浅析混凝土面板堆石坝灌浆技术要点

浅析混凝土面板堆石坝灌浆技术要点

刘宙

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：水利工程，特别是水库大坝，其基础防渗处理的效果直接关系到水利设施的正常运行。坝基防渗处理的目的是最大限度地减少渗漏量，降低坝基的扬压力，并有效控制坝基的渗流坡降，从而避免渗流破坏的发生。灌浆施工技术作为水利工程地基防渗处理的关键措施，能够有效地实现上述目标，发挥着至关重要的作用。本文以实际工程为例，深入介绍了混凝土面板堆石坝灌浆技术要点，希望能够为提高水利大坝工程整体质量提供技术参考。

关键词：混凝土面板；堆石坝；灌浆技术

1工程概况

老深沟水库位于马洪河上游安居卡，属巧家县崇溪镇所辖，距昆明市270公里，距离巧家县崇溪镇约12km，有公路与昭（通）--巧（家）公路相连，交通较为方便。水库地理坐标介于东经102°59´35.3〞～北纬26°47´49.8〞之间，坝址距巧家县直线距离20km。该水库主要建筑物有大坝、溢洪道、导流泄洪隧洞组成，总库容为23×105m3。大坝结构为混凝土面板堆石坝。按照设计图纸开挖后，大坝左岸坝头2935m高程以上和坝下2927.5m以上主要为残坡积层（Qedl）开挖边坡，右岸坝轴线附近凹槽约2936m高程以上主要为崩坡积层(Qcol+dl)开挖边坡，其它范围边坡主要为岩质边坡：左岸2935m~2910m高程范围和右岸2895m高程以上范围为红崖坡组（D2H）粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩及白云岩等，左岸2910m高程以下、右岸2895m高程以下为缩头山组（D2S）石英砂岩夹粉砂质泥岩、泥岩等；左岸2935m~2910m高程范围主要为强风化岩质边坡，左岸2910m高程以下、河床及右岸主要为弱风化岩质边坡。

2回填灌浆工艺

在进行回填灌浆前，必须对衬砌混凝土的施工缝和存在的缺陷进行详尽检查，特别是可能产生漏浆的部位，需预先处理。当衬砌混凝土强度达到设计强度的70%时，方可开始回填灌浆。

2.1 施工方法与次序

导流洞的回填灌浆孔，建议通过预埋管中钻孔的方式实现，确保孔深能深入岩石10cm，并准确记录混凝土的厚度与空腔尺寸。回填灌浆应按划定的灌浆区域分序进行，灌浆操作应从低孔开始，逐步向高孔推进，分序的次序与方法需结合地质实际与工程要求确定。

2.2 灌浆浆液与压力

回填灌浆的压力和浆液水灰比需严格遵循施工图纸的规定。一般情况下，浆液的水灰比为0.5:1，但根据现场实际情况，这一比例可以适当调整。如设计需要，浆液中可适量加入微膨胀剂。对于存在较大空隙的部位，应灌注水泥砂浆，但掺砂量不应超过水泥重量的200%。回填灌浆的压力应控制在0.3 MPa。

2.3 灌浆结束标准

在规定的压力下，当灌浆孔停止吸浆，并持续灌注10分钟后，即可视为灌浆结束。

2.4 封孔操作

灌浆完成后，需清除孔内的积水和污物，采用干硬性水泥砂浆将全孔封填密实，确保孔口压抹平整，露出衬砌混凝土表面的埋管应予以割除。

2.5 特殊状况处理

回填灌浆应连续进行，若因某种原因中断，应尽快恢复。若中断时间超过30分钟，需先清洗至原孔深再恢复灌浆。若此时灌浆孔仍不吸浆，则应在附近重新钻孔进行灌浆。

3固结灌浆

固结灌浆是确保工程安全稳定的关键措施，通过系统布置灌浆孔，封闭岩体渗水通道，提高围岩的抗渗性与长期稳定性。在实际操作中，严格遵循技术规范和设计要求，确保固结灌浆的质量和效果。首先，按照环间分Ⅰ、Ⅱ序，环内加密的原则布置灌浆孔，排距控制在2.5m~3.0m，呈梅花形分布。钻孔时，采用YT28手风钻进行作业，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，确保钻孔孔径不小于Φ56mm。对于不同部位，设定了不同的钻孔深度，如导流洞固结灌浆孔深入围岩2.0m，趾板固结灌浆孔深为8.0m。在钻进过程中，详细记录孔内情况和地质现象，并及时汇报给监理人。钻孔完成后，会对孔口进行必要的保护，防止异物和污水进入。接下来是钻孔冲洗和压水试验。采用压力水进行冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，冲洗至回水澄清或冲洗时间不超过20分钟。压水试验则采用常规阻塞法，根据压力情况确定试验参数。对于检查孔和有试验要求的固结灌浆孔，进行单点法压水试验，其余孔段采用简易压水法。

在灌浆材料的选择上，针对不同地质条件和出水情况，选用了普通水泥灌浆浆液，并根据实际情况进行浆液的联合使用。固结灌浆采用纯压式灌浆方式，根据孔段长度和特殊要求，进行分段灌浆，并设定了合适的灌浆压力。在灌浆过程中，进行混凝土抬动监测，一旦发现抬动超过0.1mm，立即停止灌浆并报告给监理工程师。在浆液变换方面，根据灌浆压力和注入率的变化情况，适时调整水灰比，确保灌浆效果。当注入量或灌浆时间达到一定标准时，会改浓一级水灰比。同时，也设定了灌浆结束的标准，即在设计压力下，吸浆量达到规定值并持续一定时间后结束灌浆。全孔灌浆完成后，及时进行封孔工作。封孔前，排除孔内稀浆，冲洗干净污物，采用纯压式灌浆封孔，封孔压力不小于0.5MPa，时间不少于30分钟，确保孔口压抹齐平。对于特殊情况的处理，制定了详细的应对措施。如遇到断层、岩脉、溶洞等异常区，加强观测并及时处理跑、冒、串、漏浆现象。若灌浆因故中断，会尽快恢复，中断时间较长则进行钻孔冲洗或扫孔。对于吸浆量小或灌后透水率不达标的情况，与监理和相关单位共同研究处理措施。对于冒浆、漏浆、串浆孔段，根据具体情况采用相应方法进行处理。

4帷幕灌浆孔施工

4.1灌浆试验施工

在帷幕灌浆技术的应用中，确保技术参数的合理设定是至关重要的，这需要对岩石的渗透性以及施工效果有深入的了解。在正式施工前，技术人员会选择具有代表性的区域进行试验分析，以验证施工工艺方案是否满足要求。在帷幕灌浆试验阶段，项目施工环节共选择了两组共20个帷幕灌浆孔，钻孔总长度达到660.0m，灌浆量共计255.30m³。

在试验过程中，技术人员对灌浆压力、灌浆长度等关键参数进行了严格的控制，并确定了合适的灌浆施工方法。在灌浆施工过程中，技术人员密切关注现场灌浆作业的具体情况，确保各结构部位的灌浆施工效果符合工程要求。

通过对试验段灌浆结果的分析，发现整个岩体风化强度显著，节理裂隙发育较大，透水率较高。同时，混凝土与岩体结构接触处的透水率和吸浆量也较大，并多次出现冒浆问题。根据这些试验结果，得出以下结论：在设置灌浆孔时，应确保孔间间隔距离为2m，以满足灌浆作业的要求；同时，应适当增加帷幕灌浆的深度。在进行混凝土以下2m部位的灌浆作业施工时，应确保达到灌浆标准后再下入孔口管。随后继续灌注作业，待水泥材料经过48小时凝固后，再进行下一段的灌浆作业。

4.2施工方案确定

依据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)及《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL25-1992)等相关标准，并充分考虑到项目建设的具体情况，技术人员经过综合评估，最终决定采用从上到下分段钻进、分段灌浆、孔内循环的施工方法。在与混凝土和基岩结构接触的区域，当岩体长度在2m以内时，将采取单独灌浆的方式，并严格控制初凝施工，以确保结构稳固。对于后续的灌浆作业段，技术人员将长度设定为5～6m，这既保证了灌浆的均匀性，又提高了施工效率。对于断层、破碎带等地质条件较为恶劣的区域，技术人员将特别关注并采取相应的应对措施。在这些区域，会尽量缩短灌浆作业的长度，以保证结构的凝结效果能够达到工程要求，从而提高帷幕灌浆的整体效果，确保水利工程结构具有较高的整体性。

4.3造孔施工

帷幕灌浆施工开始前，对现场进行细致调控至关重要，因为成孔的质量和进度直接关系到整个项目的施工效果。在造孔施工环节中，以下几项工作尤为关键：

首先，安装钻机与支架。技术人员需进行现场测量放样，准确确定钻机的安装位置，确保钻机摆放端正且基础结构稳固。钻机进入现场前，应清理表面杂物，以确保钻机作业不受任何干扰。钻进开始前，必须确保天车、主动钻杆、灌浆孔处于同一直线上，方可进行钻进作业。其次，进行试车与开钻。钻机安装完成后，需对各项功能进行检查，确保合格。随后，启动动力设备进行试车，包括钻机、供水、供电系统等。待所有设备准备完毕且功能正常后，方可开始钻进作业。此外，钻进工艺的选择与实施同样重要。本次灌浆造孔施工中，需先对基础结构部分进行施工，包括先导孔和检查孔的施工作业。使用直径为59mm的金刚石钻头进行基岩位置的钻进作业。在钻进作业开始前，应对钻杆、钻具主动钻杆、钻杆接头等进行检测，确保其性能合格，避免弯曲、变形等情况的发生。各连接部位连接后，需对连接效果进行检测，确保其牢固、稳定，并达到同心度的标准。在金刚石钻进过程中，如遇到间隙小、钻头水口窄的情况，应适当增大压力，并及时进行冲洗处理，以确保现场钻进作业的顺利完成。

4.4裂隙冲洗与压水试验

在帷幕灌浆钻孔作业告一段落后，接下来的重要步骤是裂隙冲洗及压水试验。这一过程主要是通过导管将高压水以较大流量直接冲入孔内，以清除孔壁附着的杂质，确保灌浆作业能够顺利进行。冲洗时，采用单孔冲洗的方式，持续冲洗直至回水变得清澈，并且这一清晰状态需要维持至少10分钟，整个冲洗过程累计时长需超过30分钟，串孔时间也要保证在2小时以上。此外，还严格控制底部残渣的厚度，确保其在20cm以内。冲洗过程中，根据现场情况适当增大水压，以确保冲洗效果达到最佳。同时，为确保操作的安全性和有效性，冲洗时需严格遵循预定的顺序，并确保水压控制在1MPa以内。

4.5灌浆施工

帷幕灌浆作业采用从上到下分段灌浆的方式进行。在确定合理的灌浆压力后，根据注入率的变化来调整灌浆时间。当注入率小于0.4L/min时，会连续灌浆60分钟；若流量超过1L/min，则继续灌浆90分钟，以确保灌浆作业的充分性。相比之下，若采用从下到上的灌浆方式，灌浆时间可相应减少30分钟和60分钟。在灌浆过程中，会实时检测浆液的浓度和比重，并监控灌浆作业的时间。根据现场情况，会适时延长灌浆时间，以确保灌浆效果达到合格标准。此外，在灌浆作业中，浆液的水灰比是一个关键参数。按照5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1和0.5:1共七个等级进行试验检测。经过技术人员的分析，最终确定使用5:1的水灰比进行灌浆。在灌浆过程中，会根据浆液的浓度、灌浆压力和灌浆时间等因素逐步调整水灰比，确保水泥浆液达到施工要求。当灌浆作业的速度降至1.0L/min以下时，会继续灌注60分钟以完成现场灌浆施工。若灌浆作业长期无法完成，会及时上报给监理工程师，以便对各项参数进行调整和处理，确保帷幕灌浆施工顺利进行。

4.6特殊情况处理措施

在灌浆作业中，渗漏、串浆等问题时有发生，特别是某些部位出现的冒浆、漏浆等严重情况，对工程质量构成威胁。技术人员针对这些问题，会根据现场的渗透量、大小、位置等具体情况，灵活选择合适的施工措施。他们会对灌浆作业的压力、时间等参数进行精细调整，确保灌浆作业能够顺利进行。在灌浆部位的强度达到预定要求后，技术人员会逐步提高灌浆作业的压力，直至最终满足工程要求。这一过程中，他们始终保持对现场情况的密切关注，确保每一步操作都精准到位。对于某些位置无法达到施工要求的情况，技术人员会迅速作出反应，深入了解现场施工的具体状况，并采取相应的处理措施。他们的目标是确保现场灌浆作业能够有序、高效地完成，为水利工程的安全稳定运行提供坚实保障。

4.7封孔

灌浆工作完成后，现场的封堵处理是至关重要的一环。待整个钻孔的灌浆作业全部结束后，技术人员会采用0.5:1比例的水泥浆对孔内进行严密的封堵处理。这一过程中，需确保持续灌注30分钟，以保证封堵的牢固性和有效性。在进行封堵时，所施加的压力将达到最大灌浆压力，以确保水泥浆能够充分渗透到孔内的每一个角落，从而达到最佳的封堵效果。同时，为确保施工质量和后续分析的准确性，技术人员还会详细记录现场施工的各项数据，包括灌注时间、压力变化、水泥浆用量等。这些数据将为后续的工程验收和质量评估提供重要的参考依据。

5 结语

水利工程施工中，灌浆技术的运用对于提升工程稳定性至关重要，是确保项目顺利进行的关键所在。然而，水利工程常面临复杂的地质条件，这些因素往往对施工造成不小的影响。因此，在应用灌浆技术时，深入考察施工地点、全面了解地质情况显得尤为重要。只有做好前期准备工作，精心组织施工，才能确保灌浆技术的有效实施，为水利工程的顺利进行提供坚实保障。

参考文献

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