超深围堰防渗墙墙下帷幕灌浆施工技术

60m,最大深度达97.74mo河床围堰堰体采用“复合土工膜+塑性混凝土防渗墙+墙下帷幕灌

浆”的防渗形式，墙下灌浆孔深、工期紧、任务重、施工难度大。本文结合该工程的特点,对超深 围堰防渗墙墙下帷幕灌浆工程相关情况及关键施工技术和难点进行了分析，提出了墙下帷幕

灌浆施工要点及相关技术参数，可为类似工程提供借鉴。关键词：围堰防渗墙；预埋灌浆管；隔管下设；墙下帷幕灌浆1工程概况乌东德水电站河床围堰堰体采用“复合土工

2.2墙下帷幕设计布置本工程防渗墙墙下帷幕孔距为1.5m,墙体部 分采用预埋钢套管导向成孔;墙下帷幕入岩深度

膜+塑性混凝土防渗墙+墙下帷幕灌浆”的防渗

形式。乌东德水电站基坑开挖深，最大深度97m,

10m ~60m不等，底部要求进入岩体弱透水层内。 墙下帷幕的设计透水率标准为qW5Lu。超过三峡大坝基坑，是世界上最深的水电站基坑。

围堰防渗墙承受最大水头达150m,混凝土防渗墙 平均深度大于60m,最大深度达97.74m。上游围 堰防渗帷幕主要由左岸防渗墙顶延伸帷幕、左右

3墙下帷幕灌浆施工3.1墙下帷幕灌浆预埋管下设安装乌东德大坝围堰防渗墙墙厚为1.2m,在墙体

岸堰顶延伸帷幕（平洞）、左右岸岸坡段帷幕及围 堰防渗墙墙下帷幕组成，帷幕灌浆最大孔深

内预埋单排直径为© 108mm的无缝钢管作为墙底

帷幕灌浆导向管，防渗墙预埋灌浆管孔距1 • 5m,并 根据设计要求增加墙下帷幕灌浆检查孔预埋管

126.5m（墙下帷幕）。下游围堰防渗帷幕主要由左

右岸堰顶延伸帷幕（平洞）、左右岸岸坡段帷幕及 围堰防渗墙墙下帷幕组成，帷幕灌浆最大孔深

（每10个预埋灌浆孔布设1个检查孔）o考虑到墙下帷幕灌浆预埋灌浆管普遍较深,

118m（墙下帷幕）。为了消除因管体自身的垂直度及混凝土浇筑时混 凝土的冲击力作用对管体定位影响,不宜采用“单 根钢管埋设法”，而应采用多根钢管焊接成一整体

2墙下帷幕灌浆工程施工特点与设计布置2.1墙下帷幕灌浆工程施工特点（1） 受防渗墙工期的控制,墙下帷幕灌浆需在 一个枯水期内完成，因此施工工期紧、任务重、需

桁架的“直接预埋钢管法”。采用© 25的钢筋制 作专门用于支撑、定位预埋管的钢筋骨架,并将预

投入设备多。（2） 墙下帷幕虽然为常规灌浆技术，但由于灌

埋钢管焊接固定在钢筋骨架中间。预埋管对口焊 接处采用套筒箍焊加固的方式进行连接,并保证

浆深度大,地质条件复杂,且直接受墙体预埋管埋 预埋管整体垂直度,使其满足帷幕灌浆钻孔施工

设质量影响，施工难度较大。孔斜的要求。63No. 1 Mar. 2021GEZHOUBA GROUP SCIENCE & TECHNOLOGYSerial No. 137预埋管制作:在焊接平台上将灌浆钢管焊接 在钢筋骨架上。钢筋骨架结构尺寸根据防渗墙槽

段长度及管距确定。骨架及预埋管在综合加工场 下料,现场拼装焊接成桁架，每节长度12m,其宽度 不小于80cm,预埋管上层保持架底部4m、8m的位

置分别加设一层单层保持架,钢管连接采用外套 内径稍微偏大的钢管进行套接箍焊的形式。预埋灌浆管的起吊、下设:为防止钢筋骨架弯 曲变形，采用起吊架吊装，双吊点法安装,在孔口 对孔入槽。钢筋骨架在槽口用型钢电焊法固定，

防止混凝土浇筑时上浮。灌浆管连接采用外接套筒箍焊，底口采用薄

铁板焊接，防止浇筑过程中混凝土进入管内。预 埋管施工完毕后管口进行封闭防护处理，孔口封

闭采用管内填塞编织袋或焊薄铁板的方法，防上

异物落入管内，避免增加帷幕钻孔的难度。3.2墙下帷幕灌浆隔管下设安装防渗墙墙底与基岩接触位置为防渗墙薄弱 段，为避免帷幕灌浆时浆液从防渗墙底反复和大

量地渗漏至覆盖层中，致使防渗墙底部得不到充

分灌浆且后续孔段灌浆可能存在压裂防渗墙的风 险。乌东德水电站大坝围堰防渗墙下帷幕灌浆采

用“下设隔管”的施工工艺。隔管下设即在墙体预埋管底与基岩接触部位,

再下设一套内管。墙下帷幕灌浆孔按分序加密原则 进行，一般分两序施工,各序孔隔管段亦按分序原则

先行灌浆和镶管。I序孔第1、2段、II序孔第1段（接 触段）灌浆正常结束后下设隔管,隔管下设长度4m,

下设深度一般入岩2.0m（第2段段底）上部套接防 渗墙体底部2m。具体下设方法：基岩接触段灌浆结束后,清洗孔道，孔内置换 0.5：1浓水泥浆，自管口向管内投入一根长度为4m,

直径为© 76mm厘厚3.5mm的无缝钢管，自沉至孔 底（若下设困难则采用© 60mm水压塞加压膨胀内 套管，人工配合地质钻机下放至接触段孔底），待凝

48h ~72h使短钢管与上部钢管粘结牢固，形成变径

搭接复合孔口管（见图1）。上述工序完成后，利用

复合孔口管对下部基岩进行孔口封闭法灌浆。存在的问题主要有：（1） X序复杂（双 管的连接、下管、镶铸）、 //（|）108mm事故率高（由于孔深、预 埋管弯曲，内管极易卡 管），严重影响灌浆进度

隔管（｝）76mm与成本；§胶结水酬（2） 对隔管加工、 下设、固定等具体施工 .i过程精细控制要求高。3.3墙下帷幕灌浆施工g3.3.1钻孔（1） 施工程序：上

下游围堰墙下帷幕施工图1内容包括先导孔、常规灌浆孔、质量检查孔。施工 顺序为:先导孔-常规灌浆孔I序孔-常规灌浆

孔II序孔-质量检查孔。（2） 钻孔孔径:采用XY-2型地质钻机，采用

金刚石钻头、清水钻进工艺,钻孔按自上而下分段

钻进，一般帷幕灌浆孔段孔径不小于© 56mm,先 导孔孔径不小于© 76mm,质量检查孔孔径为76mmo（3） 孔斜控制：开钻前钻机下部采用枕木支

平、垫稳机身;采用地锚固定钻机;所有钻孔上部

20m采用测斜仪跟踪测斜，及时纠偏。3.3.2冲洗及压水试验（1） 钻孔冲洗及裂隙冲洗灌浆孔每段必须进行钻孔冲洗，直至回水澄 清10min后结束，灌浆孔除第1段在钻孔冲洗后进 行裂隙冲洗，其余孔段进行钻孔冲洗和压水试验,

不进行裂隙冲洗。裂隙冲洗压力为灌浆压力的

80%,且不超过lMPao（2） 压水试验帷幕灌浆先导孔及灌后检查孔的压水均采用 单点法进行压水试验。帷幕灌浆常规孔各灌段均

采用简易压水。3.3.3灌浆灌浆方法:采用“孔口封闭灌浆法”灌注。墙下 帷幕灌浆第1、2段（接触段）采用阻塞器卡塞在防渗

墙底部进行灌注，第1、2段灌浆正常结束后下设隔

2021年3月第1期葛洲坝集团科技总第137期管，第3段及以下各灌浆段次采用孔口封闭法灌浆。灌浆段长:第1段灌浆段长为0.5m,第2段为

小于5%、强度等级不低于42. 5的普通硅酸盐水 泥，品质符合《通用硅酸盐水泥XGB1775 -2007）

1.5m（仅对I序孔接触段进行了拆分），第3段为

有关规定。灌浆压力:所有带压作业工序的压力控制，均

3m,第4段及以下各段一般为5m。终孔段根据实 际情况可适当延长至8m,但不得大于8m。灌浆材料:采用细度通过SO^m方孔筛筛余量

按回浆管上压力表的中值控制，灌浆压力参数见

表1。表1墙下帷幕灌浆段长及相应的最大灌浆压力表段次段长（m）孔序第1段第2段第3段第4段第5段及以下灌浆压力（MPa）段长（m）I0.51.531.5552.01.01.231.52.05灌浆压力（MPa）n21.2552.02.02.0浆液比级与变换标准:浆液水灰比（重量比）

特殊情况处理:当孔段耗灰量达到500kg/m,采 用间歇灌注，当孔段耗灰超过800k附m且无结束迹

采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1等5个比级，开灌水 灰比采用3：1。象时则待凝8h。结束标准:在设计压力下，该灌浆段注入率小于

4墙下帷幕灌浆效果分析4.1墙下帷幕灌浆成果1 • OL/min后，继续灌注60min，可结束该段灌浆。封孔:灌浆孔、质量检查孔采用全孔灌浆法封

孔,灌浆封孔压采用该孔最大灌浆压力，质量检查 孔封孔压力采用2MPa。4.1.1灌前透水值成果分析各序孔单位注灰区间分析见表2及图2、图3。表2上、下游围堰墙下帷幕灌前透水值成果表单元孔序孔数灌浆长度平均透水率（m）2709.86（Lu）& 22总段数透水率（Lu）区间段笏1/频率（％）W11 ~51545~1010 ~ 100>100I小计上游 墙下 帷幕8686685610375437711.24365.2654.7438122.486.28325.2575II小计小计2635.725345.582.5713722.4629152862.467568.521.31443.40172465.446.993.345.1812951299.9658.3818122.47585.79I小计下游 墙下 帷幕1229.621220.932450.55327282609195.815115.60185.5055.3521576.2439617.74II小计小计3412.0682.84227.807331.06922

9215.1127213.4565.024.4310211.99202合计7796.135.351904115238365由表2及图2、图3可以看出：上游墙下帷幕 3.34Lu0后序孔（II序孔）透水率较先序孔（I序

孔）透水率明显减小,符合一般灌浆规律。透水率

I序孔灌前平均透水率为& 22Lu, D序孔灌前平

均透水率为2. 57Lu；下游墙下帷幕I序孔灌前平 均透水率为6. 99Lu, H序孔灌前平均透水率为

较大孔段主要集中在接触段（第1、2段），该区域 岩石完整性较差。65No. 1 Mar. 2021GEZHOUBA GROUP SCIENCE & TECHNOLOGY% __孵_

10090807060504030Serial No. 137二 一- - - - - -

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100_l _ _ _L 丁 丁 「1

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10

100 CO透水率值区间

(Lu)图2上游墙下帷幕灌前透水率频率曲线图3上游墙下帷幕灌前透水率频率曲线4.1.2单位注灰量成果分析各序孔单位注灰区间分析见表3及图3、图4。由表3及图4、图5可以看出：上游墙下帷幕

灌浆平均单位注灰为53. 68kg/m, n序孔较I序孔

灌浆平均单位注灰递减率57.15%。后序孔(II序

孔)单位注灰较先序孔(I序孔)单位注灰明显减 小,符合一般灌浆规律。I序孔灌浆平均单位注灰为170. 28kg/m, H序孔 灌浆平均单位注灰为81.59kg/m,n序孔较I序孔

单位注灰较大孔段主要集中在接触段(第1、2

灌浆平均单位注灰递减率52.08% ;下游墙下帷幕

段)，该区域岩石完整性较差，灌浆存在多次复灌 的情况。I序孔灌浆平均单位注灰为125. 30kg/m, fl序孔表3上、下游围堰墙下帷幕灌浆成果综合统计表单元孔序孔数灌浆长度注入量(m)2709.86(kg)(kg/m)单位注

总段

入量数单位注入量(kg/m)区间段数/频率(％ )W1036910-5050 〜100100-10009413.70>100074

I小计上游

II小计围堰小计8686172461445.60170.28686610273.9412253.7936517.788610.792635.725345.58215047.226792. 8281.59126.5510617.38200325.25213.4459.8473414.10208129659957.3356.15.43234.552716.0543I小计下游

II小计围堰小计合计469221229.621220.93154065.5365536.06219601.59125.3032728220562.69224298.877.03207.098.261013.15207.0953.68.61114.9482.8479.433.552450.55609190542970.44437.06243376310.34376.066.081327796.136094.4211632714.2检查成果布设1个检查孔)。4.1.1检查孔施方法(1) 帷幕灌浆质量以质量检查孔压水试验成 果为主，压水检查在灌浆结束7d后进行。(3) 质量检查孔压水试验采用单点法,质量检

查合格标准为透水率q W5Lu。其中第1段(接触

段)及其下一段的合格率应为100% ,以下各段合 格率应达90%以上。不合格的孔段透水率q应不 超过7. 5Lu,且不集中，方可认为合格。(2) 检查数量:帷幕灌浆压水质量检查孔数为 不少于灌浆总孔数的10% (根据设计要求已增加

墙下帷幕灌浆检查孔预埋管，每10个预埋灌浆孔 (4) 帷幕灌浆检查孔施工方法662021年3月第1期葛洲坝集团科技总第137期

图4 上游墙下帷幕灌浆单位注灰频率曲线(kg)图5 上游墙下帷幕灌浆单位注灰频率曲线1) 检查孔钻孔帷幕灌浆检查孔钻机采用XY-2型地质钻 机，采用金刚石钻头、清水钻进工艺，按自上而下 分段钻进，钻孔孔径© 76mm (墙体部分采用防渗 墙预埋钢套管作为导向管)。钻孔按要求进行取

芯、编号、装箱、编录及保存。为保证岩芯获得率,

正常回次钻进长度不大于1. 5m,若岩芯获得率V

80%时，缩减回次钻进长度50%，直至0. 5m为止。2) 检查孔压水试验及封孔帷幕检查孔压水试验采用单点法，压水试验 按自上而下、分段钻进、分段压水。检查孔压水试 验完成经验收后进行封孔，封孔采用0.5：1浓浆孔

内置换后纯压式压力灌浆法封孔,封孔压力采用 相邻近灌浆孔第1段压力。4.2.2 检查孔压水成果上游围堰墙下帷幕共施工了 17个检查孔，压

水110段，透水率最大值3.16Lu,最小值OLu,平均

透水率0.5Lu,合格率为100% ；下游游围堰墙下帷

幕共施工了 10个检查孔，压水65段，透水率最大 值3. 47Lu,最小值OLu,平均透水率0.35Lu,合格

率为100%，满足设计防渗标注透水率不大于5Lu。

4.3施工效果上下游围堰防渗墙墙下帷幕灌浆施工完成 后,进行了灌浆质量全面检查,检查包括检查孔取 芯、孔内电视以及后期基坑抽水等。检查结果表

明墙下帷幕灌浆质量满足设计要求。5结语(1) 乌东德水电站大坝围堰采用“塑性混凝土防 渗墙+墙下帷幕灌浆”的防渗形式是科学、合理的。(2) 防渗墙槽内预埋灌浆管控制难点是定位 和防止浇筑混凝土时混凝土冲击灌浆管,使之位 移偏斜，造成埋管失败。墙体内预埋管埋设质量， 是墙下帷幕灌浆成功与否的关键，因此预埋管加

工、制作、对接、下设、定位等每一道工艺需高度重

视和认真对待。(3) 乌东德水电站墙下帷幕灌浆接触段采用

“下设隔管”的工艺是可行的，此方法不仅可以节

约水泥灌浆材料，亦可减少灌浆对防渗墙体造成 损伤。隔管加工、下设、固定等具体施工过程应精

细控制。(4) 乌东德水电站基坑开挖情况表明,大坝上

下游围堰渗控工程运行良好，防渗墙及帷幕防渗

效果显著，基坑开挖后的渗漏量优于设计要求。(5) 乌东德水电站大坝围堰防渗墙墙下帷幕 灌浆施工工艺、参数是合理可行的，相关技术可为 类似工程提供借鉴。［作者简介］石海松 男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司工程师 湖北宜昌769351771(3)qq. com

朱旭男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司工程师湖北宜昌1035515996@ qq. com

范伟男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司工程师 湖北宜昌191905450@ qq. com陈廷胜 男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司工程师 湖北宜昌1152078@ qq. com67