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【摘 要】 南水北调中线干渠叶县段渠道206+411～206+815段左右岸存在大面积深厚卵石透水地基，以0.5：1的水泥浆为灌浆材料，采用自上而下分段灌浆工艺进行了防渗处理，通过对帷幕灌浆施工效果的研究分析，对帷幕灌浆在地基处理中施工技术进行探讨。
【关键词】 帷幕灌浆；地基处理；施工技术；南水北调
一、工程概况
南水北调中线一期总干渠陶岔渠首～沙河南（中线建管局代建项目）叶县段工程施工3标（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003）位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，全长约7.77km。采用先导孔对渠道206+411～206+815地质条件进行了勘探确认，渠坡范围分布有卵砾石层（层厚1.3m～11m），卵砾石的渗透系数为2.3×10-2～2.2×10-4cm/s，地下水高于渠底板。根据卵砾石层土工试验成果及帷幕灌浆试验成果，对渠道206+411～206+815段左右岸进行帷幕灌浆防渗处理。帷幕灌浆工程量为7753.3m。
二、帷幕灌浆试验施工
结合实际工程地质条件，为了确定帷幕灌浆压力等技术参数，了解砂砾石层的可灌性，研究渠道两岸帷幕灌浆防渗的可行性与合理性。帷幕灌浆试验选择在渠道左岸206+711～206+726进行试验，利用帷幕在渠道一侧坡顶形成帷幕封闭围井，试验区尺寸为9×15m，试验共24个帷幕灌浆孔、12个检查孔。通过帷幕灌浆试验确认，帷幕灌浆采用孔口封闭，自上而下分段钻灌的施工方法适用于主体帷幕灌浆施工，灌浆效果显著，通过灌浆，该地层的渗透性显著降低。防渗帷幕检查结果满足透水率q≤5Lu的防渗标准。
三、帷幕灌浆成墙施工
1、施工工艺
采取循环式灌浆法进行灌浆，射浆管距孔底不大于0.5m。灌浆方法采用孔口封闭法，施工流程为：定孔位→固定钻机→开孔钻进→灌第一段→镶孔口管并待凝→第二段以下分段钻孔、灌浆至终孔→封孔→迁移钻机。
2、钻灌设备
帷幕灌浆孔、检查孔钻孔设备选用XY-2型地质回转钻机造孔；灌浆设备选用性能可靠稳定3SNS型灌浆泵和灌浆自动记录仪。
3、灌浆材料
帷幕灌浆水泥采用强度等级不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，细度要求比表面积≥300m2/kg，受潮结块水泥不用于灌浆。
4、帷幕灌浆施工
4.1钻孔
（1）帷幕灌浆采用回转式钻机配硬质合金钻头钻进。先导孔孔口段为φ91mm，以下各段为φ76mm；常规帷幕钻孔孔口段为φ76mm，以下各段为φ56mm；质量检查孔的孔径为φ91mm。（2）帷幕灌浆孔开孔孔位与设计位置偏差不大于10cm，钻孔时保证孔向准确，孔深符合设计规定，孔底偏斜率不大于2.5%，并严格控制孔深20m以内的孔斜率。（3）一序先导孔钻孔尽量提高岩芯获取率，岩芯按地勘标准妥善保存，并进行地质编录。钻灌浆孔时对孔位、孔深、岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。（4）灌浆孔的施钻严格遵循灌浆程序，分序分段进行。（5）灌浆段长度一般划分原则为：①弱透水性（<5Lu）的岩层，段长≥6m；②中等透水性（5～10Lu）岩层，段长5m；③透水性较大（>10Lu）的岩层，灌浆段长≯3m。（6）钻孔结束后应捞除孔内残留物，冲净岩粉、岩屑。孔底沉淀厚度不宜大于20cm。（7）钻孔过程应进行记录，遇地层变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况，应详细记录。
4.2灌浆
（1）灌浆孔采用小口径孔口封闭自上而下分段循环灌浆的方法灌浆，射浆管距孔底距离不大于0.5m。
（2）灌浆第一段（孔口管段）单独先行灌浆并待凝3～4d，方可进行以下各段的钻孔灌浆工作。
（3）除孔口管段灌浆需待凝外，其它各灌浆孔段一般可不待凝，特殊情况如遇大耗浆量等情况则要待凝，其待凝时间应根据具体情况确定。一般不少于48～72h。
（4）灌浆浆液遵循由稀到浓的原则逐级改变。
（5）灌浆压力按照表5-1执行，灌浆压力一律以孔口回浆管压力表读数中值为准。
（6）灌浆尽快达到设计压力，但当注入率较大时，采用限流分级升压。
（7）灌浆材料采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，纯水泥浆液灌注，浆液比级为3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1五个比级，开灌水灰比为3：1。
（8）浆液水灰比的变换原则：
①在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比。②当某级浆液灌入量达到1000L～1500L或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。③当注入率大于30L/min时，可变浓一级。
（9）灌浆结束标准：在规定的灌浆压力下，注入率不大于2L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。
4.3特殊情况的处理
（1）大耗浆量孔段的处理：
①遇有大耗浆量孔段时，首先应降低灌浆压力，减少其注入率，如吸浆量仍很大，而灌浆压力没有回升，地面又有漏浆的迹象，应采取措施堵漏，如漏浆量较大或压力仍未回升，则应停止灌浆，待凝48h后复灌。②复灌时，如注入率仍很大，仍应采取上述措施，必要时可掺用速凝剂、减水剂、中、细砂等。③复灌时注入率逐渐减小，则应灌至正常结束。④复灌时注入率较待凝前相差悬殊，且耗灰量很小，则应对该段扫孔灌浆，如扫孔后注入率仍很小，此孔灌浆即告结束。
（2）地表冒浆的处理
在灌浆过程中，应经常注意观察灌浆孔周围是地表否有冒浆现象。如地表有冒浆现象时，首应采取沙袋压盖等表面封堵措施，同时降低灌浆压力，如降压无效，再将浆液逐渐变浓，采取限流、间歇灌浆等措施，如再无效，可视冒浆量与注入率而定，当冒浆量接近注入量时，再灌30min即可结束待凝，如冒浆量小于注入量的2/3，则继续灌注至结束。 （3）串浆孔段的处理：
發现灌浆孔与邻孔串浆时，把孔深较浅的孔堵住，灌注较深的孔，待其结束后，再对被串孔进行扫孔灌浆。如条件允许可对两串浆孔段同时灌注。
（4）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，则：
①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗钻孔；如冲洗无效，则应扫孔重新灌浆。
4.4封孔
全孔灌浆结束后，以0.5：1的浆液采用全孔灌浆法进行封孔，压力采用该孔最大灌浆压力，并做好灌浆记录。
四、帷幕灌浆质量检查
帷幕灌浆孔灌浆结束后，按规定的位置打检查孔，对灌浆质量及效果进行检查。
（1）帷幕灌浆孔质量检查在该部位灌浆结束14d后进行，检查孔数量为灌浆总孔数的3%～5%。（2）帷幕灌浆孔质量检查孔孔径不小于φ91mm，对检查孔所采取的岩芯进行检查、观察有无水泥结石、裂隙充填状况、密实性及完整程度，进行岩芯编录，并对检查孔进行压水试验分析，并在压水前后进行综合测试，对比灌浆前后的效果。检查孔压水试验压力为灌浆压力的80%。（3）帷幕灌浆检查孔压水试验的合格标准为透水率不大于10Lu即认为合格。其它各段合格率应达到90%以上，其余不足10%灌浆段的透水率不超过1.5倍合格标准且不集中，即可认为合格。（4）检查孔封孔：检查孔压水试验完成经监理人同意验收后进行封孔，封孔采用“全孔灌浆封孔法”。
五、结语
通过对渠道206+411～206+815左右岸进行帷幕灌浆处理后，压水试验的透水率q≤5Lu，说明地层的防渗性得到了明显的改善和提高。对于卵砾石地层采用水泥浆为灌浆材料帷幕灌浆能满足防渗要求，且稳定性好。结合南水北调中线工程工期紧，帷幕灌浆工程在地基处理中得到了良好的应用，为渠道衬砌的节点完工打下了坚实的基础。
参考文献：
1、赵元弘，小南海水库地震堆积天然坝体帷幕灌浆设计与施工[A]；2004年水工专委会学术交流会议学术论文集[C]；2004年
2、王盛鑫，蒲石河抽水蓄能电站上水库大坝趾板基岩灌浆试验段成果分析[A]；抽水蓄能电站工程建设文集（2008）[C]；2008年
3、张会员，小湾水电站上游围堰堰肩帷幕灌浆施工[A]；第八次水利水电地基与基础工程学术会议论文集[C]；2006年
【关键词】 帷幕灌浆；地基处理；施工技术；南水北调
一、工程概况
南水北调中线一期总干渠陶岔渠首～沙河南（中线建管局代建项目）叶县段工程施工3标（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003）位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，全长约7.77km。采用先导孔对渠道206+411～206+815地质条件进行了勘探确认，渠坡范围分布有卵砾石层（层厚1.3m～11m），卵砾石的渗透系数为2.3×10-2～2.2×10-4cm/s，地下水高于渠底板。根据卵砾石层土工试验成果及帷幕灌浆试验成果，对渠道206+411～206+815段左右岸进行帷幕灌浆防渗处理。帷幕灌浆工程量为7753.3m。
二、帷幕灌浆试验施工
结合实际工程地质条件，为了确定帷幕灌浆压力等技术参数，了解砂砾石层的可灌性，研究渠道两岸帷幕灌浆防渗的可行性与合理性。帷幕灌浆试验选择在渠道左岸206+711～206+726进行试验，利用帷幕在渠道一侧坡顶形成帷幕封闭围井，试验区尺寸为9×15m，试验共24个帷幕灌浆孔、12个检查孔。通过帷幕灌浆试验确认，帷幕灌浆采用孔口封闭，自上而下分段钻灌的施工方法适用于主体帷幕灌浆施工，灌浆效果显著，通过灌浆，该地层的渗透性显著降低。防渗帷幕检查结果满足透水率q≤5Lu的防渗标准。
三、帷幕灌浆成墙施工
1、施工工艺
采取循环式灌浆法进行灌浆，射浆管距孔底不大于0.5m。灌浆方法采用孔口封闭法，施工流程为：定孔位→固定钻机→开孔钻进→灌第一段→镶孔口管并待凝→第二段以下分段钻孔、灌浆至终孔→封孔→迁移钻机。
2、钻灌设备
帷幕灌浆孔、检查孔钻孔设备选用XY-2型地质回转钻机造孔；灌浆设备选用性能可靠稳定3SNS型灌浆泵和灌浆自动记录仪。
3、灌浆材料
帷幕灌浆水泥采用强度等级不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，细度要求比表面积≥300m2/kg，受潮结块水泥不用于灌浆。
4、帷幕灌浆施工
4.1钻孔
（1）帷幕灌浆采用回转式钻机配硬质合金钻头钻进。先导孔孔口段为φ91mm，以下各段为φ76mm；常规帷幕钻孔孔口段为φ76mm，以下各段为φ56mm；质量检查孔的孔径为φ91mm。（2）帷幕灌浆孔开孔孔位与设计位置偏差不大于10cm，钻孔时保证孔向准确，孔深符合设计规定，孔底偏斜率不大于2.5%，并严格控制孔深20m以内的孔斜率。（3）一序先导孔钻孔尽量提高岩芯获取率，岩芯按地勘标准妥善保存，并进行地质编录。钻灌浆孔时对孔位、孔深、岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。（4）灌浆孔的施钻严格遵循灌浆程序，分序分段进行。（5）灌浆段长度一般划分原则为：①弱透水性（<5Lu）的岩层，段长≥6m；②中等透水性（5～10Lu）岩层，段长5m；③透水性较大（>10Lu）的岩层，灌浆段长≯3m。（6）钻孔结束后应捞除孔内残留物，冲净岩粉、岩屑。孔底沉淀厚度不宜大于20cm。（7）钻孔过程应进行记录，遇地层变化，发生掉钻、坍孔、钻速变化、回水变色、失水、涌水等异常情况，应详细记录。
4.2灌浆
（1）灌浆孔采用小口径孔口封闭自上而下分段循环灌浆的方法灌浆，射浆管距孔底距离不大于0.5m。
（2）灌浆第一段（孔口管段）单独先行灌浆并待凝3～4d，方可进行以下各段的钻孔灌浆工作。
（3）除孔口管段灌浆需待凝外，其它各灌浆孔段一般可不待凝，特殊情况如遇大耗浆量等情况则要待凝，其待凝时间应根据具体情况确定。一般不少于48～72h。
（4）灌浆浆液遵循由稀到浓的原则逐级改变。
（5）灌浆压力按照表5-1执行，灌浆压力一律以孔口回浆管压力表读数中值为准。
（6）灌浆尽快达到设计压力，但当注入率较大时，采用限流分级升压。
（7）灌浆材料采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，纯水泥浆液灌注，浆液比级为3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1五个比级，开灌水灰比为3：1。
（8）浆液水灰比的变换原则：
①在灌浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注入率不变压力持续升高时，不得改变水灰比。②当某级浆液灌入量达到1000L～1500L或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。③当注入率大于30L/min时，可变浓一级。
（9）灌浆结束标准：在规定的灌浆压力下，注入率不大于2L/min后，继续灌注30min，可结束灌浆。
4.3特殊情况的处理
（1）大耗浆量孔段的处理：
①遇有大耗浆量孔段时，首先应降低灌浆压力，减少其注入率，如吸浆量仍很大，而灌浆压力没有回升，地面又有漏浆的迹象，应采取措施堵漏，如漏浆量较大或压力仍未回升，则应停止灌浆，待凝48h后复灌。②复灌时，如注入率仍很大，仍应采取上述措施，必要时可掺用速凝剂、减水剂、中、细砂等。③复灌时注入率逐渐减小，则应灌至正常结束。④复灌时注入率较待凝前相差悬殊，且耗灰量很小，则应对该段扫孔灌浆，如扫孔后注入率仍很小，此孔灌浆即告结束。
（2）地表冒浆的处理
在灌浆过程中，应经常注意观察灌浆孔周围是地表否有冒浆现象。如地表有冒浆现象时，首应采取沙袋压盖等表面封堵措施，同时降低灌浆压力，如降压无效，再将浆液逐渐变浓，采取限流、间歇灌浆等措施，如再无效，可视冒浆量与注入率而定，当冒浆量接近注入量时，再灌30min即可结束待凝，如冒浆量小于注入量的2/3，则继续灌注至结束。 （3）串浆孔段的处理：
發现灌浆孔与邻孔串浆时，把孔深较浅的孔堵住，灌注较深的孔，待其结束后，再对被串孔进行扫孔灌浆。如条件允许可对两串浆孔段同时灌注。
（4）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，则：
①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗钻孔；如冲洗无效，则应扫孔重新灌浆。
4.4封孔
全孔灌浆结束后，以0.5：1的浆液采用全孔灌浆法进行封孔，压力采用该孔最大灌浆压力，并做好灌浆记录。
四、帷幕灌浆质量检查
帷幕灌浆孔灌浆结束后，按规定的位置打检查孔，对灌浆质量及效果进行检查。
（1）帷幕灌浆孔质量检查在该部位灌浆结束14d后进行，检查孔数量为灌浆总孔数的3%～5%。（2）帷幕灌浆孔质量检查孔孔径不小于φ91mm，对检查孔所采取的岩芯进行检查、观察有无水泥结石、裂隙充填状况、密实性及完整程度，进行岩芯编录，并对检查孔进行压水试验分析，并在压水前后进行综合测试，对比灌浆前后的效果。检查孔压水试验压力为灌浆压力的80%。（3）帷幕灌浆检查孔压水试验的合格标准为透水率不大于10Lu即认为合格。其它各段合格率应达到90%以上，其余不足10%灌浆段的透水率不超过1.5倍合格标准且不集中，即可认为合格。（4）检查孔封孔：检查孔压水试验完成经监理人同意验收后进行封孔，封孔采用“全孔灌浆封孔法”。
五、结语
通过对渠道206+411～206+815左右岸进行帷幕灌浆处理后，压水试验的透水率q≤5Lu，说明地层的防渗性得到了明显的改善和提高。对于卵砾石地层采用水泥浆为灌浆材料帷幕灌浆能满足防渗要求，且稳定性好。结合南水北调中线工程工期紧，帷幕灌浆工程在地基处理中得到了良好的应用，为渠道衬砌的节点完工打下了坚实的基础。
参考文献：
1、赵元弘，小南海水库地震堆积天然坝体帷幕灌浆设计与施工[A]；2004年水工专委会学术交流会议学术论文集[C]；2004年
2、王盛鑫，蒲石河抽水蓄能电站上水库大坝趾板基岩灌浆试验段成果分析[A]；抽水蓄能电站工程建设文集（2008）[C]；2008年
3、张会员，小湾水电站上游围堰堰肩帷幕灌浆施工[A]；第八次水利水电地基与基础工程学术会议论文集[C]；2006年