帷幕灌浆施工技术在水利水电工程施工中的应用

0 引言

水利水电工程是国家基础设施建设的基石，其安全稳定性直接关乎民生福祉与能源保障。此类工程常位于复杂水文地质区域，地基渗漏构成主要威胁之一。帷幕灌浆技术通过在工程地基特定深度与范围内灌注水泥浆液或其他化学浆液，充填、密实岩土体裂隙或孔隙，构建连续的地下垂直防渗墙体，截断渗流路径，从而降低扬压力、防止地基管涌及渗漏破坏。

1 帷幕灌浆施工技术在水利水电工程施工中的应用问题

复杂地质构造如断层、溶隙或软弱夹层，易致浆液异常扩散流失，精准控制浆液扩散及成幕质量困难。现有工艺对高压深孔、超长孔段及复杂布孔工况适应性不足，钻孔偏斜控制、长距离浆液输送及深部地层压力调控的困难制约帷幕均匀性与密闭性。工程质量管控与效果验证存在瓶颈，帷幕隐蔽性导致实际形态难以直观检测，传统检查孔压水试验仅提供点状数据，难以全面评估整体防渗效能。施工参数科学性、过程调整实时性与记录完整性也需更智能化管理支持。

2 帷幕灌浆施工技术在水利水电工程施工中的应用场景

2.1 坝基基础防渗处理

通常在大坝基础底面或其上游区域，依据地质勘察资料与渗流分析结论，按特定设计参数布设密集的、深入相对完整或弱透水岩层的平行钻孔群。通过科学设计的浆液配比与分序分段灌注工艺，在坝基下方构建一道或多道连续的地下垂直防渗墙。这道严密的屏障旨在有效截断或大幅度延长坝基下潜在的渗流路径，显著降低作用于坝基的渗透扬压力，严格防止坝基软弱结构面发生潜蚀、管涌等渗透变形破坏，同时大幅减少水库蓄水后的渗漏损失，为大坝提供最为基础的安全支撑，保障大坝在设计运行周期内结构稳定与功能完整。

2.2 库区岸坡及库底渗漏控制

在水库建成蓄水后，库区周边岸坡岩体、古河道冲积层或覆盖层与下伏强透水基岩接触带、以及库底浅部存在相对破碎、裂隙发育的岩层或渗透性强的覆盖层等薄弱环节，容易形成大量绕坝渗漏或向库盆外区域的渗漏通道。帷幕灌浆技术可沿潜在渗漏边界布置特殊的环形或线状灌浆孔群，并穿透覆盖层锚固于相对稳定基岩层中。通过高压灌注专业配比浆液，旨在高效封堵岩体中的密集裂隙网络、控制性结构面以及强透水地层，从而大幅提升库周岩土体的整体抗渗性能。形成的岸坡或库底防渗帷幕能够有效截断或封闭库水向库外的渗漏途径，实现水库水资源高效利用与周边地质环境安全的双重目标。

2.3 已有水工建筑物的渗漏治理与加固

。帷幕灌浆技术在此场景中作为非开挖原位修复的利器，常采用骑缝打孔、交叉布孔或系统布孔等方式深入渗漏通道内部或结构缺陷区域。通过注入具备优异渗透性、稳定性及微膨胀特性的特种改性水泥浆液或化学浆液，能够有效充填裂缝内部、接缝深处的空隙及衬砌后部的脱空区域，显著恢复混凝土结构的密实度，阻塞深层渗漏通道，恢复局部区域的抗渗能力与结构完整性，是延长建筑物使用寿命、保障其持续安全运行的关键技术手段。对于老化与病险工程的修复加固，帷幕灌浆展现出强大适应性与生命力。

3 帷幕灌浆施工技术在水利水电工程施工应用的优化对策

3.1 强化地质勘察与分析精细化水平

提升地质勘察工作的投入深度与精细度，勘察手段需综合运用高密度电法、地震波CT、精细化钻孔取芯及大比例尺原位水文地质测试技术，力求在空间尺度上详细揭示深部岩体结构的空间展布规律、不同埋深区段岩体的渗透性能分区特征及地下水渗流场特征建立三维渗流模型。基于这些多维高精度信息，运用先进数值模拟工具，科学预测不同幕体设计方案下的渗流场演化规律与扬压力分布趋势。最终，依据模拟结果优化幕体结构形态、空间布局及其嵌入相对隔水层的深度，同时为后续精准布孔与灌浆参数动态调控设计奠定坚实的科学依据，最大限度减少设计与实施的盲目性，提升帷幕的针对性与可靠性。

3.2 科学优化灌浆工艺技术与参数

依据工程具体防渗要求、目标地层特性及水文地质条件，进行多方案比选确定最适合的灌浆方法和孔序结构。对于深厚覆盖层或强风化带，优先选用套管跟进护壁、空气潜孔锤钻进等高效钻孔工艺，确保孔壁稳定与成孔精度。采用现代浆液流变学分析技术，依据实际揭露地层孔隙特征优选水泥基材料类型与级配比例，精确调控关键流变参数，并针对性添加高效减水剂、稳定剂、微膨胀剂等助剂以满足特定技术需求。灌浆压力控制需根据目标段埋深、地层初始应力场及邻孔干扰效应综合设定适宜的渐进式压力标准，并运用自动化监测仪表实时闭环调控注浆泵输出，实现灌浆压力的精细化智能管理，确保浆液有效扩散而不压裂地层。

3.3 健全全过程施工质量监控体系

基于高精度GPS 及智能测量仪器实现钻孔位置和开孔角度的精密放样定位控制，施工中应用多点测斜仪或随钻测斜系统实时监测与自动反馈调控钻头姿态，严格将钻孔空间偏斜控制在设计要求范围内。施工过程需部署自动化数据采集系统，将每个孔段的注入量、压力、流量、浆液比重等关键工艺参数连续、真实、完整地记录于中央数据库，严禁人为篡改或滞后补录，同时预设报警阈值实现超限行为的即时警示处理。在关键灌浆区域积极探索引入分布式光纤测温系统或声发射微震监测网络等新型无损检测技术，通过捕捉浆液固化过程中的热信号或岩体应力场变化特征，有望实现对地下浆脉空间分布格局与帷幕整体连续性的初步反演推断。

3.4 提升灌浆效果综合检测评价技术

帷幕灌浆的深层防渗性能难以通过表面观测直接评估，运用多方法协同验证其内在实效。传统检测以压水试验为核心，设计需遵循规程科学选择检查孔位、设定合理试验压力；操作上应确保栓塞可靠封闭目标段，按规程多点逐级升压，精准记录稳定流量与压力关系曲线数据，严格按规范计算Lu 值，对比设计标准判定各测段达标程度。对于大流量复杂通道区，可补充示踪试验，通过上下游布点检测示踪剂迁移时间与浓度空间分布，辅助推断渗流主通道堵塞效果及潜在异常路径。在深厚或高风险工程，探索应用微电流法或地质雷达结合钻孔雷达，探测浆液结石体在地下介质的空间电阻率或电磁波反射特征变化趋势，反演推断帷幕体的整体空间连续性。

结束语

总之，面对复杂地质条件和高标准的挑战，通过深化地质勘察、创新材料工艺、优化施工参数、完善智能监控及先进检测手段进行系统性优化，可显著提升其质量和效率。依托新材料与智能传感、数字技术的融合，该技术正向精细化、智能化发展。未来需加强跨学科协作，深化复杂系统认知与调控能力，持续优化工程防渗体系，为重大水工构筑物提供更可靠、长效的支撑。

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