常继才
中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州
摘要：在抽水蓄能电站当中，帷幕灌浆技术是一种非常重要的防渗技术，可以使帷幕灌浆的质量显著提高，保证抽水蓄能电站的有效运行。本文具体以某抽水蓄能电站坝基防渗工程为基础，对浆液浓度、灌浆压力、孔斜的控制要点进行分析研究，确保灌浆的质量。首先需要保证造孔的准确性，接着在施工时与实际情况相结合，对灌浆压力和灌浆液浓度进行有效控制，选择合理的方式进行优化，以达到防渗的目的。
关键词：抽水蓄能电站；帷幕灌浆；施工技术；应用
引言
确保抽水蓄能电站的稳定运行是电力系统管理维护过程中的重要任务，抽水蓄能电站所处位置相对较为复杂，在实际应用过程中，因为防水的需求较高，而帷幕灌浆技术是进行防水加强的重要措施。本文具体分析帷幕灌浆施工在抽水蓄能电站当中的具体应用。
1 大坝帷幕灌浆技术概述
在大坝防渗加固施工中，帷幕灌浆技术具有广泛的应用，首先需要科学地在防渗加固位置进行钻孔处理，并且利用钻机在钻孔位置进行帷幕孔的设置，依照压水试验和地层透水的具体情况对该区域的地层透水问题进行判断，合理地进行水灰比的选择，加强调配工作，保证浆液的有效控制，随后将配置好的水泥灌入到大坝需要处理的帷幕孔和裂隙当中，使灌浆压力适当增加，有效控制水泥灌注的过程，保证灌浆深度超过孔深并且扩散到一定范围内，保证裂隙当中的水泥柱体和周围地层能够有机结合，形成严密的防渗帷幕，防止水流渗出地层，帷幕灌浆施工技术主要是控制大坝的漏水量，保证其不会破坏堤坝，进而确保水电站大坝能够稳定运行。在对帷幕灌浆技术应用的过程中，需要依照相关技术标准，使帷幕灌浆施工的效果提升。
2 帷幕灌浆施工技术的优势
2.1 实用性
水利水电工程与国计民生相关，是社会主义建设过程中的重要内容，特别是在当前可持续发展的条件下，需要重视加强水利水电工程的优化，合理地进行水利水电工程建设，以提升经济效益和社会效益。帷幕灌浆技术是一种前沿技术，操作简单而且应用非常广泛，可以使施工成本和周期大幅度缩短，提升工程施工效率。在基础工程建设的过程中，岩层帷幕钻孔将泥浆灌入到孔洞之中，在泥浆凝固之后，可以形成防水层，可以使水利水电工程的防水能力大幅度提升，控制渗透的可能性。和传统施工技术相比，帷幕灌浆技术施工优势非常突出，可以有效促进施工活动的展开，使施工效率和施工质量提升。
2.2 安全性
帷幕灌浆技术具有突出的安全性，在施工前需要充分勘察现场的地质情况获取周边的环境参数，综合性的对数据进行分析，编制相应的施工方案，对不同施工方案的优缺点进行比对，选择最佳方案指导后续施工工程有效展开。与此同时在施工过程中设计人员需要对水流速度、冲击力等进行充分的分析，了解水利工程建设的具体因素，采取规范化的管理方式，保证人员的生命财产安全。
2.3 成本低
相较于其他类型的工程，水利水电工程施工难度更大，需要提供充足的资金，在确保质量的同时有效对施工成本进行控制。在实际施工中，帷幕灌浆施工技术所选材料和设备成本不高，有利于水利水电工程的成本控制，在保证质量同时可以获得较好的社会效益和经济效益。帷幕灌浆施工技术应用过程中，原材料包含了煤灰、水泥和其他添加剂，便于施工操作，可以有效的控制成本。
3 水工工程中的帷幕灌浆施工技术的应用问题
3.1 灌浆中断
机械故障、输浆管破裂、堵塞、停电等各种因素会导致水利水电工程施工时出现灌浆中断等情况，施工人员需要从设备的合理使用以及管理等各个角度对其进行控制，依照规范要求进行输浆管的设置，检查输浆管的运行情况，定期不定期进行巡视，确保输浆管材的质量，避免出现输浆管堵塞破损等问题，另外还需要注意对输浆泵进行合理选择，加强帷幕灌浆。在灌浆工作结束之后，及时对输浆管进行清洗，并且校正压力表，做好相应的保养和维护工作，如果产生灌浆中断等情况，施工人员需要采取合理措施进行复灌。
3.2 漏浆
漏浆压力过大会导致浆液注入率无法有效控制，造成施工时产生漏浆等问题。浆液在压力条件下会导致水分受损，另外水泥水化时很容易出现发热等现象，导致灌浆时的施工温度增加，造成灌浆过程中凝结时间缩短，施工人员需要重视加强管理，通过低压或者自流灌浆等方式对灌浆压力进行控制，通常需要确保进浆量控制在每分钟35升。灌浆作业时，需要将沙料掺入到浆液当中，使浆液的流动范围缩短，控制浆液的流速在吸浆量控制在合理范围之内，通过无沙料浆液灌注的方式使灌浆压力提升，如果岩层当中产生大量进浆等现象，施工人员需要重视使用间歇灌浆等方法合理处置漏浆的问题。
3.3 串浆
在灌浆施工时，从孔洞和缝隙当中流入帷幕范围内会产生串浆等现象，对施工质量产生较大影响，主要是因为灌浆过程中灌注对象孔洞当中出现大量的缝隙，很容易造成灌浆施工时产生联通等问题，造成串浆现象。施工人员需要注意加强灌浆孔和串浆孔的控制，提前准备灌浆泵，并且将灌浆塞设置在串浆孔漏浆位置上方，使灌浆封堵过程中操作的严密性提升。
3.4 固管
在水工建筑施工过程中，帷幕灌浆技术应用时因为射浆管下端和孔壁之间距离相对较近，浆液在循环时可能会影响孔内环状位置以及阀门等位置，施工人员需要依照灌浆管沉积的情况采取针对性的措施，通过回旋时孔口关闭器来完成灌浆工作。灌浆过程中，灌浆管通过上下活动状态对沉积问题进行控制，与此同时还需要定期观测回浆量和回浆浓度，确保回浆管内部的浆量控制在每分钟15升左右。如果产生回浆过度失水等情况，还需要做好浆液的稀释工作，以避免出现固管等问题。
4 抽水蓄能电站帷幕灌浆施工技术的应用
4.1工程概况
某蓄能电站位置在吉林省敦化市与黑龙江海林市交界的位置，该电站共设置了4台单机容量达到350兆瓦的混流可逆式水轮发电机组，该发电机组的年发电量达到了23.42亿kW·h，总装机容量为1400兆瓦，抽水耗电量为31.23亿kW·h，是一个典型的日调节纯抽水蓄电电站。在该蓄电电站上、下水库都使用沥青心墙堆石坝，其中下库坝的高度为70米，上库坝的高度为54米。该蓄能电站主要是由地面开关站、上水库、下水库以及相应的输水系统等共同组成的。上水库库区位置的危险主要以风化-新鲜为主，为二长花岗岩断层，规模较小，发育方向与坝轴线方向交角不大，有利于进行防渗处理，然而裂隙相对较为密集，圆心多呈现碎块状和块状，沿线周边的地下水位相对较高。岩体当中还出现了一定的透水性岩层，层面产生一些地下水融水、渗水的问题，可能会危害坝基，需要做好相应的坝基帷幕灌浆节水等工作。
4.2 帷幕灌浆施工工艺流程
对蓄冷水电站上水库坝基进行帷幕灌浆施工的过程中需要分以下几步进行，先对下游排孔进行灌浆，而后完成上游排孔的灌浆。在操作过程中需要注意将灌浆段控制在5~6米，另外如果遇上岩芯破碎等原因，需要适当的缩短段长。
4.3 帷幕灌浆施工技术
4.3.1 钻孔
在钻孔施工时，需要保证帷幕灌浆孔位置的合理性，确保孔径孔位等符合施工要求。在钻孔过程中，保证钻孔方向的准确性，钻进时如果遇上一些特殊土质，需要详细进行记录。对于帷幕灌浆孔需要全孔测斜，并且进行防斜处理。如果钻孔的偏斜度超过规范要求，需要及时进行纠偏。
4.3.2 灌浆冲洗与压水试验
在帷幕灌浆钻孔工作结束后，需要冲洗钻孔，并且将孔内的杂物和岩粉等冲洗干净。冲洗过程中压力需要控制在灌浆压力的80%左右，裂隙冲洗主要是以孔内的杂质和岩粉为主，直到回水澄清为止，需要在压水孔段对裂缝冲洗后进行压水测试。在灌浆前，需要保证压水试验的孔数在总孔数的1/10以上。
4.3.3 帷幕灌浆的具体施工程序
钻孔过程中都使用地质钻孔，灌浆前需要使用压力清水来冲洗孔壁、孔底，直到回水清洁。灌浆时，使用bw-100/100灌浆泵,使用jsf-200高速搅拌机,水泥型号使用的是42.5号普通硅酸盐水泥，需要保证所有材料符合当前的质量规范要求，核对水泥的凝结时间、细度、强度等符合相关规范要求，依照现场生产性试验开灌水灰比控制在2:1。
4.3.4 确定浆液的变换标准
在抽水蓄能电站施工时，帷幕灌浆浆液需要从稀到浓逐级进行变换，严格依照灌浆的技术要求进行变换。
4.3.5 灌浆的结束根据灌浆方法不同也存在不同的结束标准
在具体进行帷幕灌浆施工时，从上而下分段完成灌浆，在注入量为每分钟一升以内时，需要灌浆60分钟后结束。通过自下而上方式进行分段灌浆，灌浆时间需要控制在合理范围内。
4.3.6 封孔
在完成灌浆后，需要及时进行封孔处理，这是进行帷幕灌浆施工的最后一个步骤。在孔口如果出现涌水，需要在灌浆前对用水压力和用水量进行测算，依照用水的具体情况采取合理措施，控制灌浆压力，并且采取合理的平浆、浓浆等方法，使用速凝浆液、待浆、压力封浆。对于一些压水不起压、孔内失水、透水率超过100lu的孔段需要控制开灌水灰比在0.8:1。对于注入率大而且累计灌入量在150kg/m 的钻孔位置需要注意巡视灌浆邻近的洞室，使上下游、边坡以及人工堆积的位置，通过示踪剂完成检查。如果发现大量耗浆的孔段，需要控制灌浆压力，使用浓浆并且对注入率进行有效的控制，一般注入率需要控制在每分钟35升。在浆液当中掺入一定的速凝剂，如果该区域的耗灰量在每米1吨以上，依旧不见压力回升，而且地面没有产生漏浆等问题，需要及时停止灌浆。在待凝不小于8小时后复灌。灰量较小时，需要注意对该段位置进行扫孔，而后进行灌浆，如果扫孔之后，注入率依然很小，则可认为施工结束。
4.3.7 工程质量检查
详细检查上水库坝基帷幕灌浆的质量，依照施工图纸的具体要求来完成钻孔取岩工作，依次对取芯的次序进行编号，而后填牌装箱，将钻孔柱状图绘制出来，并且做好圆心的描述工作，检查帷幕灌浆的质量并且对孔压水测试的成果进行分析，与施工记录和成果资料等相结合综合进行评定。上水库坝基帷幕灌浆检查控的数量在灌浆孔总数的10%，需要保证各孔段压水试验压力在钻孔灌浆使用的最大灌浆压力的80%，并且保证结构物和岩基接触段及下段的合格率为100%，其余段合格率为90%以上。通过分析试验发现灌后透水率均符合设计要求，灌浆的质量判定合格，具体的检查孔资料如下所示。
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表1 检查孔资料统计
4.4 帷幕灌浆施工质量控制
4.4.1关键技术的控制
帷幕灌浆技术的特点如下，首先钻孔相对较深，而且排列呈线形，灌浆时压力较大，通常条件下帷幕由1~3排灌浆孔共同组成。另外在水库注水工作结束后形成主帷幕，在帷幕灌浆施工前需要做好以下几项工作。
首先需要确认帷幕的位置，依照具体的要求进行帷幕布局。施工过程中依照分序加密的方式进行。如大坝帷幕灌浆施工都处于坝轴线平行方向，在接近坝体上游位置时向岩层中打入一定深度，生成一道纵向阻水帷幕，而后将坝基的渗水通道截断。
其次需要注意控制钻孔的深度，帷幕灌浆的钻孔深度需要控制在水库地质相对不透水层段，主要以圆心透水滤纸来判断各区域的地质情况，不同帷幕钻孔的深度也不同，然而需要控制透水率在合理范围内。另外需要注意如果钻孔深度没有特殊要求，深度可以取0.3~1的水头值。
第三，需要重视帷幕的厚度。抽水蓄能电站帷幕厚度设计时，需要依照抗渗的要求进行确认，从而有效的保护帷幕在最大水力坡降渗流条件下进行，不会影响其稳定性。
第四，需要重视灌浆施工方法的确认。依照现场具体情况进行分析，主要使用两种灌浆方式。一种灌浆方式，为自上而下的分段灌浆法，在灌浆过程中灌浆塞阻塞在孔灌浆段顶0.5米的位置，避免出现漏浆等情况，在孔口无涌水的部分，灌浆后可不待凝。在一些断层破碎位置，条件较为复杂，需要待凝，尤其需要控制待凝时间，需要依照地质条件进行针对性的确认。孔口涌水的区域依照灌浆结束时灌浆的浓度进行待凝，主要操作方式为自上而下。第2种为自下而上的分段灌浆法。在操作过程中注浆管具孔底的位置为50厘米。在分段帷幕灌浆时。注浆段控制在5米，如果出现集中渗透带或者熔岩等问题，注浆段的长度需要控制在3米。对于一些圆心位置较为完整的区段，则适当加长灌浆段，但是需要控制在10米以内。灌浆时需要经常搅动灌浆管、回浆管，需要设定回浆量在每分钟15升左右，避免出现灌浆管水泥浆凝固等现象。另外还需要注意先导孔和依序孔的施工，依照孔壁的完整性和稳定性，通过自上而下的灌浆方式或者分段自下而上的灌浆方式进行施工。
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图2 自下而上灌浆法 图3 分段自下而上灌浆法
4.4.2 钻孔孔斜的控制
需要做好钻机的定位工作，机头需要与立轴中心和孔位相垂直，保证钻孔机具符合要求。在下钻前仔细进行检查，如果发现钻具出现弯曲变形时，需要马上更换。在钻井过程中，需要保证钻孔具有较强的导向作用，使用较长的钻具时需要注意不能超过极限长度，一般长度控制在两米到三米左右。钻孔达到一定深度后需要对钻具进行控制，也就是需要进行减压钻进，避免压力过大而影响钻头，导致其受力不均，出现孔斜的现象。
4.4.3 灌浆压力的控制
对于一些地质相对较差的区域，特别是耗浆量较大的区段，在初始灌浆时，一般使用无压灌浆的方式进行，通过浆液灌注提升岩石的密封性，使压入浆液增多。通常需要注意在流量小于每分钟30升时，通过闸阀使压力提升，为了将岩石当中的裂缝完全填埋，需要使岩体的吸浆量增大。
4.4.4 浆液浓度的控制
在灌浆操作时，需要注意控制灌浆浓度，依照规范要求进行变浆。如果地质条件较为特殊，可以使用越级变焦或者直接使用浓浆灌注等方式，保证将大裂缝快速封堵好，依照实际情况合理选择灌浆的方法。另外需要注意如果流量突然变小或接近结束时，可以使用稀一级的配比灌浆完成灌注，这样可以有效填塞一些较小的裂缝。
结束语
总而言之，在抽水蓄能电站当中，帷幕灌浆技术是非常重要的技术，特别是在上水库建筑物当中，帷幕灌浆技术可以有效提升防渗效果。在应用过程中需要注意与实际情况相结合，合理勘察现场情况，了解土质信息，以便使帷幕灌浆的质量提升，有助于实现蓄水发电的工作。另外还需要注意在施工时合理选择施工方法和相关参数，保证灌浆工程的可控性，确保抽水蓄能电站的安全稳定运行。
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