水电站固结灌浆和帷幕灌浆施工技术探究

刘志芸

摘要：水电工程不同于其它类型的工程，它所面对的天然地理环境更加复杂，在水力作用下，周边的岩石和地质状况都比较糟糕；不能满足水电站的结构需要。而采用固结灌浆和帷幕灌浆技术，可以克服场地条件的制约，在灌浆作用下，可以改变节理裂缝的发育，也可以使岩体的整体和均匀性得到提高；采用帷幕灌浆技术，在坝体和砂砾基础上进行防渗帷幕，可以有效地控制地下水位的渗入。在今后的工程建设中，必须加强对固结灌浆、帷幕灌浆等技术的运用和创新。

关键词：水电站；固结灌浆；帷幕灌浆；施工技术

1工程概况

万家口子水电站为北盘江干流的第四个梯级电站，是北盘江上游龙头电站，电站装机容量180MW，水库具有不完全年调节能力。同时通过水库的调蓄作用，可提高下游梯级水电站的装机容量、保证出力，大幅度增加年发电量，充分合理地利用水力资源，是实现北盘江流域梯级滚动开发的关键性工程，工程规模为大(2)型。

万家口子水电站为坝后岸边式电站，正常蓄水位1450m，万家口子水电站工程枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物及引水建筑物等组成。碾压砼拱坝坝顶高程1452.50m，最大坝高167.50m，坝顶厚度为9.0m，坝底拱冠处厚36.0m，坝身最大倒悬度为0.14。坝顶中部设3孔12.0×13.0m的溢流表孔，堰顶高程为1437.0m，坝身设2孔冲沙中孔，进口底高程1365.0m，设置水垫塘消能，水垫塘长度为210.0m。引水隧洞进口采用岸塔式，建基面高程为1395.50m。

1固结灌浆和帷幕灌浆施工技术概述

1.1固结灌浆

在工程建设中，一般根据工程地质、坝型、破碎程度、地基岩石应力等客观因素来确定是否采用灌浆。一般采用坝基的全断面固结灌浆；对于混凝土拱坝和重力拱坝，则需要对坝肩拱座岩体进行加固灌浆；对于水工隧道，通常在开挖完成后进行岩体固结灌浆，通常是对开挖后的岩体进行加固。为了避免出现局部岩体崩塌和集中渗漏，在开挖之前，可以在一定的范围内采用斜孔或水平孔进行预灌浆。在土石坝防渗体的基础上增加混凝土垫层，必须对其进行加固灌浆。在实际工程中，为保证灌浆质量达到设计要求，应先将适当的混凝土浇注到岩石基底或混凝土上，然后再进行灌浆。当岩体地质情况比较复杂的时候，往往需要在现场进行固结灌浆，并按顺序确定孔距、排距和孔深；灌浆次序等。下浅层固结灌浆孔常与风钻相结合，采用潜孔钻或岩心钻进行深孔处理，梅花、方格、六边形是常见的平面布孔。一般把排间距和最后孔间距控制在3~6米以内，采用逐步加密的方式进行钻孔。在岩体节理、裂隙发育的特定部位，在实际采浆量较大的情况下，可采用灌浆混凝土。灌浆作业从稀浆开始，逐步提高其浓度，直至达到最终的标准要求。

1.2帷幕灌浆

帷幕灌浆是将泥浆注入岩体或土壤的裂隙、孔隙，从而达到减少渗流、降低渗流的目的；采用合理、高效的帷幕灌浆技术，能够充分解决有关方面的渗漏问题，从而为全面体现工程的施工质量和运行效率提供技术支撑。运用这种技术，能有效地贯彻有关技术要点，从而能有效地解决漏水问题，从而显示出其巨大的优越性和价值。在工程实践中，采用固结灌浆和帷幕灌浆工艺，固结灌浆是根据现场条件，充分采用钻机对浆体进行喷射，再对浆体进行再布置；从而保证了混凝土的加固，使其成型，从而为改善工程质量打下良好的基础；帷幕灌浆是通过将浆液注入到土体之间，从而形成连续的拦水幕，从而有效地减小渗流。两种灌浆工艺在工艺上较为相近，为改善水利建设的整体质量打下了良好的基础。

2固结灌浆施工技术的工艺流程

2.1钻孔

首先，根据设计图纸，确定灌浆孔的位置，并在灌浆孔中放置一根预制管；如果埋入50mm直径的钢管，在预先埋管中进行钻孔施工。其次，按照施工要求，配备TY-28型风力钻机和其他型号的钻机，对现场进行硬化、平整，并对钻机的安装位置和垂直度进行测量和调整，确保钻具的位置和垂直度满足要求；将钻头安装和紧固，并使其与灌浆孔的中心位置保持一致。第三，在钻井期间，对钻杆的垂直度进行定期的测量和修正，若垂直度超出允许的范围；然后对孔壁倾斜部分进行充填、压实，以纠正孔壁的垂直性。如有需要，再进行钻井。最后，要对钻孔进行严格的控制，在钻入一定的地层后，再进行适当的提升；当钻头到达设计高度时，就可以完成钻井工作，并将钻杆缓缓上提至孔。

2.2清孔

在清孔过程中，要对成孔的质量进行检验，例如孔深和孔壁的垂直度，并对孔壁的结构进行检测，确认无误；采用水压结合的方法，对孔壁和孔底的粉尘进行清洗，以保证孔底部的渣层厚度不超过50mm。钻孔清理完毕后，进行压水实验，利用脉冲灌浆设备对孔壁裂缝进行冲洗，将冲洗时间控制在10分钟以内；压水时间维持在20分钟或更长，压水压力为80%。

2.3灌浆

为了保证灌浆的质量，技术人员要根据实际情况，合理地选择灌浆的先后顺序和方法，比如采用钻孔内循环的方式，一次就可以实现全孔灌浆。在此基础上，采用钻孔分段法，将灌浆孔洞分成几个节段，按自上而下的顺序进行堵漏灌浆；为防止渗漏问题的发生，在灌浆段底部50cm处安装了灌浆塞。

3施工技术的质量管理措施

3.1强化浆液配合比控制

在水利水电工程中，由于地质、气候、环境等诸多因素的影响，水泥砂浆的配比、浆料的掺入量等都存在着一定的差别，因此，要有效地提高灌浆施工的质量，就必须对浆料的配比进行合理的控制。另外，在具体的施工中，在泥浆配制完毕后，还要对泥浆的各项性能进行测试和分析；通过这种方法，可以直接判断出泥浆的品质。一般情况下，若在配制时加入减水剂，则在不加减水剂的情况下，浆料流速应大于25秒；因此，浆液的流动速度应该在16秒左右，为了确保整个工程的质量，通常情况下，泥浆的流量必须小于40秒；若不能达到以上条件，则可依据具体情况，合理地优化物料配合比。

3.2灌浆压力控制

目前，在水利水电工程中，灌浆压力的控制主要有两种，即一次加压法和分段加压法。在这些方法中，一次加压方法主要用于裂缝发育较差、渗水性较差、岩石层较硬、较完整的地区；在地基渗透能力高的地区，采用分段加压法。若有某一阶段的压力比设计要求高，则应在第一阶段先降低一次灌浆压力，再进行实际灌浆。

3.3加强各部门沟通交流效果

长期以来，水利水电工程各个部门的沟通工作效率比较低，这不仅造成了工程建设中的协调和管理难度相对较大，而且在某种程度上也会对项目的进度产生一定的影响；提高工程总造价。建设水利水电建设信息化平台是建设水利水电建设信息化平台的关键环节，在建设过程中要把各种相关的信息上传到平台，增强各部门的数据交互作用；同时，项目经理可以通过各个部门的数据，及时比较设计方案与实际进度的差别，及时发现并解决施工过程中出现的问题，保证灌浆施工的质量。同时，在沟通中也要明确灌浆操作中的潜在危险，并通过相互交流，总结经验，科学地制订出相应的预处理方案；从而可以有效地对运行中的危险进行规范和控制。

结论

水电站工程实施困难，采用帷幕灌浆和固结灌浆，为了保证二者的良好施工效果，必须立足于项目自身；通过对施工工艺和技术管理的有效控制，加强施工技术参数的控制，使施工质量得到了明显的改善。

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