水利水电工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用探讨

引言

坝体和基础的防渗性能是水利水电工程安全运行的核心保障，一旦出现渗漏问题，不仅会影响工程的正常使用，还可能引发严重的安全事故，造成巨大的经济损失和社会影响。帷幕灌浆施工技术作为一种有效的防渗处理手段，通过在坝基或坝体中形成连续的防渗帷幕，能够有效阻挡地下水的渗透，降低渗透压力，从而保障工程结构的稳定性。随着水利水电工程建设的不断发展，对帷幕灌浆施工技术的要求也日益提高。因此，深入研究帷幕灌浆施工技术在水利水电工程中的应用，对于提高工程质量、确保工程安全具有重要的现实意义。

1 帷幕灌浆施工技术的相关概述

帷幕灌浆施工技术是指在水利水电工程的坝基、坝肩等关键部位，按照一定的设计要求，通过钻孔将浆液注入到岩体或土体的裂隙、孔隙中，使浆液经过扩散、胶结和硬化后，形成一道具有较高强度和抗渗性能的连续防渗帷幕的施工技术。其主要作用是切断地下水的渗透通道，降低坝体上下游的水头差所产生的渗透压力，防止坝基和坝体发生渗透破坏，如管涌、流土等，从而保证水利水电工程的安全稳定运行。同时，该技术还能提高地基的整体性和承载能力，减少地基的变形。

帷幕灌浆施工技术具有以下特点：一是适用性广，适用于各种不同的地质条件，如岩石地基、松散土地基、断层破碎带等；二是防渗效果显著，形成的防渗帷幕能够有效降低渗透系数，达到良好的防渗目的；三是施工工艺相对成熟，但对施工技术和质量控制要求较高，任何一个环节出现问题都可能影响最终的防渗效果；四是施工过程受地质条件影响较大，需要根据实际地质情况不断调整施工参数。

2 水利水电工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用

2.1 充分做好施工前期准备

施工前期准备工作是确保帷幕灌浆施工顺利进行和保证施工质量的基础。首先，要进行详细的地质勘察，全面了解施工区域的地质构造、岩层分布、裂隙发育程度、地下水的水位等情况，为制定合理的施工方案提供准确的地质资料。其次，根据地质勘察结果和工程设计要求，制定详细的施工组织设计和施工方案，对施工人员进行技术交底和培训，使其熟悉施工方案、操作规程和质量控制要点。然后，准备好所需的施工设备和材料。灌浆材料主要为水泥，应选用强度等级符合要求、质量稳定的水泥，同时要准备好必要的外加剂，如速凝剂、减水剂等，材料进场前要进行抽样检验，合格后方可使用。此外，还要做好施工场地的布置工作，清理场地内的障碍物，平整场地，搭建临时设施，合理规划施工便道，确保施工设备和材料的运输畅通。同时，要做好排水系统的布置，防止场地内积水影响施工。

2.2 钻孔和清孔施工

钻孔是帷幕灌浆施工的首要环节，其质量直接影响后续的灌浆效果。钻孔时，要严格按照设计的孔位、孔深和孔径进行施工。采用合适的钻孔方法，对于岩石地基，通常采用回转钻机钻孔，根据岩层的硬度选择合适的钻头；对于松散土地基或破碎岩层，可采用冲击钻机或跟管钻进的方法，以防止孔壁坍塌。

在钻孔过程中，要做好钻孔记录，详细记录孔内岩层的变化、裂隙出现的位置和宽度、涌水情况等。同时，要定期检查钻孔的垂直度，使用测斜仪进行测量，确保钻孔的偏斜率符合设计要求。钻孔完成后，需要进行清孔施工，目的是清除孔内的岩粉、碎屑、泥砂等杂物，保证灌浆通道的畅通，使浆液能够顺利地进入岩层裂隙。

2.3 注浆管的安装和密封作业

清孔完成后，应及时进行注浆管的安装。注浆管的材质和规格应根据灌浆压力和地质条件选择，通常采用钢管。安装时，将注浆管缓慢放入钻孔内，确保注浆管的底部到达设计深度，管身居中，避免与孔壁接触。注浆管安装好后，需要进行密封作业，以防止浆液从注浆管与孔壁之间的间隙漏出，保证灌浆压力的稳定和浆液能够充分进入岩层裂隙。密封方法通常采用水泥浆或水泥砂浆封孔，在注浆管与孔壁之间的环形空间内灌注密封材料，密封长度应根据孔深和地质条件确定。灌注密封材料时，要边灌注边捣实，确保密封严密。密封完成后，要等待密封材料达到一定强度后才能进行后续的灌浆施工。

2.4 注浆施工以及施工压力的管控

注浆施工是帷幕灌浆施工的核心环节。首先，按照设计的浆液配比进行浆液的制备，浆液应采用机械搅拌，确保浆液均匀一致，具有良好的流动性和稳定性。制备好的浆液要进行浓度检测，符合要求后方可使用。注浆时，采用分段灌浆的方式，根据孔深将钻孔分为若干段，自上而下或自下而上进行灌浆。

在注浆过程中，要严格管控施工压力。灌浆压力应根据地质条件、孔深、浆液特性等因素确定，并在施工方案中明确。注浆时，压力应逐渐升高，避免突然升压导致岩层裂隙过度扩张或孔壁坍塌。同时，要密切关注浆液的注入率和压力变化情况，根据实际情况及时调整浆液浓度和注浆压力。当浆液注入率较大而压力较低时，可适当提高浆液浓度；当压力升高较快而注入率较小时，可降低浆液浓度或暂停注浆，待压力稳定后再继续施工。此外，在注浆过程中，要做好施工记录，详细记录每段的注浆时间、浆液浓度、注浆压力、注入量等参数，以便对灌浆效果进行分析和评估。

2.5 孔口的封闭施工

当注浆达到设计要求的结束标准时，即可停止该段注浆，进行孔口的封闭施工。结束标准通常为：在规定的灌浆压力下，浆液注入率小于0.4L/min，且持续时间不少于30 分钟；或浆液注入率小于1L/min，持续时间不少于60 分钟。

孔口封闭施工的目的是防止地下水通过灌浆孔渗透，保证防渗帷幕的完整性。封闭时，采用与灌浆浆液同强度等级的水泥浆或水泥砂浆，从孔底向上进行灌注，灌注过程中要确保浆液充满钻孔，不得出现空洞。灌注完成后，要及时清理孔口周围的浆液，待封闭材料凝固后，对孔口进行平整处理，并做好标记。

2.6 帷幕灌浆质量检查

帷幕灌浆质量检查是确保工程质量的关键环节，需在帷幕灌浆全部完工并静置 14d 后进行。此过程涉及对每个检查孔进行取芯并绘制岩芯柱状图，无论压水试验结果如何，所有检查孔均需完成灌浆与封孔。作业中，需自上而下分段钻孔取芯，安装灌浆塞进行压水试验至孔底，再自下而上分段灌浆并封孔，压水试验遵循单点法并参考相关规范执行。质量检查主要依据检查孔压水试验成果，并结合钻孔、取岩芯、灌浆记录及测试成果综合评定。

2.7 压水试验检测

压水试验是评估帷幕灌浆质量的核心手段，通过测定灌浆后岩层的透水性，验证防渗帷幕的效果是否达到设计标准。压水试验是在钻孔内施加一定压力，将水注入岩层，测量单位时间内的注水量。在帷幕灌浆孔中选取 10%-20% 的孔作为检查孔，检查孔应布置在防渗帷幕的孔距较大处、地质复杂区等关键部位。检查孔需自上而下分段进行压水试验，每段长度与灌浆段一致。检查孔数量不少于总灌浆孔数的 10% ，且合格率达到 100% ；若存在不合格段，需进行补灌，直至复检合格。

结束语

帷幕灌浆施工技术在加固大坝基础、提升防渗性能方面的优势显著，不仅确保了工程的稳定性，更为下游地区的人民生命财产安全提供了有力保障。帷幕灌浆施工技术的应用，不仅展现了其在复杂地质条件下的适应性和高效性，更体现了现代水利工程技术创新与应用的紧密结合。

参考文献：

[1]王雄.水利水电工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用[J].山西水利，2023，（12）：48-49+53.