灌浆施工技术的应用原理、技术实施标准以及施工工艺过程，对帷幕灌浆施工技术进行了详细的讨论，以供业界参考。

水电站；帷幕灌浆；原理；工艺

1　引言

随着国家可持续发展战略的不断深入，“循环经济、节约经济”逐渐成为经济发展的主要趋势。电能是人类生存和发展中必不可少的一项能源，水电站作为电力供应的主要来源，是一种清洁的、可循环利用的供电场所，在我国电力供应中发挥着重要的作用，也因此，使得在对于资源的利用中，诸如煤炭、石油等不可再生资源而建成的火力发电站逐渐被水电站所取代。随着经济的不断发展，人们对电力资源的需求也越来越大，水电站的建设数量也相应增加，水电站建设的安全稳定也成为人们日益关切的问题。在科技飞速发展的今天，水电站大坝除险加固施工建设技术也取得了越来越大的进步，帷幕灌浆技术作为在实践中逐渐发展起来的新技术，在水电站大坝防渗漏施工中得到了广泛的应用。帷幕灌浆技术是在水电站坝体的岩石地基中采用灌浆手段而建造防渗帷幕的一种施工技术，灌浆后使得帷幕的顶端与闸底板或坝体连接，底部深入不透水的岩层之中，从而避免了地基中地下水的渗透。帷幕灌浆是是处理大坝基础的关键所在，在针对大坝渗透处理中具有很强的实用性。因此，为了保证水电站的安全稳固，充分的发挥帷幕灌浆技术的除险加固作用，就需要对帷幕灌浆施工技术的应用原理、技术实施标准以及施工工艺过程进行彻底的掌握，只有具备科学合理的施工技术，并且根据工程实际情况选择最佳的施工工艺，才能保证水电站施工建设的安全稳固。

2　水电站大坝帷幕灌浆技术的应用原理及技术标准

2.1水电站大坝帷幕灌浆技术的应用原理

帷幕灌浆技术是水电站坝体防渗加固施工的主要应用手段，其基本原理如下：首先在需要处理的地层确定钻孔位置，用钻机在该位置处钻一排帷幕孔；然后根据压水试验与钻孔时的地层透水分析判断需要处理的地层透水情况，并以此用适宜的水灰比对水泥浆液配置需要灌注的水泥浆；接着，将配置好后的水泥浆向被处理的地层帷幕孔和缝隙内灌注，并使用合理的灌浆压力，对水泥浆进行控制，保证浆液超出孔深覆盖地层表面并能在一定范围内得到扩散，从而使得帷幕孔内以及缝隙内凝固的水泥柱体和周围被水泥浆凝结到一起的地层共同形成一道密实的防渗帷幕，以达到防止水流从地层内渗透的目的。帷幕灌浆的技术原理主要针对的是漏水量的控制，要使之保持在不能破坏坝基的范围以内，才能保证水电站水库可以长期安全稳定的运行。

2.2水电站大坝帷幕灌浆施工技术标准

水电站帷幕灌浆施工过程中，必须遵循一定的技术标准，这是保证帷幕灌浆施工技术顺利实施的关键，各施工步骤中其施工技术标准如下：①在钻孔时，首先要保证钻孔位置的准确度，钻孔位置与设计位置之间的误差不能超过10cm，其次还要保证孔壁的垂直度以及孔壁表面的完整性，且对于孔径的大小也应遵循标准，一般在51～91mm之间；②开始灌浆前，应对灌浆孔进行裂隙冲洗，冲水压力采用灌浆压力的80%，冲洗时孔内的沉积厚度不得高于20cm；③搅拌机在搅拌拌合时转速不得低于1200r/min，以保证搅拌浆液达到与灌浆泵的排浆相适应的技术标准，从而确保帷幕灌浆施工可以连续作业；④为检测灌浆作业时的压力状况，应在灌浆泵和灌浆孔处应安设压力表，并检查灌浆管路的密封性及畅通性，保证浆液的正常流动，且保证灌浆管路还应能承受1.5倍的最大灌浆压力；⑤为保证灌浆作业的顺利实施，灌浆中常常会用到灌浆塞，对于灌浆塞，应要求其具备良好的膨胀和耐压性能，并且易于安装和拆卸。

3　水电站大坝帷幕灌浆技术实施要点

3.1钻孔

帷幕灌浆技术施工中，钻孔是第一个关键，一般采用回转或冲击方式进行钻孔，对于覆盖层，钻孔时一般采用硬质合金钻头，对于基岩层，钻孔时一般采用金刚石钻头，孔位一旦确定，其钻孔偏差应小于10cm，如果施工过程中，需要改变钻孔的位置时，必须进行技术论证，确保不影响正常施工的前提下才可以做出改变。钻孔时采用先导孔，后第二、第三序孔的顺序，其导孔和序孔孔径控制在51～91mm之间。施工中要注意对钻孔斜度的检测，要求孔斜最大允许偏差值不得超过表1中所示，以保证钻孔具有一定的垂直度，一旦出现偏差，应及时进行补救。

表1　帷幕灌浆钻孔测斜最大允许偏差值

此外，钻孔孔深应与设计保持一致，不得小于设计值，孔底的最大允许偏差值应根据水电站大坝的实际工程情况确定，且要求偏差值不得大于孔距。相邻的两个次序孔之间，其孔深之间的间隔高差不得小于15m。同时，在以上钻孔作业的过程中，应做好记录包括对岩层、岩性和孔内基本情况描述详尽的工作记录。钻孔完成后，必须对孔壁内以及孔内产生的裂隙进行清洗，保证孔内的沉积厚度严格低于20cm，确保灌浆时不被杂质干扰。

3.2压水试验

为保证钻孔后的成孔质量，确保成孔的承压能力，以保证帷幕灌浆技术实施的工程质量，必须对成孔进行压水试验，为了节省工程时间，一般在进行压水试验时可以和裂隙冲洗同时进行。进行压水实验时，应采用简易压水并采取从上到下的冲压顺序，其压水段要等于灌浆段长，冲洗压力按照灌浆压力的80%计算，计算值大于1MPa时，按照1MPa压力值进行冲洗。在压水试验过程中，要求压水时间应达到20min，且每5min读取一次压入流量，并取最后的流量值进行透水率的计算。在帷幕灌浆技术实施中，用透水率来表示压水试验的成果大小，如表2所示便是由透水率表征的压水试验成果统计表，在分为三道孔序的压水试验中，各孔序的段数范围内，可以明显看出Ⅲ序孔比Ⅱ序孔的岩石透水率吕容值（Lu）明显减少，Ⅱ序孔较Ⅰ序孔的岩石透水率吕容值（Lu）明显减少，且这种递减规律十分明显，这说明在进行Ⅰ次序孔施工后，水电站坝基已经基本形成防渗帷幕体，再进行Ⅱ、Ⅲ次序孔时，帷幕灌浆已经具备防渗能力，因此，其压水试验也呈现出相应的递减规律。

表2　灌浆前压水试验成果统计表

3.3浆液制备与灌浆

水泥浆液质量对帷幕灌浆工程质量至关重要。因此，对于帷幕灌浆中使用的水泥，必须符合施工规范要求，不得使用结块的水泥或存放超过3个月以上的水泥进行制浆。在制浆中一般采用强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，但必须保证水泥新鲜，其细度要求通过80m方孔筛，其筛余量不大于5%。为改善水泥浆液的使用性能，在搅拌时可根据实际工程需要，加入适量的外加剂和掺合剂，以提高水泥浆液的使用性能。浆液配制完成后，开始进行灌浆施工，这是帷幕灌浆技术实施中最关键的一个环节，决定着帷幕的形成质量。工程施工中多采用循环式灌浆法进行灌浆作业，灌浆过程从上到下分段以此进行，严格按分序加密的原则使灌浆压力尽快达到设计压力，并保证压力平衡，形成内循环式灌浆。灌浆段长一般采用5～6m，情况特殊时可适当提高，但最大不得超过10m。管路和孔底的距离应小于50cm。为了防止漏灌现象出现，将灌浆管底处于已灌段以上的半米处，灌浆过程中一旦出现冒浆或漏浆时，依据及时采取表面封堵、低压、限流、限量等措施处理，发生串浆时，依旧具备灌浆条件的，可用一泵一孔的方法进行灌浆处理，如果不具备灌浆条件，应先用孔塞塞住，待灌浆结束后再进行处理，此外，灌浆中断后不易耽搁时间过长，应及时处理尽早恢复灌浆，以确保灌浆质量。

3.4封孔

灌浆结束后，要进行封孔，这是帷幕灌浆技术实施中的最后一步，当灌浆孔和检查孔以此灌浆结束后，即可进行封孔。封孔时讲究一定的方法，工程中常采用置换和全孔压力灌浆封孔法，这种方法应用原理为，当终孔段灌浆结束后，首先将孔内余浆置换成比例为0.5∶1的浓浆，然后，使用全孔压力灌浆将孔口封闭，封孔时所用的压力值与该孔灌浆的最大压力相等，其灌浆结束标准与常规段次相同，封孔结束后，将孔口部分使用0.5∶1的水泥砂浆填满、捣实、抹平。

4　结束语

帷幕灌浆是一种实用性强、安全可靠、经济高效的渗漏处理技术，也是水电站施工建设中处理大坝基础的关键，因此，为了保证水电站施工质量，确保水电站的安全运行，就必须对帷幕灌浆技术进行深入研究，只有具备科学合理的施工工艺，并且根据具体的工程实际情况选择最佳的施工技术方案，才能确保帷幕灌浆技术真正发挥作用，从而确保水电站施工建设的质量安全。

［1］唐小成.帷幕灌浆施工技术在水利工程中的应用探讨［J］.科学之友，2015（08）：23～25.

［2］曹天强，仲崇江.水利工程施工中帷幕灌浆技术初探［J］.黑龙江科技信息，2015（23）.

［3］陈厚军，吴卫星.乌什水病险水库的坝基灌浆处理与效果检测［J］.中国地质学，2006.

文多志（1970-），男，工程师，大学本科，主要人事水电站工程施工监理工作。

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2095-2066（2016）17-0053-02

2016-6-1