麦成
（中国水利水电第四工程局有限公司北方公司甘肃兰州730070）
内容提要帷幕灌浆施工在水利工程中被广泛应用，作为水工建筑物地基防渗处理的主要方法，帷幕灌浆对大坝安全运行起着非常重要的作用。文章结合阁山水库工程实例，对岩层复杂、存在贯穿裂缝及较大暗流通道的地基，灌注水泥基混合浆液施工技术进行了总结。
1工程概况
阁山水库位于黑龙江省绥化市绥棱县境内，呼兰
河右岸支流诺敏河上游，在绥棱县城东北约36km处,
是一座土质防渗体分区坝，大坝全长3246m，水库最
大库容为4.04亿m3，库区面积52km2，是一座大H型
水利枢纽工程，以灌溉、城镇供水为主，兼顾防洪、
发电等综合利用的水利枢纽工程。大坝基础防渗采用
防渗墙接帷幕灌浆处理，双排帷幕孔，间、排距1.5m,
均呈梅花形布置。
2地质构造
阁山水库坝址地处高平原区第四系洪积层，灌浆
前对先导孔进行钻取岩芯地质复勘（见图1）和压水
试验。坝基上部为黑棕腐殖质土及低液限粘土，中
部为碎石混合土，其下部基岩为玄武岩和泥岩，玄武
岩较破碎，陡倾角裂隙发育，岩体完整性差，且有多
期喷发的火山碎屑物鱼岩体交互成层，岩层间存在贯
穿裂缝及暗流通道。
3先导孔压水试验及灌浆分析
在对先导孔进行压水试验时，由于大坝基岩破碎，
压入流量不足以补充渗透流量，出现无压无回，记录仪
读不出数据等现象，地基透水率出现无穷大吕荣值。在灌浆过程中灌浆耗浆量大，单位耗灰量在2158.99kg/m 以上，远远大于设计给定的单位耗灰量150kg/m。经过推测，在灌浆过程中，浆液顺着暗流通道流走，灌浆
图1地质复勘钻取岩芯照片
扩散半径远大于设计扩散半径范围，造成浆液的浪费。
收稿日期:2020-8-12
作者简介：赵麦成男（1991-）中国水电四局北方公司
18
对先导孔压水试验及灌浆分析见表1。
表1先导孔压水试验及灌注纯水泥浆液耗灰量分析表
孔号断
次
段长压力
(m)(Pa)
流量
(L)带通滤波器设计
透水率
(Lu)
水泥耗
量(kg)
单位平
均单耗
(kg/m) 130.0941.41153.42518.18
260.0853.18110.86275.69
W-5-I360.0057.69OC22115.412158.99 450.0157.691159.1411138.65
5 4.450.0057.95OC10739.47
130.0349.62551.35637.74
260.1242.8259.4711375.79
W-13-I360.0351.28284.2914629.322957.83 450.0052.40OC39675.01
客流监测系统
5 4.450.2033.8538.031001.09
4灌浆方案选取
为了减小水泥耗量和确保灌浆质量，经过多方探讨，并在灌浆过程中摸索研究，最终选取灌注水泥基混合浆液，水泥基混合浆液流动性小、成本低，适合大裂隙基岩、溶洞基岩灌浆。灌浆过程中，选取试验孔33#孔先进行灌注水泥基混合浆液，研究水泥耗量情况。灌浆结束后，水泥耗量明显减小，平均单位耗灰量87.92kg/m，在设计耗浆量范围内，效果较为明显(见表2)
表2试验孔灌注水泥基混合浆液水泥、；黏土耗量分析表 孔
号断
次段长
(m)火灾预警系统
压力
(Pa)
流量
(L)
透水
率
(Lu)
水泥
耗量
(kg)
平均单st
位单耗黏土耗)
(kg/m)量(kg)
130.0552.32348.8267.34534.68
260.0948.6790.13318.26636.52 33#360.0051.69O527.4387.921054.86 450.0050.73O612.841225.68
5 4.450.0749.59159.97423.66847.32贴膜工具
同时为检测灌浆质量，选取帷幕灌浆一、二单元为试验区域。在试验区灌浆结束的14d后钻取岩芯观察岩体结石情况及做压水试验检测灌浆形成阻水帷幕的渗漏情况，试验检测各项指标均符合设计要求，形成了完整的阻水帷幕，压水透水率小于设计给定的5Lu范围(见表3)，最终采取灌注水泥基混合浆液。
表3帷幕灌浆检测成果表
孔号段次
段长
(m)
压力
(Pa)
流量
(L)
透水率
(Lu) 124.93-27.9330.322 3.822
227.93-32.9350.324 4.127 WJ--1332.93-37.9350.326 3.861 437.93-42.9350.324 2.907
542.93-49.85 6.920.325 1.733
地毯清洗剂124.93-27.9330.324 4.807
227.93-32.9350.323 4.515 WJ--2332.93-37.9350.322 3.504 437.93-42.9350.322 2.411
542.93-49.85 6.920.324 1.021
5水泥基混合浆液的制备
水泥基混合浆液制备分为干掺法和湿掺法两种，根据施工具体情况，选取制备方案。
(1)干掺法：采用黏土粉末加水泥干粉按照黏土与水泥干粉质量比为1:1~3:1(1:1、2:1、3:1)的掺量加水进行搅拌，制成水泥基混合浆液。
具体制浆方法：将开采来的黏土进行晾晒，晾干后弃除岩块和杂物，磨成粉状，按照黏土与水泥干粉质量比为1:1~3:1的掺量进行加水拌制；或直接从厂家购买成品黏土粉末，按照水泥与黏土质量比为1:1~3:1的质量比加水称量拌制。
黏土、水泥质量比为1:1~3:1的混合浆液中浆液比重密度见表4。
(2)湿掺法：将开采来的黏土进行浸泡，制成黏土浆液，根据黏土浆液比重，推算出黏土浆液的含泥量，根据浆液含泥量采用质量比为1:1~3:1的掺量掺和干水泥制成水泥基混合浆液。具体施工方法如下：
①
在施工现场开挖一个(长x宽x深)
19
表4黏土、水泥质量比为1:1-3:1水泥基
混合浆液比重密度表
黏土、水泥质量比水固比密度
5:1 1.16
3:1 1.26
1:12:1 1.38
1:1 1.70
0.5:1 2.22
5:1 1.17
3:1 1.28
2:12:1 1.41
1:1 1.78
0.5:1 2.42
5:1 1.18
3:1 1.29
3:12:1 1.43
1:1 1.83
0.5:1 2.53
注：水泥比重=3.1g/cm3，黏土比重=2.6g/cm3o
浆液比重公式：浆液比重=1+水固比/［1-（黏土+水泥）重量+水固比］
4.0mx3.0mx1.5m的泡浆池和一个（长X宽X深）3.0mx2.0mx1.0m的储浆池，四周及底部浇筑混凝土，进行防渗漏处理，防止泥浆渗漏，供制备黏土浆液使用。
②将施工现场开采来的黏土投入池中进行浸泡,
泡至2〜3d备用。
③在浸泡的同时，用“三一”75挖机不断搅拌，防止浆液沉淀与水分离。
④浸泡好后的泥浆用挖机导入到储浆池内，再
用XY-2钻机改装的泥浆搅浆机进行二次搅拌（见图2），弃除生料。
⑤将制备好的黏土浆液用泥浆泵抽到高速搅拌
图2泥浆搅拌机内，通过比重计测量泥浆比重，按照一定的比例推算出水泥掺量（见表5），将称量好的干水泥加入到黏土浆液内进行搅拌，制成水泥基黏土混合浆液。
表5水泥掺量计算表
黏土浆
液比重
（kg/
cm3）
300L黏土300L黏土300L黏土
压铁饼浆液浆液中水浆液中水浆液中水
含泥量泥掺量泥掺量泥掺量
（L/kg）（黏土：水（黏土：水（黏土：水
泥=1:1）泥=2:1）泥=3:1）水、
黏土
比
3:1 1.1888.6488.6444.3229.55 2:1 1.26125.81125.8162.9041.94 1:1 1.44216.67216.67108.3372.22 0.9:1 1.47233.53233.53116.7777.84 0.8:1 1.52253.25253.25126.6284.42
注：水泥比重=3.1g/cm［黏土比重=2.6g/cm3。黏土浆液比重公式：浆液比重=1+水固比/（1-黏土重
量+水固比）
（3）制浆方案选取
东北夏季多雨，且晾晒黏土场地有限，制备黏土粉末困难，且黏土用量较大，最终选择湿掺法制备。6灌浆施工工艺
（1）灌浆分序
帷幕灌浆双排孔布置，分:n序施工，先灌I序孔，后灌:n序孔，先灌下游排，后灌上游排，分序加密，分序分段进行钻孔灌浆。采用自上而下分段钻孔灌浆或孔口封闭灌浆时，同一排相邻的两个次序孔之间，以及后续排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间，在其钻孔灌浆中不应小于15m。
（2）灌浆段长控制
进行帷幕灌浆时，防渗墙混凝土和基岩接触部位的灌浆段单独灌注并待凝，接触段的灌浆长度宜控制在1〜3m，以下灌浆段可采用5〜7m，特殊情况下可适当缩短或加长，但不宜大于10m。
（3）浆液变换
①灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。在灌入一定的浆量后若吸浆量没有明显减少时，即改用浓一级的浆液进行灌注，如此下去，逐级变浓直到结束。
②当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时,
20
或注入率不变而压力持续升高时，不改变浆液配比。
③当某一比级浆液注入量已达300L以上或灌浆时间已达1小时以上而灌浆压力和注入率均无改变或改
变不显著时，改用浓浆灌注。
④当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓灌浆。
⑤根据灌浆量大小确定水泥基混合浆液配比。
⑥当灌浆不吸浆或吸浆量特别小的时候，平均单耗在150kg/m以内时，灌注纯水泥浆液。
（4）灌浆结束和封孔
①帷幕灌浆结束条件为：采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，灌浆段的注入率不大于0.4L/ min时，继续灌浆60〜90min或注入率不大于1L/ min时，继续灌注90min o采用自下而上分段灌浆法时，继续灌浆时间相应减少为30min和60min。可结束灌浆。
②灌浆结束后，必须采用“机械压浆封孔法”封孔，并有闭浆措施，凡封孔不密实或发现有漏水处，必须返工扫孔，重灌重封。
（5）特殊情况处理
①灌浆过程中发现漏浆、窜浆、冒浆、涌水等情况，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。
②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。
（6）灌浆必须连续进行，若因故中断，应按下述原则处理：
①应尽快恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，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。
②恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注；如注入率较中断前减少较多，应逐级加浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。
③如有漏水的灌浆段，在灌浆前应测出漏水压力和漏水量，根据漏水情况，可选取用下列措施综合处理：缩短段长；提高灌浆压力；进行纯压式灌浆；待凝；压力灌浆封孔。
7技术成果及效果评价
（1）水泥基混合浆液流动性小，解决了溶岩地基灌浆难以灌注结束的难题，对灌浆质量有了一定的保障。
（2）在同等的灌浆条件下，减小了水泥耗量，降低了投资。
（3）就地取材，施工方便，降低了施工难度。
8结语
由于阁山水库大坝基础岩石破碎，岩层间存在贯穿裂缝及暗流通道，灌浆难以饱和，施工质量难以控制，施工过程中采取灌注水泥基混合浆液，取得一定成效。本文结合工程实例，对熔岩地基灌注水泥基混合浆液施工方法进行总结，可为同类地基灌浆提供参考。
（上接第10页）行，并在实践中不断改进。
7结束语
蓄集峡水利枢纽大坝工程位于高海拔地区，施工期较短，气候恶劣。趾板混凝土浇筑工程量大、施工工期紧、难度大，通过上述施工方法和合理有效的施工措施，尤其止水和模板安装、混凝土浇筑技术的应用及施工过程的控制，不但保证了工期，还确保了施工质量。在技术和经济性能方面取得了较好的成绩，为本工程后序施工提供了有力保证，经过实际施工过程是行之有效的。同时，也为以后同类电站的施工积累了宝贵的经验。
21
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议