水利水电地下工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用

水利水电地下工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用

邓立南 李向明

中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁省沈阳市 110179

摘要：地下工程施工项目，是我国水利水电工程建设中非常重要的组成部分，它关系着水电工程的安全运行。在水利地下工程的施工过程中，常常会采用帷幕灌浆施工技术，因为此项技术不论是经济层面，还是可行度层面，都具有无与伦比的优势，能够确保工程施工的高质量水平。

关键词：水利水电；地下工程；帷幕灌浆技术；应用工艺

引言

目前水利工程地下工程施工中防渗处理最有效的方法之一就是帷幕灌浆，其帷幕灌浆定义是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。帷幕顶部与灌浆廊道连接，底部深入相对厂房开挖边界处，以阻止或减少山体中地下水的渗透；与位于其顶部的排水廊道共同作用，还可降低渗透水流对地下厂房的扬压力。文章通过简单的工程实例说明，并从施工现场、施工工艺、裂缝冲洗、灌浆等来分析了帷幕灌浆的施工技术。

1.工程实例

某抽水蓄能电站装机容量6×225MW，日蓄能量607.5万kW·h。多年平均抽水电量18亿kW·h。地下厂房长246.5m，宽25.5m，高46.5m。在厂房顶部进行帷幕灌浆，帷幕灌浆施工作业的工程量为36513.18m，包括1385个灌浆孔，以及123个检查孔。在工程中采用单排布置方式，采用三序式施工方式进行作业，所设计的灌浆孔间距为2m，基于工程实用性的考量，设计帷幕灌浆工程的透水率不超过1Lu，保证发电期间的安全稳定运行。

2.施工现场布置

采用洞口集中制浆供浆，洞口制浆系统设置在洞口道路左侧，场地采用C20砼进行硬化处理，由3寸钢管泵送液浆至灌浆作业面。制浆系统由水泥罐集成一体式自动制浆系统、双层搅拌筒、钢板清水池、污水沉淀池组成。

3.施工工艺

3.1施工流程

测量→布孔→设备安装→造孔一冲洗→压水试验→灌浆→封孔一质量检查孔。

3.2测量

施工中严格按照设计图纸要求，采用全站仪闭合误差的方法进行灌浆轴线的测设，沿轴线每20m放设1个控制点，同时在转折点和地势起伏较大位置处加密控制点，确保灌浆孔位的精确性。之后利用控制点逐个测设每个灌浆孔的孔位及孔口高程，以确定开孔位置和设计的终孔深度。

3.3灌浆孔布置

1. 钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序和孔斜等按施工图纸要求和监理工程师指导执行。开孔前，均实测孔口高程，钻孔采用金刚石钻头钻进，孔壁保持完整以利于止水止浆。

（2）灌浆孔的开孔孔位需符合施工图纸要求。帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差应不大于10cm。复核孔位无误后，用红油漆标明序号。钻机安装应平整稳固，钻进时要保证天车、立轴和孔位三点一线。钻杆用Φ50mm内丝钻杆，岩芯管长度不低于3.0m。

（3）钻孔施工期间，应对灌浆孔的钻孔偏斜情况进行检查。采用测斜仪进行孔斜检查，前20m孔深范围要求较为严格，偏斜量应小于孔深的1.25%，竖向偏角不大于0.72。一般要求偏斜小于孔深的1.5%，钻孔孔位允许偏差5cm。施工过程中，所有帷幕灌浆孔均采用JJX-3A型物探测斜仪进行终孔测斜，经测斜证实。

3.4裂隙冲洗

采用自上而下分段循环式灌浆法、孔口封闭灌浆法进行帷幕灌浆时，各灌浆段在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗，在钻孔残碴冲洗结束后，将孔内的钻杆取出，钻机移开孔口；将孔内灌浆管及灌浆塞下至预进行灌浆的孔段，将灌浆塞扩紧，留出灌浆冲洗段长度。再将灌浆系统连接起来，量浆槽内加满水；开动灌浆机，使回浆管回水；冲洗压力为灌浆压力的80%，并不大于1Mpa ，冲洗至回水澄清时止或不大于20min。

岩溶、断层、破碎带、软弱夹层等地质条件复杂地区如采用常规裂隙冲洗方式有可能导致孔内事故且对灌浆质量不利，帷幕灌浆孔除第一段进行裂隙冲洗外，以下各段只进行钻孔冲冼，冲冼时间不小于30min，至回水澄清10min止。

对遇水后性能易恶化的地层，可不进行裂隙冲洗和简易压水，也宜少做或不做压水试验。

3.5帷幕灌浆

（1）灌浆材料

根据施工图水泥采用强度等级PO42.5的普通硅酸盐水泥， 帷幕灌浆及接触灌浆的水泥细度要求通过80µm方孔筛，其筛余量不大于5%。

（2）浆液制备

灌注浆液采用局部集中制浆方式进行搅拌。本次工程中，搅拌机采用自制400L水泥浆搅拌机，生产能力即能满足施工要求。

（3）压水试验

① 所有灌浆孔段在裂隙冲洗结束后、灌浆作业开始前均要进行压水试验。

② 帷幕灌浆先导孔和检查孔采用“单点法”进行压水试验；一般帷幕灌浆孔采用“简易压水”法进行压水试验。

（4）灌浆

帷幕灌浆排内分三序进行灌注，并按分序加密原则安排灌浆施工作业，采用自上而下孔口封闭灌浆法进行。灌浆方式采用孔内循环法进行灌注。射浆管距段底不大于0.5m。灌浆段长5m。

（5）灌注浆液与制浆方法

① 采用普通水泥浆液，按3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1五个比级，开灌用3：1。根据灌浆试验成果，亦可采用监理工程师批准的其它水灰比施灌。

② 帷幕灌浆采用集中制浆站供浆方式施工，制浆站制备0.5∶1的普通纯水泥浆液，各灌浆机组测定制浆站的来浆密度，根据需要加水调配使用。

③ 灌浆浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。普通纯水泥浆液使用普通搅拌机，搅拌时间不少于3min。

（6）浆液变换

① 灌浆浆液由稀到浓逐级变换。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

② 当某一级水灰比浆液的注入量达300L以上或灌注时间己达30min以上，而灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比的浆液灌注。

③ 当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

（7）灌浆结束标准

灌浆段在最大设计压力作用下，注入率不大于1L/min后，持续灌注30min结束。当地质条件复杂、地下水流速大、注入量较大、灌浆压力较小时持续灌注的时间应适当延长。

4.灌浆检查

4.1灌前检查

所有帷幕灌浆孔灌浆前均需做简易压水试验；灌前检查采取简易压水、声波检测等方法，先导孔还需钻孔取芯检测。

4.2灌后检查

灌后质量检查以检查孔压水试验为主，并采取孔内成像、声波检测等辅助方法。

1）灌浆结束14天后进行效果检查，检查孔由监理根据灌浆资料及施工情况现场布置孔位孔数。

2）检查方法：采用单点法压水试验，检查孔应自上而下分段钻进，分段阻塞，分段压水试验。

3）灌浆合格标准：单位吸水率ω≤1.0Lu。

4）灌帷灌浆孔封孔质量进行孔口封填外观检查和钻孔取芯抽样检查，封孔质量应满足设计要求。

结束语：

水利工程基础施工作业中，帷幕灌浆是其中极为重要的组成部分，对水利工程的施工质量有直接的影响，为此需要保证水利工程帷幕灌浆施工质量与施工效果，需充分考量水利工程的实际情况，结合工程实际需求，进而从灌浆施工的前期准备、钻孔灌浆、压水实验及灌浆检验等环节入手，保障灌浆施工质量与施工效果。

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