摘要：作为大坝基础，不论是岩石或砂砾石层，均需具有可靠的防渗性、足够的耐压性和一定程度的均质性。但一般天然岩石或砂砾石层很少具备这些条件，所以，常常需要进行处理，改善它的各种性能，使之适应筑坝工程的需要。本文以桃子沟水库大坝工程为例，阐述该水利枢纽工程拦河坝基础防渗工作中帷幕灌浆技术的应用，对其施工工艺进行进行全面的分析。
关键词：帷幕灌浆 钻孔 浆液 检查
一、工程概述
桃子沟水库大坝工程基岩帷幕灌浆位于混凝土面板堆石坝上游趾板范围内及两坝肩，单排布置，孔距2m，河床段孔深37～45m，左岸坡段孔深28～35m，右岸坡段孔深45～50m，程量为7168米。坝址区域地质构造部位处于次级构造堡子向斜SE翼，无断层发育，构造简单，岩层倾角平缓，地层产状：N60°E倾向NW 倾角8～19°，地层为倾上游偏左岸，裂隙主要发育有三组。第一组产状N30°E倾SE倾角82°，间距1～2米；第二组产状EW倾N倾角71°，两组裂隙呈平面“X”，可见延伸长7～8米；第三组为层面裂隙，主要发育在砂岩与泥岩分界面附近，产状与岩层产状相同。泥岩中裂隙一般延伸短小，但卸荷带裂隙延伸较长，一般在8～10米左右。
二、帷幕灌浆施工技术
根据桃子沟水库大坝工程实际以及相关规范要求，将本帷幕灌浆工程划分为11个单元，其中前十个单元中每个单元有17个孔，第11单元有12个孔。Ⅰ序孔中每隔16m一个先导孔。
本灌浆工程进行三序孔灌浆，采用“孔口封闭，自上而下分段灌浆”的灌浆工艺，孔径不小于76mm，自低高程开始，向高程推进灌浆，即先灌河床趾板段、再灌斜坡趾板段、最后灌两岸灌浆平洞段。每单元先灌Ⅰ序先导孔，再灌Ⅰ序普通孔，后灌Ⅱ序孔，最后灌Ⅲ序孔。将全孔分段，开孔段（接触段）长2m，第二段长3m，基本段长5m，孔底段不大于7m。具体方法将孔口设置孔口封闭器，自上而下分段钻进，逐段灌浆不待凝。灌下段时上段自行复灌。射浆管距离孔底不大于0.5m。
每孔施工顺序为：钻一段孔→裂隙冲洗和压水试验→灌浆→再钻一段孔→裂隙冲洗和压水试验→灌浆→依次循环→封孔
1、钻孔
本工程采用XY-150地质钻机进行钻孔，孔径φ76。孔口位置与设计位置偏差不得大于10cm。每孔首先进行孔口管埋设，使孔口管车丝端露出孔外10cm以上，浆液待凝24h后进行每孔段的正常钻进。终孔段标准为透水率小于3Lu。钻孔中要注意以下事项：
（1）钻孔开孔对准预埋管并顺着预埋管方向进行钻进。
（2）钻孔班报准确记录衬砌砼厚度、空腔尺寸和入基岩深度等。
（3）造孔过程中如遇结构钢筋可在10cm范围内移动，不宜损伤钢筋截面。
（4）钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进，如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后，再行钻进。
（5）孔斜控制
保证钻孔垂直度是保障灌浆效果的重要一环。为了预防钻进发生偏斜，施工中必须加强孔斜控制。主要采用以下措施：①钻机安装应平整稳固，钻进时要保证天车、立轴、和孔位三点一线。②钻进时必须保证孔向准确。③施工过程中，采用RTE-Ⅱ型测斜仪测取每段孔斜。其孔底偏差值不得大于下表中的数值。
2、裂隙冲洗与压水
各灌浆段在灌浆前均进行洗孔，保证孔内干净，孔底沉渣不超过20cm。钻孔冲洗压力采用80%的灌浆压力，并不大于1MPa，冲洗至回清水时止，冲洗时间20min。其中每孔第一段（接触段）压力为0.32Mpa，第二段压力Ⅰ序孔为0.48Mpa， Ⅱ序孔为0.56Mpa， Ⅲ序孔为0.64Mpa。
在钻至地下水位时，均进行地下水位测定，按每5min测读一次孔内水位，当水位下降速度连续两次均小于5cm/min时为止，以最后的观测值作为稳定地下水位值，并以此地下水位作为灌浆试验施工的稳定地下水位标准。
3、灌浆
3.1 灌浆材料
本次灌浆采用纯水泥浆灌注，其中水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥细度通过80µm方孔筛的筛余量不宜大于5%，符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007要求。对所用水泥做好严格防潮并缩短存放时间。受潮结块的水泥不得使用，出厂期超过3个月的水泥不应使用。
灌浆用水符合混凝土用水标准。
3.2 制浆
3.3 灌浆
本工程采用自上而下循环灌浆，压力表安装在孔口回浆管上，压力表读数采用压力表指针摆动的中值，压力表摆动范围小于灌浆压力的20%，做好记录，压力表经常进行检查，不合格或已损坏的压力表严禁使用。
水平距离15m同高程的孔段，不得同时进行灌浆。接触段灌浆后待凝24h，方可进行下部各段钻孔，其中每孔第一段（接触段）灌浆压力为0.4Mpa，第二段灌浆压力Ⅰ序孔为0.6Mpa，Ⅱ序孔为0.7 Mpa，Ⅲ序孔为0.8 Mpa。
3.4浆液比级变换
（1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变水灰比。
（2）当某级浆液的注入量已达300L以上，或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入量均无改变或改变不显著时，应采用浓一级灌注。
（3）当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
（4）灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，及时汇报，采取相应的措施处理。
（5）如果出现透水率较大孔段，或在灌浆过程中受到其他因素影响造成灌浆中断时间长，在恢复灌浆时吸浆量突然少，需作灌后压水试验检查。如果灌后压水不合格，则扫孔复灌至合格。
（6）对耗浆量较大的孔段，采取少灌多复的原则灌浆。
（7）当孔段单位耗灰量达400kg/m以上时，须采取降压限流措施，注入率控制在5L/min。若降压限流措施无效，则停灌待凝24h后扫孔复灌。
3.5灌浆结束
帷幕灌浆在每孔段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。
当长时间达不到结束标准时，查明原因研究处理措施使之达到结束标准。
3.6封孔
全孔灌浆结束后，会同监理工程师进行验收，验收合格后及时进行封孔。
单孔灌浆试验结束后，对该孔进行封孔。封孔采用分段压力灌浆封孔法，将全孔分成数段，每段长20～25m，灌注0.5：1（0.6：1）的浓浆，灌浆压力与该段灌浆压力相同。当注入率不大于1L/min时，并浆30min。孔口部分干缩后，可直接用干硬性水泥砂浆封填密实。有涌水时，孔口可用木塞麻丝塞紧。
3.7特殊情况处理
（1）钻孔偏斜控制及纠偏措施
钻孔偏斜控制：施工中，采用RTE-Ⅱ型测斜仪进行每孔段测斜，及时纠偏。具体纠偏措施： 钻机固定牢固，钻进中不摆、不晃；仔细校正立轴方向确保天车立轴钻孔孔位成一直线；钻进中勤检查钻机有无移动，钻机的方向有无变化，发现问题及时纠正；熟悉所用机械和钻孔方法的特点，钻研技术，总结经验教训，提高操作者的技术水平，实行正确操作。
（2）冒浆、漏浆、串浆的处理
灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，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。
帷幕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。否则应将串浆孔用止浆塞塞紧，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。
（3）灌浆中断的处理
应及早恢复灌浆，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，而后恢复灌浆。恢复灌浆时，应使用开灌比级的浆液进行灌注，如注入率与中断前的相近，即可改用中断前浆液比级继续灌注；如注入率较中断前的减少较大，则浆液比级应逐级降低浓度继续灌注。
（4）吸浆量过大的处理
基岩灌浆经常遇到地层吸浆量过大的情况。这时可采用间歇灌注的方式，停15～20min再灌注，如果吸浆量仍然很大，而泵压不上升，则可采用以下方法进行处理：低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；浆液中掺加速凝剂；
凡属于出现灌浆中断、冒浆、串浆或吸浆量很大等特殊情况的孔段，为确保灌浆质量，灌后均要求做压水检查，若检查不合格，应进行复灌，直至合格为止。
三、质量控制
1、压水试验
各次序孔裂隙冲洗后、在灌浆前进行压水试验，试验孔数不少于总孔数的20%，先导孔、检查孔各孔段必须做压水试验，其中检查孔进行五点法压水试验。
五点法压水，具体做法为：压水压力采用0.3Mpa、0.6Mpa和1Mpa。在注入率保证稳定后，进行20次注入率的测量。每5min测读一次流量，压水试验工作结束后，取最终流量值做为计算值。
简易压水：压力为灌浆压力的80%，（按前面的要求数据执行）但不大于1MPa，其中每孔第一段（接触段）压力为0.32Mpa，第二段压力Ⅰ序孔为0.48Mpa， Ⅱ序孔为0.56Mpa， Ⅲ序孔为0.64Mpa。压水20min，每5min测读一次压入流量，取最后值作为计算流量，其成果仍以透水率表示。
2、帷幕灌浆试验质量检查
（1）检查孔数量为总灌浆孔数的10%，压（注）水试验在该部位灌浆结束14d后进行。
（2）检查孔位的选定：对单排孔的帷幕，检查孔可设在两灌浆孔之间，两排或多排孔的帷幕，检查孔宜位于帷幕中心线部位。
（3）帷幕灌浆试验质量检查，以分析检查压（注）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来评定其质量。本灌浆帷幕的防渗标准以及终孔标准为透水率q<3Lu。坝体混凝土与基岩接触段及其下一段合格率应为100%；以下基岩孔段合格率应为90%以上；不合格试段的透水率值不超过设计规定值的150%（4.5Lu），且不集中，则灌浆质量可认为合格。
（4）帷幕灌浆检查孔与先导孔采取岩芯，采取率要求达85%以上，并作详细地质编录、照相，绘制钻孔柱状图。
（5）帷幕灌浆的封孔质量应抽样检查，合格标准为钻孔孔深应符合设计要求，水泥浆液结实应连续、密实。
（6）钻孔时应根据要求对孔内情况（如砼底板厚、涌水、漏水、断层、破碎带、掉钻、塌孔）进行详细记录。
（7）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。
结语：
大坝坝基帷幕灌浆的作用就在于通过采用灌浆技术处理坝基岩石或砂砾石层，减少坝基和两岸岩土中的渗流量，降低渗漏损失，提高地层的力学强度使之满足筑坝工程的需要，确保大坝地基稳定、安全，水库正常运行，发挥应有效益。在岩溶地区，试蓄水后能够较容易的找到岩溶通道位置，有时利用较少的钻孔灌浆就可基本解决渗漏问题，从而能以较少的投入起到较好的防渗效果。
参考文献
[1]DL/T5148-2012.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].中国电力出版社.2012
[2]浅谈水库大坝灌浆施工技术方法与防渗加固处理方案特点[J].四川建材.2009