三峡泄洪坝段特殊地质条件下的帷幕灌浆施工思维导图

造成浆液失水回浓的主要原因是地层中的细微裂隙只有水和部分细水泥颗粒可以通过，而粗水泥颗粒不能通过。三峡泄洪坝段帷幕灌浆采用的是湿磨水泥，湿磨后水泥粒径为d50≤10μm且d97<40μm，也就是说平均粒径为10μm的水泥颗粒也只有部分能灌入裂隙。一般认为当水泥粒径小于裂隙宽度的1/3~1/5时，可灌性较强，因此基本可以判定吸水不吸浆孔段的地层中裂隙宽度小于30~50μm。

现场为了便于操作，制定如下方法判定失水回浓是否达到了吸水不吸浆的程度：当小循环灌浆过程中，20~30 min内回浆比重超过一个比级且注入率在1~2 L/min，此时换原比级的新鲜浆液，若不发生回浓或回浓不明显，则正常结束灌浆；若继续发生回浆比重超过一个比级的现象，则判为吸水不吸浆，按吸水不吸浆标准结束灌浆，但总灌注时间仍要求不小于120 min。

根据现场的实际情况，笔者认为下面的判断方法更科学、更准确：三峡二期泄洪坝段坝基帷幕灌浆要求在小循环（图1）达到稳定状态30 min后，打开大循环（图2）灌注。所谓小循环就是回浆管的浆液直接回到灌浆泵，再由泵压入进浆管而不经过搅拌桶及流量计。小循环过程中，自动记录仪能准确记录注浆量。而大循环则是指回浆管的浆液回到搅拌桶后，通过流量计再进入灌浆泵压入进浆管。大循环过程中，自动记录仪已不能有效的记录注浆量，人工记录的注浆量有一定的误差，因此透水不透浆现象在小循环状态下进行判断比较准确。

为了计算方便，根据试验结果得出湿磨普通525＃水泥浆液灰水比与比重及灰水比与含灰量关系曲线，如图3所示。

现举例说明上述判定方法：

1X13-II-1#孔第7段：孔容162 L，进浆比重1.21kg/L(进浆比重指搅拌桶内浆液比重)，30 min内注浆量为61 L，回浆比重（回浆比重指回浆管内浆液比重）从1.21 kg/L变浓为1.3 kg/L。根据图3，查得：

γ＝1.3 kg/L对应的浆液含灰量为0.43 kg/L

L1＝162×（0.43-0.3）＝21.1 kg

因深槽段基础下分布有顺河向断裂构造，故大漏量孔段较多。对于压水时发现注入率、透水率较大的孔段，首先查找有无外漏点，如有外漏点则对外漏点进行嵌缝、表面封堵，在确认无外漏时，开灌前对制浆站、灌浆泵、搅拌桶、储浆桶及输浆管道等设施进行检查，以确保灌浆的连续性，不发生人为的灌浆中断。

因为压水压力较低，而灌浆压力较高，因而压水时无外漏的孔段，灌浆时不一定没有外漏，灌浆过程中当浆液注入率较大时，首先查找有无外漏，特别是当已经变浓一级浆液而注入率没有明显减少时，更要加强查找。当发现外漏时首先降低灌浆压力，对外漏点进行嵌缝、表面封堵，当上述措施无效时，采取间歇灌浆，待所灌入水泥浆液初凝后，扫孔复灌。

泄洪坝段涌水孔段较多主要是因为水位差较大及基岩中沿断层脉状透水较丰富，而以深槽段尤为突出。对于涌水孔段在正常灌浆结束后再屏浆1 h，视灌入量情况决定待凝时间，一般为12~48 h，待凝后扫孔到底，若仍有涌水则需重复灌浆，否则继续钻进。

涌水孔段屏浆的作用是使灌入裂隙的水泥浆液在高压作用下充分排水固结，防止其被涌水顶回。有涌水且浆液灌入量较大的孔段，说明该孔段裂隙比较发育，裂隙中浆液压力衰减较慢，先按照灌浆压力与注入率相匹配原则灌注，当注入率降到10 L/min以下时升至设计压力加孔口涌水压力进行灌注。这种情况下，能取得足够的扩散半径，得到理想的灌浆效果。

有涌水而浆液灌入量较小的孔段，说明该孔段裂隙不发育，裂隙中涌水压力衰减较快，所测灌浆段涌水压力小于裂隙中实际涌水压力，距孔中心线距离愈大，所测涌水压力与裂隙中实际涌水压力相差愈大，而灌浆时因浆液的粘度大于水的粘度，故裂隙中浆液压力衰减更快，但衰减方向与涌水压力衰减方向相反，故裂隙中浆压与水压很快将达到平衡状态，因此浆液的扩散半径很有限。对于这种情况，要得到合适的扩散半径，需提高浆液的流动性，施工时可以采取以下几条措施：①提高灌浆压力，使裂隙中浆压与水压在所需要的扩散半径以外达到平衡状态，但灌浆压力的提高要受到抬动观测值的限制；②增加布孔密度，使各序孔以较小的扩散半径连成完整的幕体；③延长灌浆时间。

从灌后帷幕检查孔的情况看，灌前涌水孔段较多的坝段灌后检查孔仍有少量涌水，但压水结果表明其防渗能力已满足设计要求。

在水泥帷幕灌浆结束后，检查孔压水时发现部分坝段的浅层透水率仍然超出设计要求，通过分析认为：在现有的湿磨条件下，水泥颗粒粒径依然过大，不能满足这些部位的灌浆要求，而基岩浅层的灌浆效果却是控制帷幕幕体防渗效果的关键部位，在蓄水后将承受较大的水压，在这种情况下有必要进行化学灌浆，以确保幕体的防渗效果。

经分析、比较后，化灌材料选用胶凝后基本无毒的丙烯酸盐。丙烯酸盐浆液的粘度一般小于2 MPa•s，且为溶液，因此具有较强的可灌性，能够灌入湿磨水泥无法灌入的细微裂隙，对水泥灌浆遗漏的部分进行必要的补充。丙烯酸盐凝胶的渗透系数一般小于5×10-7cm/s，满足设计要求。

在水泥帷幕灌浆结束后，检查孔压水时还发现上游主帷幕的透水率较下游封闭帷幕小，这反映出上游主帷幕经过高压和加密后，水泥灌浆质量明显好于封闭帷幕，因此决定加大下游封闭帷幕丙烯酸盐灌浆的布孔密度。

(1)若临界压力小于该孔段的设计压力，灌浆过程中当升压至临界压力时，浆液注入率将突增，此时如果按注入率较大情况下与注入率相匹配的压力进行控制，则应降压，而降压的结果是压力低于临界压力，浆液注入率大幅下降或基本不吸浆，说明裂隙周围的岩体发生了弹性张裂变形，当外力撤消后，裂隙又恢复原状。这种情况在右纵坝段下游封闭帷幕灌浆过程中曾出现过，这种情况下灌浆压力该如何控制，则需进一步探讨。

鉴于上述原因，可考虑对检查孔灌浆技术要求进行修改。帷幕灌浆孔一般段长为5 m，小循环稳定标准为注入率小于1 L/min，考虑到段长因素可以改写为注入率小于0.2 L/m•min，这个稳定标准应该也可以在检查孔全孔灌浆时采用。因检查孔每段都进行过稳定压水，故压水全部合格的检查孔孔内不可能存在较大裂隙，只可能存在多条细微裂隙，这些细微裂隙是造成灌浆时存在注入率的主要原因，经改写后的稳定标准既能控制不发生大裂隙欠灌的情况，又能保证灌浆质量，而且可以大大缩短灌浆时间，避免发生内管被埋，确保封孔质量。