浅谈水利工程中的防渗灌浆施工

浅谈水利工程中的防渗灌浆施工

解玉强

济南市章丘区城乡水务局  山东济南 250200

摘要：在水利工程施工中为使地基在透水性、渗流稳定性、强度、承载能力、压缩变形能力方面达到要求，许多地方需采用防渗灌浆。文章通过对防渗灌浆地基处理在水利工程中的应用，针对项目实际情况，选择更合理、更适用、更有效的地基处理参数和工艺。

关键词：防渗灌浆；水利工程；帷幕灌浆

1. 灌浆的概念

灌浆（Grouting），就是将某种只有流动性和胶疑性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压人建筑物或其基础部分裂隙中的措施。灌浆又称注浆，其实质是使浆液在被灌载体中渗透、扩散、充塞，经一定时间后凝固和硬化，从而达到加固载体和抗渗防水的目的。按灌浆所起的作用划分为：防渗帷幕灌浆，岩石固结灌浆，回填灌浆等。

固结灌浆是利用钻孔将高标号的水泥浆液或化学浆液压入岩体中,使之封闭裂隙，加强基岩的完整性，达到提高岩体强度和刚度的目的。常规的灌浆是在整个基础大面积内进行,此时应分批逐步完成整个灌浆工程，应根据坝基压力、地质条件等合理设计灌浆孔深、孔距、灌浆压力和浆液稠度,亦即先进行灌浆试验。有时为了处理断层、软弱夹层和溶洞等,须进行特殊的灌浆方法。

帷幕灌浆（curtain grouting）是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。帷幕灌浆在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。

回填灌浆：在混凝土衬砌的背面或回填混凝土周边，对混凝土浇筑未能浇实留有空隙的部位的灌浆。灌浆可使一、二次混凝土体结合为整体，还可加固土体、回填空隙，共同抵御外力，防止渗漏，因此称为回填灌浆。回填灌浆的目的是对隧洞混凝土衬砌或支洞堵头顶部缝隙作灌浆填充。回填灌浆在衬砌混凝土达到设计强度的70%后，尽早进行。

2. 灌浆的作用及注意事项

2.1作用

充填作用、压密作用、粘合作用、固化作用。

2.2灌浆过程中可能出现的事故有

1灌浆中断；②地面抬动；③串浆、冒浆或绕塞返浆。

发生事故后应立即查明原因，及时采取外理措施，必要时停工处理。每个灌浆孔灌浆结束后都要用机械压浆法封孔。封孔质量非常重要，直接影响到建筑物的安全。

3.防渗灌浆在水利工程中的应用

3.1灌浆工艺

本次灌浆试验是根据某水车地层岩性、地质条件的实际情况和国内已建工程的实际，采用孔口封闭、孔内循环、自上而下的分段灌浆法灌浆，采用这种方决，孔内不需要下入灌浆塞，施工简使，节省工时；每段灌浆结束后，不需待凝，即可开始下一假的钻孔，加快了进度；同时上部孔段可得到多次重复灌注，对提高灌浆质量非常有利。帷幕灌浆孔先施工下游排孔，后施工上游排孔，按分序原则逐次序进行施工，先施工I序孔，然后施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。

3.2钻孔本次灌浆试验

钻孔采用XY-2B型回转式钻机，金刚石钻头钻进，物探孔孔径为75mm，抬动观测孔孔径为59mm,灌浆孔孔口段孔径为91mm，以下各段孔径为59mm，各试验孔在钻进过程中要严格控制偏斜，已终孔各孔的孔底偏差均满足设计的有关规定。

3.3孔口管施工

钻孔钻至入基岩2至2.5m灌浆结束，置入一根直径89mm钢管，钢管高出孔口约10CM，并有丝扣。向孔内注入05：l的水泥浆，待孔口管与孔壁之间返出同一浓度水泥浆时，导正孔口管，待凝72小时后上管，始钻灌第二段。由于孔口管镶注完毕后，需待凝一段时间，对孔口段采取不分序同时进行施工。因孔口管是孔口封闭灌浆施工的必要条件和关键工序，灌浆压力太，顾要求孔口管必须镶注牢固，孔口管埋入岩石中的深度，当灌浆最大压力大于5MPa时，孔口管埋入岩石中的深度不小于2.5m。

3.4洗孔及裂隙冲洗

灌浆孔段在灌浆前进行灌浆冲洗，冲洗方法为导管向孔底通入大流量水流，污水自孔口返出，直到回水变清，孔内残存杂质沉积厚度小于20cm后，结束洗孔。洗孔可结合裂隙冲洗同时进行。

灌浆孔段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净为止，裂隙冲洗压力初步定为1MPa，在试验中根据实际情况进行调整。对冲洗方法（大漏矢量段除外）进行了对比试验：下游排1序孔采用高压脉动冲洗法，Ⅱ、三序孔采用高压冲洗法。观察7个孔的冲洗效果，两者均能满足灌浆要求，因高压冲洗比较方使，施工中易于操作，建设采用高压冲洗的方法进行裂隙冲洗。

3.5压水试验

在灌浆前首先按规范要求进行简易压水，乐力为该段灌浆压力的80%且不大于1MPa。在取得数据后，再按能达到的压

力值进行压水，最大按2MPa控制，并记录数据。

先导孔（即物探孔）压水试验采用单点法压水。压水试验成果按DL/T5148-2001“灌规”附录A的规定计算，以透水率表示、在取得数据后，按能达到的力压值进行单点法压水，最大按2MPa控制，并记录数据。

其它排孔各段在灌浆试验中按确定的最大设计灌浆压力灌注。第五段及以下各段段长采用5.0m，遇溶洞为空洞时应停止钻进进行灌浆，遇充填型溶洞等特殊情况，缩短灌浆段段长为2.0m，最后一段可适当加长但不大于8.0m.灌浆浆液遵循由稀变浓、逐级改变的原则。水泥浆水灰比按5:1、3:1、2:1、0.8:1、0.5:1六个比级进行试验，开灌水灰比一般采用5:1，可根据浆液注入情况进行调整，调整原则为：注入率10-20L/min，开灌水灰比采用3:1；注入率20~30L/min，开灌水灰比采用2：1；注人率30-40L/min,开灌水灰比采用1:l；注入率大于40L/min,开灌水灰比采用0.8：l，注入率大丁50L/min时，采用0.5：l。

当遇到较大型溶洞空洞或其它注入量较大地层段时，选用水泥砂浆（水泥：砂：水=1:1:0.6、1:0.5:1两种配比）、碎石填充泵送高流态混凝土等方法进行处理。

灌浆试验浆液变换标准：（1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；（2）当某一比级浆液的注人量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；(3）当注入率大于30L/min时，可根据情况越级变浓。灌浆过程中，灌浆压力的大小应根据浆液注入率的大小进行控制，并在试验中根据实际情况进行适当调整。

4.帷幕灌浆的防渗标准

在灌浆帷幕设计时，首先确定防渗标准，我国1978年颁发

的《混凝土重力坝设计规范》（试行）中规定：在防渗帷幕体内，岩体的透水性根据不同坝高应降低到下列单位吸水量值：

低坝（坝高小于30m）w<3-5Lu；

中坝（坝高等于30-70m)w=1-3Lu；

高坝（坝高大干70m)w<1Lu。

5.结论

20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。他投资少、通用性强、效果好、施工干扰较少、工期质量有保证，

在水利水电行业得到了广泛应用。

参考文献:

[1]李茂芳，孙钊.大坝基础灌浆（第2版）.北京：水利电力出版社.1987.

[2]杨位本，水利水电工程灌浆施工质量问题分析[J].建材与装饰.

[3]邹刚，水利水电工程灌浆施工控制过程研究[J].四川水力发电.