摘 要： 帷幕灌浆是在大坝的基础中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕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，可降低渗透水流对闸坝的扬压力。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。本文详细介绍了向家嘴水电站坝基基岩帷幕灌浆防渗工程的施工工艺，以及在钻孔和灌浆施工过程中,针对特殊情况所采取的技术措施，提出了灌浆效果评价的方法。
关键词：坝基；帷幕灌浆；施工工艺；特殊情况处理；灌浆成效
1.概述
1.1 工程概况
向家嘴水电站位于重庆市万州区长滩镇向家社区境内，长江干流上游下段右岸一级支流磨刀溪下游的向家嘴河段。工程开发任务为发电，兼有灌溉、供水等综合效益。大坝长181.50m，顶宽6m，水库正常蓄水位301.00m，总库容1468万m3（校核洪水位以下）。向家嘴水电站采用坝后式开发方式，主要由拦河坝、引水建筑物、厂房及开关站组成。
1.2 工程地质条件
坝址区河谷为顺向宽“V”型谷，谷底宽约70～80m。大坝右岸砂岩强风化较浅，呈间断发育，弱风化深2.95m。河床强风化深达2～5.65m，呈间断发育，弱风化深10.04～11.40m。坝区岩体透水性受岩性、裂隙发育程度及风化卸荷等因素控制。河床相对抗水层埋深为14.20m，右岸砂岩抗水层埋深30.45m，左岸为泥岩，抗水层深度比右岸埋深浅。坝基、坝肩均存在较大的渗漏问题，需进行帷幕灌浆处理。
2.施工任务
本次施工的主要任务是，对坝顶桩号为0-60.25～0+214.75范围内的基岩进行帷幕灌桨。帷幕灌浆孔布置为单排，孔距2.5m，采取三序孔施工。灌浆轴线沿坝顶向左岸延伸33.25m，向右岸延伸60.25m，共布帷幕灌浆孔111个。帷幕灌浆底线为相对不透水顶线（q＜5Lu）下3m，顶线为正常蓄水位高程301.00m。
帷幕灌浆在该部位结束14天后施工质量检查孔，孔数为灌浆孔总数的10%左右，通过压水试验检查灌浆效果。
3.施工工艺说明
3.1 帷幕灌浆施工程序
（1）帷幕灌浆按分序、分段施工。同一地段的灌浆按先固结灌浆，后帷幕灌浆的顺序进行。灌浆在有坝基混凝土垫层等盖重的条件下进行时，盖重混凝土应达到50%设计强度后开始钻孔灌浆。
（2）帷幕灌浆施工工艺流程见图3-1。
3.2 钻孔
钻孔采用XY-2PC，金刚石钻头清水钻进。常规帷幕钻孔孔径：为φ76mm；先导孔径、质量检查孔为φ91mm。灌浆先导孔、观测孔、检查孔按钻取芯要求采集岩芯进行地质编录。灌浆的质量与钻孔的质量密切相关，对于钻孔要求是：确保孔深、孔向、孔位符合设计要求，力求孔径上下均一，孔壁平顺，这样才能使灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆。
3.3 抬动变形观测
抬动观测孔钻孔，一孔到底。钻完后即安设抬动观测装置，将灌浆中的抬动变形情况进行监测、记录、报警。）抬动观测孔采用地质钻机钻孔，金刚石钻头开孔，孔径为φ76mm；钻孔结束后经验收孔深后及时按技术要求安装抬动观测装置，内管采用φ25mm钢管，外管采用φ50mm作为护管，所有钢管的连接全部采用丝扣连接，具体的抬动观测装置结构如下图所示。
3.4 钻孔冲洗及裂隙冲洗
钻孔冲洗采用风水联合冲洗或用导管通入大流量水流,从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗, 直至回水清净(返风无灰)为止。裂隙冲洗至回水澄清后10min结束，且总的时间要求不少于30min，孔底残渣不超过20cm。
当邻近有正在灌浆的灌浆孔或邻近灌浆孔结束不足24h时,不得进行裂隙冲洗。帷幕灌浆孔(段)冲洗后,该孔(段)应立即进行下一道施工工序,因故中断时间间隔超过24h的则在灌浆前重新进行冲洗。
3.5 压水试验
（1）压水试验在裂隙冲洗后进行，采用 “单点法”进行压水试验。先导孔采用自上而下分段卡塞压水试验。
（2）压入流量稳定标准：在稳定的压力下，每3～5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值，压水压力为灌浆压力的80%，但不大于1Mpa。
3.6 灌浆施工
（1）灌浆工艺：灌浆采用“自上而下，分段造孔，孔口封闭，循环灌浆”的灌浆工艺。
（2）灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换，浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等七个比级。开始灌浆水灰比为5:1。
（3）灌浆浆液变换原则：当灌浆压力保待不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某级浆液的注入量已达到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，应改浓一级水灰比；当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
（4）在最大设计压力下，注入率不大于1L/min时，继续灌浆60min，灌浆结束，终止灌浆。
（5）封孔：灌浆孔封孔均采用分段灌浆封孔法。
3.7 特殊情况处理：
（1）帷幕灌浆孔的终孔段，其透水率或单位注浆量大于设计规定值时，钻孔宜继续加深。
（2）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、待凝等方法进行处理。灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，应一泵一孔同时进行灌浆。否则，应塞住串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫扎、冲洗，而后继续钻进或灌浆。
（3）灌浆必须连续进行，若因故中断，按下述原则处理：
应尽快恢复灌浆。否则立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆；
（4）孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可选用下列措施综合处理：
自上而下分段灌浆；缩短段长；提高灌浆压力；进行纯压式灌浆；灌注浓浆；灌注速凝浆液；屏浆；闭浆；待凝；采用分段灌浆封孔法或全孔灌浆封孔法封孔。
(5)灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌桨或浆液中掺加速凝剂。
（6）灌浆过程中如回浆变浓，可换用相同水灰比的新浆灌注，若效果不明显，继续灌注30min，即可结束灌注，也不再进行复灌。
（7）灌浆孔段遇特殊情况，无论采用何种措施处理，其复灌前应进行扫孔。
4.灌浆成效分析
4.1 单位注入量分析
该工程共完成帷幕灌浆孔111个，进尺3371.46m，灌浆段长度为2601.34m，注入量为157357.74kg；检查孔11个，进尺473.60m，灌浆段长度为336.90m，注入量为1859.69kg 。
从中可以看出，帷幕灌浆从Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔时，单位注入量152.67→33.18→28.41kg/m，表明单位注入量随灌浆次序的增加而减少，其中Ⅰ序孔与Ⅱ序孔减少幅度大，Ⅱ序孔与Ⅲ序孔未发生大的降幅。经分析表明灌浆部位裂隙性较大，经本次灌浆后充填密实度得到改善。
4.2 单位吸水量分析
为了解坝基岩体灌浆后的透水性，按规范布置11个检查孔进行钻孔压水试验。
在通过灌浆处理后，根据检查孔压水试验成果，坝基岩体透水率q＜1lu的45段，占总段数81%；1lu≤q＜5lu的11段，占总段数19%。表明灌浆后，坝基岩体的透水性得到显著改善，其渗透等级以微透水为主，占81%，局部地段为弱透水，仅占19%，均达设计防渗标准（q＜5Lu），合格率为100%。
4.3 裂隙结石充填情况
灌注第Ⅰ序孔后，从第Ⅱ序孔和灌浆完毕时的检查孔中取出的岩芯上看到，部分岩芯中裂隙被浆液充填结合，浆液充填对象主要为陡倾及层面裂隙，与基岩胶结较为良好。
5.结论
在施工过程中，严格执行帷幕灌浆施工技术规范和“三检制度”。对发现的新情况，新问题，施工与设计、地质密切配合，共同寻找发生问题的原因，研究行之有效的处理措施，确保了帷幕灌浆施工的成效，得到了设计院、业主、监理的一至认可和称赞。向家嘴水电站经过两年多的运行观察，水库在高水位无渗漏现象，实践证明帷幕灌浆是成功、有效的，从而大大提高了水电站运行安全性。
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