论文部分内容阅读
摘 要：水库坝基由于种种原因出现渗水现象，严重影响大坝的安全，为消除工程隐患，可采用帷幕灌浆工艺予以解决，以加强坝基整体性、提高坝基的抗渗能力。
关键词： 水库岩石坝基；帷幕灌浆；施工工艺；质量控制。
坝基帷幕灌浆即向岩石坝基孔内灌浆时，作用在孔壁上的径向压力使浆液经孔壁贯通裂缝流向四周从而堵塞裂缝，经凝结后与岩石形成整体，增强坝基整体性，提高坝基的抗渗能力，达到消险固坝的作用。
坝基帷幕灌浆技术在水库除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便，能达到根治坝基渗水隐患等优点，已经被广泛地应用。在具体操作中应注意控制好施工工艺，保证灌浆的质量，才能达到预期的效果。以下本文对西坑水库坝基帷幕灌浆施工经历作小结，叙述了坝基帷幕灌浆工艺及施工控制，希望能为今后同类工程作参考。
一、工程的基本情况
西坑水库是一宗以发电为主，结合灌溉、城镇供水等综合利用的小型枢纽工程，坝址以上集雨面积17.4km2，坝体为重力式浆砌石坝，花岗岩坝基，坝高33.5m，坝长105m，水库最大库容690万m3。由于施工时坝基存在2道破碎带处理不彻底及坝基槽开挖时采用大爆破施工工艺，坝基出现多处裂缝。水库蓄水后发现渗漏现象，最大渗流量达到6.5L/min，经运行一段时间后渗漏现象有所缓解，但严重影响大坝的安全及经济效益。为消除安全隐患，对水库坝基进行帷幕灌浆。
二、帷幕灌浆的施工
灌浆孔按1排3序布置，I序孔孔距6m， II序孔孔距3.0m， III序孔孔距1.5m，设在坝面上游与坝轴线平行处。按孔类分试验孔施工、基本孔施工及检查孔施工三部分，其中检查孔不少于10%，在基本孔施工之前做灌浆试验（试验孔施工），其位置应有代表性，不小于3孔，其试验参数指导基本孔及检查孔施工。
灌浆
施工工艺流程如下图：
钻孔
帷幕灌浆
下一灌浆循环段
压水试验
冲洗
1、钻孔
钻孔采用GY-1A型钻机造孔，根据岩石的等级采用合金钻头或金刚石钻头钻进，孔径75mm，钻孔自上而下分段进行，灌浆长度小于6m时为一段，大于6m时，采用偱环式自上至下分段，每段5m～6m，特殊情况可缩减或加长，但不大于10m。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm，同时孔底沉碴不得超过20cm。钻孔和灌浆必须按分序加密的原则进行，先施工I序孔，后施工II序孔，再施工III序孔。
2、 冲洗
在灌浆前应进行孔壁冲洗和裂隙冲洗，以提高灌浆的质量。采用脉冲冲洗方法，冲洗压力为本段灌浆压力的80%，冲洗直至回水澄清，并延续10min即可结束，但总的冲洗时间不得少于30min。
3、 压水试验
帷幕灌浆压水试验压力一般为1Mpa，压水试验吸水量的稳定标准为：将压力值调到1Mpa并保持稳定后，每5min测读一次压入流量。当试验成果符合下列标准之一时，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。
（1） 当流量大于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小之差小于最终值的10%。
（2） 当流量小于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的20%。
（3） 连续四次读数，流量均小于0.5L/min。
4 、灌浆
帷幕灌浆按分序加密的原则进行。
（1） 灌浆方法
采用小口径钻孔、孔口封闭、无栓塞、自上而下分段循环灌浆法，这种灌浆方法把灌浆塞设置在孔口，自上而下钻进，逐段灌浆并不待凝。灌浆段长一般为小于6m，射浆管距离孔底不宜大于0.5m。灌浆压力如下表所示：
孔深（m） 10 15 20 25
压力（Mpa） 0.20 0.28 0.35 0.43
（2）浆液变换
灌浆浆液的浓度应遵循由稀到浓的原则，逐级改变。浆液的水灰比初定采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.6：1五个级。
浆液的变换情况可根据下面几点进行。Ⅰ、当其注入量大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。Ⅱ、当某一级水灰比浆液的灌浆量达到400L以上，而灌浆压力及吸浆量均改变不显著时，可改浓一级灌注。（“改变不显著”指大于初始注入时的70～80%）。Ⅲ、当改变水灰比后，如灌浆压力突增或吸浆量突减，则应改回原来一级的水灰比。
（3）灌浆结束标准
在设计压力下，如灌浆段吸浆量小于0.44L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，即可结束灌浆。灌浆过程中，应每隔一定时间测定浆液的比重，如出现回浆变浓（吸水不吸浆）情况，宜换用相同水灰比（应加水稀浆）进行灌注，如效果不明显，继续灌注30min，也可结束灌浆。
三、帷幕灌浆的质量控制
质量控制按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）相关规范执行，所有的风、水、电、浆应设置专用管路和线路并有专人管理。
钻孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。钻孔的终孔深度应深入到相对不透水层（单位透吸水率<5lu）1.5m左右，裂缝、断层部位在深入到相对不透水层5m的基础上再加入断层带1倍断层宽度。
灌浆孔必须保证孔位准确、垂直，并进行孔斜测量，发现偏斜超过要求应及时进行纠正或采取补救措施，钻进结束后等待灌浆或者灌浆结束后等待钻进时，孔口均应堵盖，加以保护。
水泥要求选用普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5R，水泥细度要求通过80μm方孔筛余量不大于5%。同时必须符合规定的质量标准；出厂期超过三个月的或受潮结块的水泥不得使用。灌浆用水应符合（JGJ63-89）的规定，拌浆水的温度不得高于40℃。 施工工地附近30m内不得进行爆破作业，如必须进行爆破作业，应采取减震或防震措施。
灌前应进行压水试验及冲洗，冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，则采用1Mpa，裂隙冲洗应冲至回水澄清时，孔内残存沉积物厚度不超过20㎝。当邻近有正在灌浆的孔或邻近孔灌浆结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。
灌浆孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）应立即连续进行灌浆作业，因故中断间隔超过24h者，应在灌 浆前重新进行裂隙冲洗。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔后恢复灌浆。
帷幕灌浆压水试验应在裂隙冲洗后进行，先导孔应自上而下分段卡塞进行压水试验，要求采用五点法或单点法。
灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，根据具体情况采用低压、浓浆、限流、限量、间歇待凝等方法进行处理，发生串浆时，采用一泵一孔同时进行灌浆。
帷幕灌浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆封孔。
四、帷幕灌浆的质量检验
在灌浆全部结束14d后，打检查孔对灌浆效果进行检测。质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等综合评定其质量。
检查孔数一般为不少于总孔数的10%，本工程灌浆检查孔8个，检查孔钻孔位置应选择在：帷幕中心线上，岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位，注入量大的孔段附近，钻孔偏斜过大的部位，灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题部位。
检测结果
（一）、灌浆取芯部分
根据钻孔揭露和岩芯样综合分析，含较多新鲜凝结体浆脉，软塑状，强度低、缝隙封闭良好。
（二）静压水试验结果
钻孔完成经清洗孔后，采用静水头压水试验，注水试验根据《水利水电工程钻孔注压水试验技术规程》DL/T5148-2003规定进行，采用公式：q=Q/P.L。试验结果：渗透系数k（cm/s）在2.28×10-7～6.35×10-8之间，吸水量 Q （l/min） 在0.018～0.208之间。
经3个月连续观测，坝后渗流量平均减少至0.8L/min，灌浆效果较好。
五、灌浆施工中应注意的问题
帷幕灌浆施工除搞好钻孔、洗孔、配浆、灌浆几个环节外，灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再进行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。
孔口有涌水有灌浆孔段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况根据有关规范进行处理。
灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。
灌浆过程中发现回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆液进行灌注，如果效果不明显，延续灌注30 min，即可停止灌注。
六、 结束语
由于地质构造千差万别，帷幕灌浆灌前试验孔及压水试验十分重要，通过实地检验，确定钻孔深度、灌浆方法、作业流程、施工参数、材料选用、质控标准以及应变措施等指导施工，才能将工程质量控制好。
关键词： 水库岩石坝基；帷幕灌浆；施工工艺；质量控制。
坝基帷幕灌浆即向岩石坝基孔内灌浆时，作用在孔壁上的径向压力使浆液经孔壁贯通裂缝流向四周从而堵塞裂缝，经凝结后与岩石形成整体，增强坝基整体性，提高坝基的抗渗能力，达到消险固坝的作用。
坝基帷幕灌浆技术在水库除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便，能达到根治坝基渗水隐患等优点，已经被广泛地应用。在具体操作中应注意控制好施工工艺，保证灌浆的质量，才能达到预期的效果。以下本文对西坑水库坝基帷幕灌浆施工经历作小结，叙述了坝基帷幕灌浆工艺及施工控制，希望能为今后同类工程作参考。
一、工程的基本情况
西坑水库是一宗以发电为主，结合灌溉、城镇供水等综合利用的小型枢纽工程，坝址以上集雨面积17.4km2，坝体为重力式浆砌石坝，花岗岩坝基，坝高33.5m，坝长105m，水库最大库容690万m3。由于施工时坝基存在2道破碎带处理不彻底及坝基槽开挖时采用大爆破施工工艺，坝基出现多处裂缝。水库蓄水后发现渗漏现象，最大渗流量达到6.5L/min，经运行一段时间后渗漏现象有所缓解，但严重影响大坝的安全及经济效益。为消除安全隐患，对水库坝基进行帷幕灌浆。
二、帷幕灌浆的施工
灌浆孔按1排3序布置，I序孔孔距6m， II序孔孔距3.0m， III序孔孔距1.5m，设在坝面上游与坝轴线平行处。按孔类分试验孔施工、基本孔施工及检查孔施工三部分，其中检查孔不少于10%，在基本孔施工之前做灌浆试验（试验孔施工），其位置应有代表性，不小于3孔，其试验参数指导基本孔及检查孔施工。
灌浆
施工工艺流程如下图：
钻孔
帷幕灌浆
下一灌浆循环段
压水试验
冲洗
1、钻孔
钻孔采用GY-1A型钻机造孔，根据岩石的等级采用合金钻头或金刚石钻头钻进，孔径75mm，钻孔自上而下分段进行，灌浆长度小于6m时为一段，大于6m时，采用偱环式自上至下分段，每段5m～6m，特殊情况可缩减或加长，但不大于10m。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm，同时孔底沉碴不得超过20cm。钻孔和灌浆必须按分序加密的原则进行，先施工I序孔，后施工II序孔，再施工III序孔。
2、 冲洗
在灌浆前应进行孔壁冲洗和裂隙冲洗，以提高灌浆的质量。采用脉冲冲洗方法，冲洗压力为本段灌浆压力的80%，冲洗直至回水澄清，并延续10min即可结束，但总的冲洗时间不得少于30min。
3、 压水试验
帷幕灌浆压水试验压力一般为1Mpa，压水试验吸水量的稳定标准为：将压力值调到1Mpa并保持稳定后，每5min测读一次压入流量。当试验成果符合下列标准之一时，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。
（1） 当流量大于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小之差小于最终值的10%。
（2） 当流量小于5L/min时，连续四次读数，其最大值与最小值之差小于最终值的20%。
（3） 连续四次读数，流量均小于0.5L/min。
4 、灌浆
帷幕灌浆按分序加密的原则进行。
（1） 灌浆方法
采用小口径钻孔、孔口封闭、无栓塞、自上而下分段循环灌浆法，这种灌浆方法把灌浆塞设置在孔口，自上而下钻进，逐段灌浆并不待凝。灌浆段长一般为小于6m，射浆管距离孔底不宜大于0.5m。灌浆压力如下表所示：
孔深（m） 10 15 20 25
压力（Mpa） 0.20 0.28 0.35 0.43
（2）浆液变换
灌浆浆液的浓度应遵循由稀到浓的原则，逐级改变。浆液的水灰比初定采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.6：1五个级。
浆液的变换情况可根据下面几点进行。Ⅰ、当其注入量大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。Ⅱ、当某一级水灰比浆液的灌浆量达到400L以上，而灌浆压力及吸浆量均改变不显著时，可改浓一级灌注。（“改变不显著”指大于初始注入时的70～80%）。Ⅲ、当改变水灰比后，如灌浆压力突增或吸浆量突减，则应改回原来一级的水灰比。
（3）灌浆结束标准
在设计压力下，如灌浆段吸浆量小于0.44L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，即可结束灌浆。灌浆过程中，应每隔一定时间测定浆液的比重，如出现回浆变浓（吸水不吸浆）情况，宜换用相同水灰比（应加水稀浆）进行灌注，如效果不明显，继续灌注30min，也可结束灌浆。
三、帷幕灌浆的质量控制
质量控制按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）相关规范执行，所有的风、水、电、浆应设置专用管路和线路并有专人管理。
钻孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。钻孔的终孔深度应深入到相对不透水层（单位透吸水率<5lu）1.5m左右，裂缝、断层部位在深入到相对不透水层5m的基础上再加入断层带1倍断层宽度。
灌浆孔必须保证孔位准确、垂直，并进行孔斜测量，发现偏斜超过要求应及时进行纠正或采取补救措施，钻进结束后等待灌浆或者灌浆结束后等待钻进时，孔口均应堵盖，加以保护。
水泥要求选用普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5R，水泥细度要求通过80μm方孔筛余量不大于5%。同时必须符合规定的质量标准；出厂期超过三个月的或受潮结块的水泥不得使用。灌浆用水应符合（JGJ63-89）的规定，拌浆水的温度不得高于40℃。 施工工地附近30m内不得进行爆破作业，如必须进行爆破作业，应采取减震或防震措施。
灌前应进行压水试验及冲洗，冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，则采用1Mpa，裂隙冲洗应冲至回水澄清时，孔内残存沉积物厚度不超过20㎝。当邻近有正在灌浆的孔或邻近孔灌浆结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。
灌浆孔（段）裂隙冲洗后，该孔（段）应立即连续进行灌浆作业，因故中断间隔超过24h者，应在灌 浆前重新进行裂隙冲洗。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔后恢复灌浆。
帷幕灌浆压水试验应在裂隙冲洗后进行，先导孔应自上而下分段卡塞进行压水试验，要求采用五点法或单点法。
灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，根据具体情况采用低压、浓浆、限流、限量、间歇待凝等方法进行处理，发生串浆时，采用一泵一孔同时进行灌浆。
帷幕灌浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆封孔。
四、帷幕灌浆的质量检验
在灌浆全部结束14d后，打检查孔对灌浆效果进行检测。质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等综合评定其质量。
检查孔数一般为不少于总孔数的10%，本工程灌浆检查孔8个，检查孔钻孔位置应选择在：帷幕中心线上，岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位，注入量大的孔段附近，钻孔偏斜过大的部位，灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题部位。
检测结果
（一）、灌浆取芯部分
根据钻孔揭露和岩芯样综合分析，含较多新鲜凝结体浆脉，软塑状，强度低、缝隙封闭良好。
（二）静压水试验结果
钻孔完成经清洗孔后，采用静水头压水试验，注水试验根据《水利水电工程钻孔注压水试验技术规程》DL/T5148-2003规定进行，采用公式：q=Q/P.L。试验结果：渗透系数k（cm/s）在2.28×10-7～6.35×10-8之间，吸水量 Q （l/min） 在0.018～0.208之间。
经3个月连续观测，坝后渗流量平均减少至0.8L/min，灌浆效果较好。
五、灌浆施工中应注意的问题
帷幕灌浆施工除搞好钻孔、洗孔、配浆、灌浆几个环节外，灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再进行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。
孔口有涌水有灌浆孔段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况根据有关规范进行处理。
灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；灌注稳定浆液或混合浆液。该段经处理后仍应扫孔，重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。
灌浆过程中发现回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆液进行灌注，如果效果不明显，延续灌注30 min，即可停止灌注。
六、 结束语
由于地质构造千差万别，帷幕灌浆灌前试验孔及压水试验十分重要，通过实地检验，确定钻孔深度、灌浆方法、作业流程、施工参数、材料选用、质控标准以及应变措施等指导施工，才能将工程质量控制好。