二级建造师继续教育（水利水电专业）施工论文 帷幕灌浆在水库除险加固中的应用
单位：新疆宝地工程勘察院有限责任公司
姓名：冯志远
2013年4月20日
【摘要】帷幕灌浆技术被广泛用于水库的基础、渗漏、裂缝等方面的处理, 其作用和效果越来越显著。研究其设计参数、工艺流程和效果对确保工程质量，充分发挥帷幕灌浆在水库除险加固中的应用有积极意义。
【关键词】施工；帷幕灌浆；水库加固； 在水库坝体的砂砾石地基中常采用帷幕灌浆技术。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。
工作内容主要有：①查清工程地质与水文地质情况；②进行现场灌浆试验，以确定灌浆方法、压力、孔距、排距、材料、质量标准与检查方法，并论证灌浆效果；③确定帷幕轴线位臵、帷幕深度、厚度（排数）及平面上的长度；④为以后对帷幕的检查或补强加固创造条件。帷幕灌浆使用的胶凝材料主要是水泥，特殊情况时使用高分子化学溶液，对砂砾石地基多用水泥粘土浆液。
1 导入
水库大坝的坝基常落于软弱基岩上，为了保证大坝的坚固和稳定，必须采用有效的加固防渗措施对坝基岩进行处理。帷幕灌浆是大坝基础处理的主要方式之一。在岩石或砂砾石地基中建造防渗帷幕的灌浆，可防止坝基渗漏、降低渗透水对坝基的压力，保证坝基的渗透稳定。为了确保工程质量，充分发挥帷幕灌浆在水库除险加固中的应用，正确科学的施工方法是必要条件，所以本文主要围绕帷幕灌浆在水库除险加固中的施工方法进行简要说明。
2 坝基帷幕灌浆施工
2.1 钻孔布臵
在混凝土防渗墙以下透水率（表示岩体渗透性的指标，单位为“吕荣”。其定义是试验压力为1 MPa时，每米试验段的压入流量为1 L/min）大于5Lu 的弱风化岩层，设臵帷幕灌浆，沿防渗墙中心线布
臵，孔距2m ，底线至5Lu 线以下5m 。防渗设计标准为灌浆后基岩透水率不大于5Lu 。
灌浆孔按三个次序施工，先施工一序孔，（即设先导孔，以调整和优化设计参数，先导孔间距约16m ，孔深应大于其它灌浆孔5m 以上）再施工二序孔，然后施工三序孔，但在正式施工前必须做帷幕灌浆试验，以最终确定各施工参数。
2.2 灌浆材料
帷幕灌浆制成水泥浆必要时可按《土坝坝体灌浆技术规范》（SD26-88）和《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/75144-2001）有关规范或通过室内试验和现场灌浆试验（试验成果报送监人）或由监理人确定掺加外加剂、掺和料和化学材料等，浆液必须按设计的要求过筛处理后方可进行灌浆。
2.3 灌浆试验
按《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88）、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/75144-2001）、《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）、《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999)和设计要求对不同掺合料和不同外加剂的浆液进行灌浆试验，获取有关的或监理指定的灌浆参数。
施工中不得在帷幕线上进行可能导致不良后果的灌浆试验，应根据设计和监理指示选择地质条件与实际灌浆区相似的地段作为灌浆试验区，对于试验的成果要报送监理。
2.4 施工工艺
钻孔→裂缝冲洗和简易压水→制浆和灌浆→封孔
灌浆前进行钻孔裂隙冲洗，冲洗标准以孔内返清水为止，冲洗后进行简易压水并计算透水率，然后制浆和灌浆，制浆严格按配比过泵称料，搅拌时间大于3min ，随时检测浆液比重，灌浆过程中由于吃浆量大一般开始每隔3~5min测1次流量，灌浆压力有专人负责，随
时记录流量、灌浆压力、浆液配比等施工参数。封孔采用机械和人工两种方法，以保证灌浆段浆液饱满，覆盖层密实。
2.5 钻孔冲洗和压水试验
2.5.1 冲洗压力。冲洗水压可为灌浆压力的80%，压力超过1MPa 时，采用1Mpa ；冲洗风压采用50%灌浆压力，压力超过0.5MPa ，采用0.5MPa 。
2.5.2 裂隙冲洗。冲至回水澄清后10min 结束，且总的时间不少于30min 。对回水达不到澄清要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm 。当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24h ，不得进行裂隙冲洗。
2.5.3 特殊地段冲洗（岩溶、断层地段）。大裂隙的地质条件复杂地区，帷幕灌浆孔(段) 是否需要进行裂隙冲洗以及如何冲洗，应通过现场试验或由设计确定。
2.6 制浆
根据设计要求帷幕灌浆制浆的材料必须称量，称量误差应小于5%。制浆过程中要严格控制投料量和掺加剂。各类浆液必须搅拌均匀，并测定浆液密度和粘滞度等参数并作好记录。拌制细水泥浆液时，应加入减水剂和采用高速搅拌机，高速搅拌转速应大于1200r/min，搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液的搅拌从制备至用完的时间应小于2h 。纯水泥浆使用普通搅拌机时的搅拌时间不少于3min ，使用高速搅拌机时的搅拌时间不少于30s 。浆液在使用前应过80um 方孔筛，其筛余量不大于5%，集中制浆站宜制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液，其加料误差应小于5%，输浆站的输浆压力应控制在0.2～1.0Mpa 输送浆液流速应为1.4～2.0m/s，各灌浆地点应测定来浆密度并根据和灌浆点的不同需要调制使用。浆液温度应保持在5～40℃，低于或超过此标准的应视为废浆。过筛后水泥浆在设计要求时段内即进入输浆管灌浆。灌浆过程中应对制浆过程中形成的废浆、废料进行清理，
并运至弃渣场堆放，保持工作面的清洁和对环境保护。
2.7 帷幕灌浆
2.7.1 浆液水灰比和变浆标准。当某一比级浆液注入量已达300L 以上，或灌注时间已达1h ，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。
2.7.2 问题处理。若施工时出现故障应尽早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌浆。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注。
2.7.3 灌浆结束标准。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min ，或不大于1L/min时，继续灌注90min ，灌浆即可结束。
2.7.4 流程。灌浆孔封孔每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”；采用自下而上分段灌浆时，采用“臵换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。
2.8 帷幕灌浆质量检查
帷幕灌浆质量检查应在该部位灌浆结束后14天后进行，帷幕灌浆检查孔的数量应为灌浆孔总数的10%一个坝段，或一个单元工程内至少应布臵一个检查孔。
检查孔应按监理工程师的指示或按设计要求布臵在帷幕中心线上；岩石破碎、断层、大孔隙注入量的孔段附近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和灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束后按监理指示的检查时间进行。承包人应在灌浆结
束后按监理人指示时间内，将有关资料提交监理人，以便检查孔位臵。
帷幕灌浆检查孔应按设计要求提取岩芯，对帷幕灌浆的封孔质量进行抽样检查。检查孔的钻孔与取芯及压水试验一律遵循《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）的标准。
帷幕灌浆质量压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下的各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不合格试段的分布不集中，灌浆质量可认为合格。
压水试验采用五点法，试验压力及试验方法按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）附录A 执行。
3 结语
3.1 帷幕灌浆是地基处理常用的防渗方法，本除险加固工程通过周密的设计和施工，防渗加固效果显著，大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕体，坝体结构得到加强，安全隐患被消除，水库安全运行有了保障。
3.2 建议按除险加固设计设臵大坝位移观测和浸润线观的同时，增设自计水位及雨量观测器，以便准确了解水库雨情、水情、工情，系统了解在各种因素作用下的渗流及变化，为施工控制及安全运用提供依据。
3.3 帷幕灌浆防渗技术使用时，应根据实际情况选取一个合理的灌浆压力、控制参数，采用合理的灌浆工艺，才能达到处理的目的。
3.4 该项技术适用性好，既适用于基岩坝基，又适用于砂砾石坝基及砂土坝基的处理应用。
参考文献：
[1]祁庆和，水工建筑物，水利电力出版社，1997。
[2]王金花，水库大坝安全监测鉴定评价新标准与除险加工工程技术及洪灾风险评估预控实用手册，宁夏大地音像出版社，2005。
二级建造师继续教育（水利水电专业）施工论文 帷幕灌浆在水库除险加固中的应用
单位：新疆宝地工程勘察院有限责任公司
姓名：冯志远
2013年4月20日
【摘要】帷幕灌浆技术被广泛用于水库的基础、渗漏、裂缝等方面的处理, 其作用和效果越来越显著。研究其设计参数、工艺流程和效果对确保工程质量，充分发挥帷幕灌浆在水库除险加固中的应用有积极意义。
【关键词】施工；帷幕灌浆；水库加固； 在水库坝体的砂砾石地基中常采用帷幕灌浆技术。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。
工作内容主要有：①查清工程地质与水文地质情况；②进行现场灌浆试验，以确定灌浆方法、压力、孔距、排距、材料、质量标准与检查方法，并论证灌浆效果；③确定帷幕轴线位臵、帷幕深度、厚度（排数）及平面上的长度；④为以后对帷幕的检查或补强加固创造条件。帷幕灌浆使用的胶凝材料主要是水泥，特殊情况时使用高分子化学溶液，对砂砾石地基多用水泥粘土浆液。
1 导入
水库大坝的坝基常落于软弱基岩上，为了保证大坝的坚固和稳定，必须采用有效的加固防渗措施对坝基岩进行处理。帷幕灌浆是大坝基础处理的主要方式之一。在岩石或砂砾石地基中建造防渗帷幕的灌浆，可防止坝基渗漏、降低渗透水对坝基的压力，保证坝基的渗透稳定。为了确保工程质量，充分发挥帷幕灌浆在水库除险加固中的应用，正确科学的施工方法是必要条件，所以本文主要围绕帷幕灌浆在水库除险加固中的施工方法进行简要说明。
2 坝基帷幕灌浆施工
2.1 钻孔布臵
在混凝土防渗墙以下透水率（表示岩体渗透性的指标，单位为“吕荣”。其定义是试验压力为1 MPa时，每米试验段的压入流量为1 L/min）大于5Lu 的弱风化岩层，设臵帷幕灌浆，沿防渗墙中心线布
臵，孔距2m ，底线至5Lu 线以下5m 。防渗设计标准为灌浆后基岩透水率不大于5Lu 。
灌浆孔按三个次序施工，先施工一序孔，（即设先导孔，以调整和优化设计参数，先导孔间距约16m ，孔深应大于其它灌浆孔5m 以上）再施工二序孔，然后施工三序孔，但在正式施工前必须做帷幕灌浆试验，以最终确定各施工参数。
2.2 灌浆材料
帷幕灌浆制成水泥浆必要时可按《土坝坝体灌浆技术规范》（SD26-88）和《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/75144-2001）有关规范或通过室内试验和现场灌浆试验（试验成果报送监人）或由监理人确定掺加外加剂、掺和料和化学材料等，浆液必须按设计的要求过筛处理后方可进行灌浆。
2.3 灌浆试验
按《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88）、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/75144-2001）、《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-89）、《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999)和设计要求对不同掺合料和不同外加剂的浆液进行灌浆试验，获取有关的或监理指定的灌浆参数。
施工中不得在帷幕线上进行可能导致不良后果的灌浆试验，应根据设计和监理指示选择地质条件与实际灌浆区相似的地段作为灌浆试验区，对于试验的成果要报送监理。
2.4 施工工艺
钻孔→裂缝冲洗和简易压水→制浆和灌浆→封孔
灌浆前进行钻孔裂隙冲洗，冲洗标准以孔内返清水为止，冲洗后进行简易压水并计算透水率，然后制浆和灌浆，制浆严格按配比过泵称料，搅拌时间大于3min ，随时检测浆液比重，灌浆过程中由于吃浆量大一般开始每隔3~5min测1次流量，灌浆压力有专人负责，随
时记录流量、灌浆压力、浆液配比等施工参数。封孔采用机械和人工两种方法，以保证灌浆段浆液饱满，覆盖层密实。
2.5 钻孔冲洗和压水试验
2.5.1 冲洗压力。冲洗水压可为灌浆压力的80%，压力超过1MPa 时，采用1Mpa ；冲洗风压采用50%灌浆压力，压力超过0.5MPa ，采用0.5MPa 。
2.5.2 裂隙冲洗。冲至回水澄清后10min 结束，且总的时间不少于30min 。对回水达不到澄清要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm 。当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24h ，不得进行裂隙冲洗。
2.5.3 特殊地段冲洗（岩溶、断层地段）。大裂隙的地质条件复杂地区，帷幕灌浆孔(段) 是否需要进行裂隙冲洗以及如何冲洗，应通过现场试验或由设计确定。
2.6 制浆
根据设计要求帷幕灌浆制浆的材料必须称量，称量误差应小于5%。制浆过程中要严格控制投料量和掺加剂。各类浆液必须搅拌均匀，并测定浆液密度和粘滞度等参数并作好记录。拌制细水泥浆液时，应加入减水剂和采用高速搅拌机，高速搅拌转速应大于1200r/min，搅拌时间通过试验确定。细水泥浆液的搅拌从制备至用完的时间应小于2h 。纯水泥浆使用普通搅拌机时的搅拌时间不少于3min ，使用高速搅拌机时的搅拌时间不少于30s 。浆液在使用前应过80um 方孔筛，其筛余量不大于5%，集中制浆站宜制备水灰比为0.5:1的纯水泥浆液，其加料误差应小于5%，输浆站的输浆压力应控制在0.2～1.0Mpa 输送浆液流速应为1.4～2.0m/s，各灌浆地点应测定来浆密度并根据和灌浆点的不同需要调制使用。浆液温度应保持在5～40℃，低于或超过此标准的应视为废浆。过筛后水泥浆在设计要求时段内即进入输浆管灌浆。灌浆过程中应对制浆过程中形成的废浆、废料进行清理，
并运至弃渣场堆放，保持工作面的清洁和对环境保护。
2.7 帷幕灌浆
2.7.1 浆液水灰比和变浆标准。当某一比级浆液注入量已达300L 以上，或灌注时间已达1h ，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。
2.7.2 问题处理。若施工时出现故障应尽早恢复灌浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌浆。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注。
2.7.3 灌浆结束标准。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min ，或不大于1L/min时，继续灌注90min ，灌浆即可结束。
2.7.4 流程。灌浆孔封孔每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，会同监理及时进行验收，验收合格的灌浆孔才能进行封孔。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”；采用自下而上分段灌浆时，采用“臵换和压力灌浆封孔法”或“压力灌浆封孔法”。
2.8 帷幕灌浆质量检查
帷幕灌浆质量检查应在该部位灌浆结束后14天后进行，帷幕灌浆检查孔的数量应为灌浆孔总数的10%一个坝段，或一个单元工程内至少应布臵一个检查孔。
检查孔应按监理工程师的指示或按设计要求布臵在帷幕中心线上；岩石破碎、断层、大孔隙注入量的孔段附近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和灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束后按监理指示的检查时间进行。承包人应在灌浆结
束后按监理人指示时间内，将有关资料提交监理人，以便检查孔位臵。
帷幕灌浆检查孔应按设计要求提取岩芯，对帷幕灌浆的封孔质量进行抽样检查。检查孔的钻孔与取芯及压水试验一律遵循《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）的标准。
帷幕灌浆质量压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下的各段的合格率应在90%以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不合格试段的分布不集中，灌浆质量可认为合格。
压水试验采用五点法，试验压力及试验方法按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）附录A 执行。
3 结语
3.1 帷幕灌浆是地基处理常用的防渗方法，本除险加固工程通过周密的设计和施工，防渗加固效果显著，大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕体，坝体结构得到加强，安全隐患被消除，水库安全运行有了保障。
3.2 建议按除险加固设计设臵大坝位移观测和浸润线观的同时，增设自计水位及雨量观测器，以便准确了解水库雨情、水情、工情，系统了解在各种因素作用下的渗流及变化，为施工控制及安全运用提供依据。
3.3 帷幕灌浆防渗技术使用时，应根据实际情况选取一个合理的灌浆压力、控制参数，采用合理的灌浆工艺，才能达到处理的目的。
3.4 该项技术适用性好，既适用于基岩坝基，又适用于砂砾石坝基及砂土坝基的处理应用。
参考文献：
[1]祁庆和，水工建筑物，水利电力出版社，1997。
[2]王金花，水库大坝安全监测鉴定评价新标准与除险加工工程技术及洪灾风险评估预控实用手册，宁夏大地音像出版社，2005。