帷幕灌浆施工技术在水利大坝基础防渗加固中的应用

帷幕灌浆施工技术在水利大坝基础防渗加固中的应用

李顺林

  云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：帷幕灌浆技术是一种重要的水利工程技术，它通过深入分析大坝坝体与周边基础或水工建筑物与其周边基础之间的渗流路径，并对其进行有效破坏，从而显著提升防渗能力，降低渗流量。目前，某水库大坝的帷幕灌浆工作已接近尾声，其成功实施得益于对地质条件的细致研究和现场实际情况的精准把握，从而确保了灌浆材料选择的合理性。通过对该水库大坝帷幕灌浆方案的深入探讨，可以清晰地看到帷幕灌浆技术的设计逻辑与施工步骤。这一实践不仅为当前工程提供了有力保障，也为今后类似工程提供了宝贵的参考经验。帷幕灌浆技术的不断完善与应用，将有力推动水利工程建设的安全与高效发展。

关键词：水库大坝；基础防渗；帷幕灌浆；施工方案

1概述

帷幕灌浆技术，作为水利工程建设中不可或缺的一环，发挥着防止大坝及其基础受渗透作用破坏的重要作用。它通过深入分析大坝坝体与周边基础或其他水工建筑物与其周边基础之间的渗流路径，并进行科学处理，有效增长渗径、减小渗漏量，确保大坝安全稳固。在实际应用中，帷幕灌浆技术严格按照规范要求，紧密结合实际地质条件，设计出合理的帷幕灌浆方案。利用先进的灌浆机械和设备，对渗流路径进行精细处理，从而确保大坝具有极小的渗流量。在我国众多水库大坝的建设与维护中，帷幕灌浆技术展现出了显著的成效。它已成为目前最为有效的减少大坝基础渗流量及预防大坝渗漏的技术手段，广泛应用于水库工程中。然而，任何技术都有其局限性，帷幕灌浆技术也不例外。由于灌浆压力大，进行帷幕灌浆前必须确保基础上方具备足够的盖重，以确保灌浆过程的安全稳定。此外，在灌浆过程中，由于浆液流动速度较慢，易导致灌浆孔或灌浆管内浆液堵塞，进而对工程质量产生不良影响。因此，在应用帷幕灌浆技术时，必须充分认识其优缺点，结合实际情况进行科学合理的运用。通过不断的技术创新和完善，进一步提升帷幕灌浆技术的效果，为水利工程建设的安全与高效发展贡献力量。

2帷幕灌浆技术的特点

2.1 帷幕灌浆技术的广泛适用性

在水利工程建设中，帷幕灌浆技术以其独特的优势，展现出了强大的适用性。相较于其他防渗施工技术，帷幕灌浆不仅操作便捷，而且效果显著。这一技术的精髓在于对地层进行深入细致的分析，从而精准确定灌浆深度、压力以及灌浆孔排数与间距等关键参数。通过对这些参数的精确把握，再辅以现场试验的验证，确保了帷幕灌浆工作的准确性与可靠性。在实际施工中，施工方会结合丰富的经验，根据设计参数制定出切实可行的帷幕灌浆施工方案。在合适的位置进行钻孔，并精确控制灌浆过程，确保每一环节都符合设计要求。待水泥浆液凝固后，便会与周围的土体及临近灌浆孔中的水泥紧密结合，形成一道或多道坚不可摧的水泥幕墙。这道幕墙就像一道屏障，有效地阻挡了水的渗透，形成了效果卓越的帷幕防渗系统。帷幕灌浆技术的适用性极强，无论是松软的土层还是坚硬的岩层，都能展现出良好的防渗效果。这使得它成为水利工程建设中不可或缺的重要技术之一。

2.2 帷幕灌浆技术的重要性

水利工程作为民生工程的重要组成部分，其安全性与稳定性直接关系到人民群众的生命财产安全。一旦发生溃坝、垮坝等事故，后果将不堪设想。因此，如何有效防止水库枢纽工程中大坝坝基渗漏、绕坝渗漏等问题的发生，成为了水利工程建设中亟待解决的难题。帷幕灌浆技术的出现，为解决这一问题提供了有效的手段。通过帷幕灌浆，可以在大坝坝基及周围形成一道坚固的防渗帷幕，有效阻止水的渗透。

2.3 帷幕灌浆技术的经济性

随着我国经济社会的快速发展，水利建设成为了推动地区乃至全国经济发展的重要力量。饮水安全、农业灌溉等问题的解决，都离不开水利工程尤其是水库枢纽工程的支持。然而，这些工程在建设中往往面临着各种技术难题，其中大坝的防渗问题尤为突出。帷幕灌浆技术作为一种高效、经济的防渗手段，在水利工程建设中发挥着举足轻重的作用。

3水库帷幕灌浆设计及施工技术

温泉河水库工程位于宁洱县勐先镇先胜村的勐先河上游段老杜田河上，属澜沧江水系。水库距宁洱县城29km。工程建设任务是农业灌溉，设计灌溉面积2.45万亩，其中，新增灌溉面积1.79万亩，改善灌溉面积0.66万亩。大坝帷幕灌浆部位为坝纵0+000.00～坝纵0+279.125心墙基础混凝土垫层范围，即心墙盖板之上进行灌浆施工，坝纵0+25.935~坝纵0+159.400段，帷幕灌浆布置于坝轴线上及坝轴线下游，共2排孔，其余桩号段为单排孔，布置于坝轴线上。

3.1 地质条件概述

坝址所处的河床段地质特点显著，全强风化带裂隙发育，使得该区域的透水性较强。而在其下方的弱、微风化带，岩体的裂隙虽然也发育，但透水性相对较弱，形成了一道天然的隔水屏障。左坝肩的岩体结构较为完整，主要属于弱、微风化带，地质条件相对稳定。相对而言，右坝肩的覆盖层则较厚，其下的弱、微风化带岩体裂隙发育情况与左坝肩相似，同样具备较弱的透水性，起到了良好的隔水作用。

3.2 防渗帷幕设计与布置策略

为确保大坝的安全稳定，根据规范要求，对帷幕灌浆的防渗设计标准进行了严格把控。河床段、两岸坡及延伸部分的基岩，在灌浆后需确保其透水率控制在q≤5Lu以内。防渗帷幕的布置以大坝中心线为基准，向两侧坝端延伸，左坝肩向山体延伸50.0m，右坝肩向山体延伸80.0m，整个工程的帷幕灌浆防渗总长度达到438.0m。以大坝河床段的帷幕灌浆为例，进一步细化了设计方案，并优化了施工工艺，确保帷幕灌浆技术能够充分发挥其防渗作用，为大坝的安全运行提供坚实保障。

3.3帷幕灌浆设计方案

由于河床段的特殊地质条件，存在一层相对不透水层，且其深度适中，经过深入分析和综合评估，决定将防渗帷幕的深度设定为40米。为确保帷幕的密实度和有效性，采用了双排布设的方式，排与排之间的距离为3.0米，而孔与孔之间的距离则控制在1.5米。在帷幕灌浆的施工过程中，采用了孔口封闭、自上而下分段灌浆的技术手段。这种方法能够确保灌浆的均匀性和连续性，从而提高帷幕的防渗效果。为了确保施工的有序进行，决定先施工下游排的帷幕灌浆孔，待其完成后，再进行上游排的施工。由于灌浆孔为双排布设，每排孔的施工需要按照一定的次序进行。采用了“一序孔→二序孔→三序孔”的次序，逐步加密灌浆施工。这种次序安排能够确保灌浆的均匀性和连续性，避免出现漏灌或重复灌浆的情况。

在注浆材料的选择上，主要以普通纯水泥浆液为主。但在实际施工过程中，可能会遇到一些特殊情况，如跑浆、冒浆或灌浆时回浆管无压力等。针对这些情况，可以在水泥浆液中加入适量的速凝剂或砂子，以提高浆液的稳定性和流动性。水泥浆液的水灰比是影响灌浆效果的关键因素之一。根据灌浆前压水试验的透水率情况，选择了不同的水灰比进行开灌。当透水率较大时，采用较大的水灰比；当透水率较小时，则采用较小的水灰比。这种灵活调整的方式能够确保灌浆效果达到最佳状态。在灌浆过程中，还需要根据注入量和压力的变化情况，适时调整浆液的配比和灌注方式。当注入量过大且压力不变时，可以上调一级比例；当普通纯水泥浆注入量大且难以达到结束标准时，可以采用水泥砂浆进行灌浆。最后，设定了明确的灌浆结束标准，包括在设计最大压力下持续灌浆的时间不小于60分钟，以及注入率小于1.0L/min后再继续灌注30分钟等条件。只有当这两个条件同时满足时，才能结束该段的灌浆施工。这些标准的设定确保了灌浆施工的质量和效果，为大坝的安全运行提供了有力保障。

3.4帷幕灌浆施工工艺

钻孔施工是帷幕灌浆工程的首要任务，它涉及到灌浆孔的具体位置、尺寸及数量的确定。在钻孔过程中，必须严格把控钻孔的倾斜度，确保钻孔的垂直性，以防止因倾斜导致的灌浆不均等问题。同时，钻孔的深度也是至关重要的，必须达到设计要求，确保帷幕的完整性。采用回转式钻机进行钻孔作业，考虑到基础岩石的硬度和可钻进性，选用了硬质合金钻头，它能够有效地穿透坚硬的岩石，确保钻孔的顺利进行。在钻孔过程中，还需严格控制孔位的偏差，确保孔位偏差不得大于10cm，以保证灌浆孔的位置准确。清孔及裂隙冲洗是钻孔施工后的重要步骤。在钻孔完成后，应立即进行清孔作业，清除孔内的岩屑和残渣，为后续的灌浆工作创造有利条件。而裂隙冲洗则是为了清除基岩裂隙中的杂质和填充物，使得灌浆浆液能够顺利地填充到裂隙中。采用具有压力的清水进行裂隙冲洗，冲洗压力控制在灌浆压力的80%，且不超过1.0Mpa，以确保冲洗的有效性和安全性。冲洗过程应分段进行，直至回水管内回水清澈为止，这样可以确保裂隙内的杂质被彻底清除。验孔是确保帷幕灌浆质量的关键环节。在完成钻孔和清孔工作后，需要对已完成的灌浆孔进行验孔，以检查孔深和孔斜是否满足设计要求。这一步骤至关重要，它直接关系到帷幕的防渗效果。只有通过严格的验孔程序，才能确保每个灌浆孔都符合设计要求，从而保证帷幕的整体质量。压水试验是评估基岩透水性的重要手段。在各段开始灌浆前，采用简易压水试验对该段基岩的透水率进行测算。通过测算结果，可以选择合适的开灌水灰比，以确保灌浆浆液能够有效地填充基岩裂隙，达到预期的防渗效果。简易压水试验操作简单、快速，能够为提供及时、准确的基岩透水性数据，为后续的灌浆工作提供有力支持。在灌浆过程中，需要严格控制灌浆管与孔底的距离，确保距离不超过0.5m。同时，射浆管的外径与钻孔孔径之差应控制在10～20mm，以保证灌浆浆液能够顺畅地流入基岩裂隙中。采用钻杆作射浆管时，应使用平接头连接钻杆，以确保灌浆过程的连续性和稳定性。在混凝土与基岩接触段灌浆结束后，应至少待凝24小时，以确保灌浆浆液充分凝固并达到预期的防渗效果。其他各段则不再需要待凝，可以连续进行灌浆作业。

在灌浆过程中，还需要时刻注意抬动观测孔数值的变化。为了防止人为观看发生错漏，最好采用自动记录装置对抬动观测进行自动记录。这样可以确保及时、准确地掌握基岩的动态变化情况，为后续的施工决策提供有力支持。同时，还需要保证回浆管中不小于15L/min的回浆量，以防止灌浆管内水泥凝固堵塞灌浆管。在灌浆过程中，有时会遇到跑浆、冒浆、串孔等特殊情况。这时，需要根据现场情况及时进行处理。如发生跑浆现象，可以先对浆液出现位置进行人工封堵，并将水泥砂浆比例调高一个级别，或对灌浆孔进行待凝24小时。如果调高水泥砂浆级别等措施对灌浆问题影响不大时，可以考虑采用孔内填砂后再注浆的方法，或者在水泥浆液中加入水玻璃等速凝剂。但需要注意的是，在加入速凝剂时要时刻防止灌浆管的堵塞问题。每一段灌浆结束后，可以开始下一段的帷幕灌浆工作。在终孔段的灌浆过程中，应确保达到设计要求的帷幕底界，并且终孔段透水率应小于基岩透水率要求q≤5Lu。同时，还需要采用孔内循环法灌浆超过30分钟，以确保灌浆浆液充分填充基岩裂隙并达到预期的防渗效果。封孔是帷幕灌浆工程的最后一步。当某一帷幕灌浆孔全长范围内所有的灌浆孔段均已完成灌浆施工且经检测各项指标均已满足设计要求时，可以进行封孔作业。在封孔过程中，先采用0.5:1的浓浆置换孔内稀浆或积水，然后将灌浆塞阻塞在孔口进行纯压式灌浆封孔。最后，需要对帷幕灌浆施工质量进行评定。目前主要通过压水试验为主，选择合适的位置进行帷幕灌浆检查孔的钻设，并对其进行压水试验测算出每段的灌浆后的基岩透水率。同时，还需要结合抬动变形、孔斜等观测成果进行综合分析，以全面评估帷幕灌浆施工的质量。通过这一系列的施工和检测措施，可以确保帷幕灌浆工程的质量和效果达到预期要求，为水利工程的安全稳定运行提供有力保障。

4结语

水利枢纽工程中的大坝防渗至关重要，每个工程都因其特定的地质和建设条件而需制定独特的帷幕灌浆方案。帷幕灌浆技术的深入研究和精心设计方案，无疑是工程的核心与难点。施工技术的精准控制亦同样关键，每道工序的质量都需严格把控，以确保水利工程的整体质量。目前，本工程已顺利完成帷幕灌浆作业，设计中充分考量地质因素，结合现场实际，对灌浆材料进行了合理选择。通过采用常规水泥砂浆配合速凝剂，以及优化灌浆工艺，有效减少了灌浆材料的消耗，取得了显著成效。此方案不仅降低了施工成本，还确保了帷幕灌浆的顺利进行。这一实践充分证明了，在科学规划和严格施工管理的共同作用下，能够高效、经济地完成大坝基础帷幕灌浆工作，为水利枢纽工程的安全稳定运行奠定坚实基础。

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