贵州省望谟县新屯水库工程趾板帷幕灌浆施工技术分析

2020年3月30日，我公司参建的贵州省望谟县新屯水库工程帷幕灌浆施工在业主、监理、总承包、设计、施工等单位的共同协作努力下已步入尾声。

帷幕灌浆技术兴起于二十世纪，经过长期的发展已经逐渐的形成一整套完善的施工流程，广泛应用于水利工程的防渗施工。由于面板堆石坝自身的特点和要求，坝工设计的重要组成部分——坝基防渗帷幕灌浆工程，就更为突出和重要。

通常，面板坝帷幕灌浆与其他重力坝、拱坝坝基帷幕灌浆相比较，有以下不同特点：①面板坝帷幕灌浆是在压重较薄的趾板上进行，较高的灌浆压力极易造成抬动和拉裂趾板；②某一高程以下的河床部位蓄水后，一直处于水位以下，帷幕灌浆一但出现渗漏破坏就很难有补灌条件；③由于帷幕灌浆在趾板上进行，工期一般比较紧，且受季节限制，一般要求河床部位或某一高程以下的趾板帷幕灌浆必须在一个枯水期内完成。因此，如何做好面板坝趾板帷幕灌浆，是一个十分值得关注的问题。

一、坝基地质条件与帷幕灌浆设计布置

新屯水库大坝坝基岩石主要为三叠系中统边阳组第一段（T2b1）薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹泥质灰岩。坝址区主要发育新屯断层F1，位于坝址右岸坡一带，该断层沿河床方向发育，为压性逆断层，产状为N50°~70°W/SW<70~75°。断层破碎带宽30~55m，破碎带主要为断层角砾岩，成分由压碎岩、硅化岩石、方解石晶块及构造透镜体组成，胶结较好。       上述断层破碎带等极易构成坝基主要渗漏通道，且在灌浆时极易产生不利的抬动变形。

针对上述地质条件和坝工设计要求，趾板基础灌浆布孔我部采用“均布固结+帷幕”方式，同时在帷幕顺轴线方向每隔10m布置一组抬动千分表，用以控制趾板灌浆压力，能够有效提高趾板浅层灌浆压力，并能确保抬动变形安全，从而增强趾板浅层部防渗帷幕体的抗渗能力。结合趾板布置及地质条件，趾板基础灌浆布孔形式为：标准趾板宽5.5m。均布3排固结孔，孔距2m，排距2m，深入基岩8m，梅花形间距布置；▽735以下单排帷幕孔，孔距2m，其中▽680以下为双排帷幕孔，孔距3m，排距1.2m，钻孔深入相对不透水层。

二、趾板帷幕灌浆工程的实施

趾板帷幕灌浆在同一个单元内按照固结孔→固结检查→帷幕孔→帷幕检查的顺序进行施工，其中，双排帷幕孔按照先下游排、后上游排的顺序施工。固结采用潜孔钻、帷幕采用地质钻机造孔，帷幕孔采用自上而下分段灌浆法，帷幕灌浆压力最大1.0Mpa。

①钻孔采用金刚石钻头进行，孔口段孔径为Φ91mm，以下孔段为Φ76mm。

②灌浆段长前三段长度分别为2m、3m、5m，后续段次采用5m的段长，终孔段不大于7m。

③帷幕孔目标压力分别为0.2、0.5、0.8、1.0Mpa，在施工过程中视抬动变形值情况及注入率大小逐渐升压，最后在允许抬动值（0.2mm）范围内达到目标压力。

④灌浆材料为强度等级42.5级普硅水泥，浆液为纯水泥浆，主要采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五级浆液，开灌水灰比为3:1，浆液配比及结束标准等工艺均参照设计技术要求及规范执行。

三、河床部位趾板帷幕灌浆效果分析

     表1   河床部位趾板帷幕灌浆成果统计表

从表一分析可知：

①河床部位下游排帷幕孔中灌前压水试验的透水率（相当于原始地层）小于1Lu的占19％，而1~10Lu的占42％，10~100Lu的占38％，这表明河床趾板部位基岩较破碎、完整性较差，局部还存在断层，层间软弱带地质缺陷，透水性较强，这符合河床坝基的地质条件。

②各孔段压水试验的透水率随着灌浆孔序和排序的增加递减较明显，表明灌浆效果较好。其中递减较明显的是：10~100Lu的孔段，先施工的下游排I序孔占38％，II序孔占15％，III序孔为0，合计占14％；后施工的上游排I序孔占8％，II序孔为0，III序孔为0，合计占2％.递减不明显的是小于1Lu的孔段，下游排I、II、III序孔分别为19％、11％、13％，合计为14％；上游排I、II、III序孔分别为9％、17％、14％，合计为13％，这表明水泥灌浆在该类地层的细微裂隙中的灌浆效果是有限的。

③孔段单位注入量随着灌浆孔排序的增加递减较明显，其中最明显的是首先施工的下游排I、II、III序孔的平均注入量分别为121.35kg、68.46kg、17.97kg，随孔序加密下降明显；而后施工的上游排的平均注入量变化不甚明显，如I、II、III序孔的平均注入量分别为27.02kg、11.70kg、12.89kg，有改变但不甚明显，这表明水泥灌浆在细微裂隙中的扩散半径和灌浆效果是有限的。

四、总结

新屯水库大坝河床部位趾板帷幕灌浆的施工实践及各项施工成果资料表明：

①新屯水库面板坝趾板帷幕灌浆设计布置合理，施工控制严格，灌浆质量满足要求，效果令人满意。

②实践证明，抬动千分表的采用，对控制和提高浅层灌浆压力，防止趾板抬动破坏，起到了关键和重要作用。

③由于坝基地质条件复杂，在两岸斜坡坝段由于趾板边界条件及坝基地质条件的有所变化，对于灌浆压力的操作，尤其是抬动变形监测亦更加细微和谨慎，以防止压力抬动和破坏趾板。