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【摘 要】 江西江口水电站1959年9月开始水库蓄水。渗流监测数据显示，左岸溢洪道地段渗漏量较大、基础防渗帷幕基本没有形成，期间虽进行了两次帷幕灌浆加固处理，但处理效果不佳。总结历次灌浆失败原因，重新设计帷幕灌浆工艺，并选择典型地段进行灌浆试验。试验结果表明，新的设计方案灌浆处理效果良好，灌浆试验成果满足设计要求。
【关键词】 已蓄水；帷幕灌浆；防渗加固；浓浆；屏浆待凝
1、工程介绍
江西江口水电站位于江西省赣江支流袁河中游的新余市江口镇附近，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、供水、水产养殖的综合利用工程。水库总库容为8.9亿m3，水库正常蓄水位72m，枢纽工程主要由主坝、副坝、左右岸溢洪道、引水厂房系统等建筑物组成。
江口水电站于1958年开始建设，属于三边工程，1959年9月水库开始蓄水。从观测资料来看，左岸溢洪道地段渗漏量较大、基础扬压力偏高，且扬压力基本上与库水位同步变化，分析认为溢洪道基础防渗帷幕基本没有形成。后虽经1963年至1964年、1988年至1990年两次帷幕灌浆加固处理，从灌浆后检查孔岩芯上看，只发现少量水泥结石或未见水泥结石，灌浆未取得理想效果，基础仍存在渗漏量较大、基础扬压力偏高的问题。
2、地质情况介绍
左岸溢洪道工程区域内基岩岩性以砂质千枚岩为主，局部为泥质千枚岩，岩层产状为N20～65°W NE∠30～65°左右。溢洪道左岸有全风化层分布，厚度达10m，强风化层厚约4～7m；溢流段基岩以弱风化岩体为主，建基面以下弱风化岩体厚5m～10m，岩体较完整；溢洪道右岸强风化层厚度为0.5m～13m，弱风化层厚5m～6m。溢洪道两侧建基面开挖深度小，破碎～完整性差的岩体所占比例较高。
勘测资料表明，在帷幕灌浆范围内，基岩与混凝土接触段透水率较大，达10Lu～20Lu左右；强风化及较破碎的弱风化岩体渗透性较强，透水率多在3～15Lu左右；微风化及较完整的弱风化岩体渗透性较弱。
库区内及下游库尾水PH值约7.9，呈弱碱性，按《水利水电工程地质规范》判别，对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构呈弱腐蚀性。而钻孔中所取地下水PH值达10.1-11.9，其HCO3-含量≤0.7mmol/L，对混凝土具备重碳酸型中等腐蚀性。
3、历次灌浆失败原因分析和灌浆工艺设计注意事项
3.1历次灌浆失败原因分析
依据地形、地质条件，总结历次帷幕灌浆工艺，灌浆失败原因分析如下：
（1）在水库蓄水的条件下，渗流对水泥浆有稀释作用，历次灌浆过程中水灰比都比较大，水泥溶液中的石灰浓度一直处于稀释状态，因此很可能导致无法形成水泥结石，从而无法形成有效帷幕。
（2）与其他常规工程不同，本工程是在水库蓄水的情况下进行帷幕补强施工，历次灌浆均按照常规灌浆结束标准结束灌浆，孔段灌浆结束后孔内压力降低，在外水压力的作用下，灌入的水泥颗粒可能会被顶回孔内，从而降低水泥帷幕的质量。
（3）根据环境水腐蚀检测情况，上、下库的水PH值约为7.9，而钻孔中的水PH值达到10.1-11.9，重碳酸盐的含量很小或者为零，符合溶出性侵蚀的特征。软水侵蚀的主要原因是环境水溶解水泥结石的氢氧化钙，故灌浆的水泥品种应考虑选择水化产物中氢氧化钙含量小的品种作为灌浆材料，同时要求水泥结石应具有良好的抗水性和密实度。
3.2灌浆工艺设计注意事项
（1）为保证灌入的水泥浆液能形成结石并使得结石有一定的强度，应考虑采用浓浆开灌。
（2）对于库水位以下的孔段，施工工序中，达到灌浆结束标准后应重视屏浆待凝过程。
（3）在水泥中掺入适量Ⅰ级粉煤灰，以提高水泥结石的抗侵蚀能力，提高帷幕的抗水性和密实度。
（4）溢流段建基面基岩呈弱风化性状，受建筑物体型限制，帷幕灌浆孔位于上游胸腔和闸门之间，设计采用单排、Ⅲ序帷幕。溢洪道两侧建基面基岩呈全、强风化性状，且透水率较大，设计采用双排、Ⅲ序帷幕，通过先施工下游排的帷幕来堵住上游侧帷幕灌浆浆液向下游渗透的通道，从而保证上游排的帷幕灌浆质量。
（5）由于部分基巖为全、强风化岩石，节理裂隙比较发育，同时考虑到建基面接触带部位贯通性好，为防止灌浆压力过大而导致基岩劈裂及建筑物抬动，帷幕灌浆应采用自上而下的方式，灌浆压力随孔深逐渐加大。
（6）灌浆压力选取太小将影响灌浆效果，灌浆压力过大可能会导致基岩劈裂或建筑物抬动，影响建筑物安全。设计根据建筑物地基应力及压水试验提供灌浆压力建议值，施工期间可根据抬动变形观测情况考虑适当增减灌浆压力。
4、帷幕灌浆工艺设计
4.1灌浆材料
采用普通硅酸盐水泥灌浆，水泥强度等级不低于42.5。水泥中掺入15%（重量比）的Ⅰ级粉煤灰。
4.2浆液水灰比
水泥灌浆浆液应由稀到浓逐级变换，浆液水灰比（重量比）可采用1：1、0.8：1、0.6：1三个比级。
4.3灌浆压力
灌浆压力应采用分级升压方式逐级升压至设计压力，可以压水试验压力为基础，按0.5P、0.8P、1.0P三级逐级升压至设计压力，分级升压时每级压力的纯灌时间不小于15min。
4.4灌浆方法
单排帷幕灌浆：采用循环式、自上而下的灌浆方式。
双排帷幕灌浆：先灌注下游排，再灌注上游排，每排分三序；采用循环式、自上而下的灌浆方式。
4.5灌浆结束标准
对于处在库水位以下的孔段，在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆，灌浆结束后改用水灰比1：1的浆液，仍在规定的灌浆压力下纯压式灌注，灌注时间不小于浆液初凝时间，随后将回浆管和进浆管的阀门都立即关闭，使得灌入的浆液暂时仍然处于受压状态，直至压力自行消失为零。 对于处于库水位以上的孔段，在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。
5、灌浆试验成果分析
试验段所选位置在溢洪道左岸，该部位有全、强、弱风化岩体，岩体破碎、裂隙发育，能较全部的反应基础帷幕灌浆的地质情况。帷幕灌浆试验段按双排孔布置，孔距2m、排距1m，共布置10个孔，下游排孔深37m，上游排孔深27m，设计防渗标准为3Lu。
5.1灌浆成果分析
各试验孔段灌后压水试验成果见表2，各试验孔段单位注灰量见表3。
从表2平均透水率来看，下游排、上游排平均透水率分别为7.66Lu、4.28Lu，上游排相对下游排平均透水率减少44.1%，符合灌浆递减规律。
从表2透水率频率来看，下游排、上游排透水率在10～100Lu区间的频率分别为25.8%、11.1%，透水率在5～10Lu区间的频率分别为39.2%、33.3%，透水率在1～5Lu区间的频率分别为17.5%、24.4%，透水率小于1Lu区间的频率分别为17.5%、31.1%，透水率大的灌浆段数频率逐排减小，透水率小的灌浆段数频率逐排增大，符合灌浆规律。
从表3平均注灰量来看，下游排、上游排平均注入量分别为96.14kg/m、68.84kg/m，符合灌浆递减规律。说明通过下游排的灌浆，封堵住了浆液向下游渗漏的通道，保证了上游排帷幕的质量。
从表3单位注灰量频率来看，从下游排、上游排单位注灰量100-500kg/m区间的段数频率分别为54.2%、24.4%，50-100kg/m区间的段数频率分别为27.5%、37.8%，单耗高的灌浆段数频率逐排减小，单耗低的灌浆段数频率逐排变大，符合灌浆规律。
5.2检查孔
试验区共布置检查孔2个，进行压水试验14段。从总体看，检查孔孔段最大透水率为1.6Lu，透水率小于1Lu的达90%，各段透水率均小于3Lu，合格率为100%，满足防渗设计标准。
6、帷幕灌浆施工
左岸溢洪道帷幕灌浆施工完成7个单元，共计110个孔、735个孔段，灌浆3600余米。其中，水位以上孔段总长800m，水位以下孔段总长2800m。采用上述方案进行帷幕灌浆。施工完成后布置了11个检查孔，经过压水检查，各孔段透水率均满足设计防渗标准，合格率100%。此时，江口左岸溢洪道的防渗帷幕已经形成，达到了設计的预期效果。
7、结语
（1）水泥灌浆形成帷幕是改善已蓄水的挡水建筑物基础抗渗性能的有效手段之一。总结失败的教训和成功的经验，采用浓浆灌注是保证形成结石并达到一定强度的有效措施之一。
（2）在水库蓄水的情况下进行帷幕补强施工时，水位以下的孔段承受较高的水头，容易引起孔内涌水，对水位以下的孔段采取屏浆待凝措施可以有效保证水泥颗粒填充裂隙，确保帷幕质量。
（3）采用自上而下的灌浆方式时，在防止建筑物抬动的前提下，应尽量提高灌浆压力，从而增大浆液扩散范围，提高帷幕范围内的填充密实度。
参考文献：
[1]孙钊.大坝基础灌浆[M].北京.中国水利水电出版社，2004.
[2]DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].中华人民共和国国家经济贸易委员会.
[3]张景秀.坝基防渗与灌浆技术（第二版）.中国水利水电出版社.2002
【关键词】 已蓄水；帷幕灌浆；防渗加固；浓浆；屏浆待凝
1、工程介绍
江西江口水电站位于江西省赣江支流袁河中游的新余市江口镇附近，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、供水、水产养殖的综合利用工程。水库总库容为8.9亿m3，水库正常蓄水位72m，枢纽工程主要由主坝、副坝、左右岸溢洪道、引水厂房系统等建筑物组成。
江口水电站于1958年开始建设，属于三边工程，1959年9月水库开始蓄水。从观测资料来看，左岸溢洪道地段渗漏量较大、基础扬压力偏高，且扬压力基本上与库水位同步变化，分析认为溢洪道基础防渗帷幕基本没有形成。后虽经1963年至1964年、1988年至1990年两次帷幕灌浆加固处理，从灌浆后检查孔岩芯上看，只发现少量水泥结石或未见水泥结石，灌浆未取得理想效果，基础仍存在渗漏量较大、基础扬压力偏高的问题。
2、地质情况介绍
左岸溢洪道工程区域内基岩岩性以砂质千枚岩为主，局部为泥质千枚岩，岩层产状为N20～65°W NE∠30～65°左右。溢洪道左岸有全风化层分布，厚度达10m，强风化层厚约4～7m；溢流段基岩以弱风化岩体为主，建基面以下弱风化岩体厚5m～10m，岩体较完整；溢洪道右岸强风化层厚度为0.5m～13m，弱风化层厚5m～6m。溢洪道两侧建基面开挖深度小，破碎～完整性差的岩体所占比例较高。
勘测资料表明，在帷幕灌浆范围内，基岩与混凝土接触段透水率较大，达10Lu～20Lu左右；强风化及较破碎的弱风化岩体渗透性较强，透水率多在3～15Lu左右；微风化及较完整的弱风化岩体渗透性较弱。
库区内及下游库尾水PH值约7.9，呈弱碱性，按《水利水电工程地质规范》判别，对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构呈弱腐蚀性。而钻孔中所取地下水PH值达10.1-11.9，其HCO3-含量≤0.7mmol/L，对混凝土具备重碳酸型中等腐蚀性。
3、历次灌浆失败原因分析和灌浆工艺设计注意事项
3.1历次灌浆失败原因分析
依据地形、地质条件，总结历次帷幕灌浆工艺，灌浆失败原因分析如下：
（1）在水库蓄水的条件下，渗流对水泥浆有稀释作用，历次灌浆过程中水灰比都比较大，水泥溶液中的石灰浓度一直处于稀释状态，因此很可能导致无法形成水泥结石，从而无法形成有效帷幕。
（2）与其他常规工程不同，本工程是在水库蓄水的情况下进行帷幕补强施工，历次灌浆均按照常规灌浆结束标准结束灌浆，孔段灌浆结束后孔内压力降低，在外水压力的作用下，灌入的水泥颗粒可能会被顶回孔内，从而降低水泥帷幕的质量。
（3）根据环境水腐蚀检测情况，上、下库的水PH值约为7.9，而钻孔中的水PH值达到10.1-11.9，重碳酸盐的含量很小或者为零，符合溶出性侵蚀的特征。软水侵蚀的主要原因是环境水溶解水泥结石的氢氧化钙，故灌浆的水泥品种应考虑选择水化产物中氢氧化钙含量小的品种作为灌浆材料，同时要求水泥结石应具有良好的抗水性和密实度。
3.2灌浆工艺设计注意事项
（1）为保证灌入的水泥浆液能形成结石并使得结石有一定的强度，应考虑采用浓浆开灌。
（2）对于库水位以下的孔段，施工工序中，达到灌浆结束标准后应重视屏浆待凝过程。
（3）在水泥中掺入适量Ⅰ级粉煤灰，以提高水泥结石的抗侵蚀能力，提高帷幕的抗水性和密实度。
（4）溢流段建基面基岩呈弱风化性状，受建筑物体型限制，帷幕灌浆孔位于上游胸腔和闸门之间，设计采用单排、Ⅲ序帷幕。溢洪道两侧建基面基岩呈全、强风化性状，且透水率较大，设计采用双排、Ⅲ序帷幕，通过先施工下游排的帷幕来堵住上游侧帷幕灌浆浆液向下游渗透的通道，从而保证上游排的帷幕灌浆质量。
（5）由于部分基巖为全、强风化岩石，节理裂隙比较发育，同时考虑到建基面接触带部位贯通性好，为防止灌浆压力过大而导致基岩劈裂及建筑物抬动，帷幕灌浆应采用自上而下的方式，灌浆压力随孔深逐渐加大。
（6）灌浆压力选取太小将影响灌浆效果，灌浆压力过大可能会导致基岩劈裂或建筑物抬动，影响建筑物安全。设计根据建筑物地基应力及压水试验提供灌浆压力建议值，施工期间可根据抬动变形观测情况考虑适当增减灌浆压力。
4、帷幕灌浆工艺设计
4.1灌浆材料
采用普通硅酸盐水泥灌浆，水泥强度等级不低于42.5。水泥中掺入15%（重量比）的Ⅰ级粉煤灰。
4.2浆液水灰比
水泥灌浆浆液应由稀到浓逐级变换，浆液水灰比（重量比）可采用1：1、0.8：1、0.6：1三个比级。
4.3灌浆压力
灌浆压力应采用分级升压方式逐级升压至设计压力，可以压水试验压力为基础，按0.5P、0.8P、1.0P三级逐级升压至设计压力，分级升压时每级压力的纯灌时间不小于15min。
4.4灌浆方法
单排帷幕灌浆：采用循环式、自上而下的灌浆方式。
双排帷幕灌浆：先灌注下游排，再灌注上游排，每排分三序；采用循环式、自上而下的灌浆方式。
4.5灌浆结束标准
对于处在库水位以下的孔段，在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆，灌浆结束后改用水灰比1：1的浆液，仍在规定的灌浆压力下纯压式灌注，灌注时间不小于浆液初凝时间，随后将回浆管和进浆管的阀门都立即关闭，使得灌入的浆液暂时仍然处于受压状态，直至压力自行消失为零。 对于处于库水位以上的孔段，在该灌浆段最大设计压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，可结束灌浆。
5、灌浆试验成果分析
试验段所选位置在溢洪道左岸，该部位有全、强、弱风化岩体，岩体破碎、裂隙发育，能较全部的反应基础帷幕灌浆的地质情况。帷幕灌浆试验段按双排孔布置，孔距2m、排距1m，共布置10个孔，下游排孔深37m，上游排孔深27m，设计防渗标准为3Lu。
5.1灌浆成果分析
各试验孔段灌后压水试验成果见表2，各试验孔段单位注灰量见表3。
从表2平均透水率来看，下游排、上游排平均透水率分别为7.66Lu、4.28Lu，上游排相对下游排平均透水率减少44.1%，符合灌浆递减规律。
从表2透水率频率来看，下游排、上游排透水率在10～100Lu区间的频率分别为25.8%、11.1%，透水率在5～10Lu区间的频率分别为39.2%、33.3%，透水率在1～5Lu区间的频率分别为17.5%、24.4%，透水率小于1Lu区间的频率分别为17.5%、31.1%，透水率大的灌浆段数频率逐排减小，透水率小的灌浆段数频率逐排增大，符合灌浆规律。
从表3平均注灰量来看，下游排、上游排平均注入量分别为96.14kg/m、68.84kg/m，符合灌浆递减规律。说明通过下游排的灌浆，封堵住了浆液向下游渗漏的通道，保证了上游排帷幕的质量。
从表3单位注灰量频率来看，从下游排、上游排单位注灰量100-500kg/m区间的段数频率分别为54.2%、24.4%，50-100kg/m区间的段数频率分别为27.5%、37.8%，单耗高的灌浆段数频率逐排减小，单耗低的灌浆段数频率逐排变大，符合灌浆规律。
5.2检查孔
试验区共布置检查孔2个，进行压水试验14段。从总体看，检查孔孔段最大透水率为1.6Lu，透水率小于1Lu的达90%，各段透水率均小于3Lu，合格率为100%，满足防渗设计标准。
6、帷幕灌浆施工
左岸溢洪道帷幕灌浆施工完成7个单元，共计110个孔、735个孔段，灌浆3600余米。其中，水位以上孔段总长800m，水位以下孔段总长2800m。采用上述方案进行帷幕灌浆。施工完成后布置了11个检查孔，经过压水检查，各孔段透水率均满足设计防渗标准，合格率100%。此时，江口左岸溢洪道的防渗帷幕已经形成，达到了設计的预期效果。
7、结语
（1）水泥灌浆形成帷幕是改善已蓄水的挡水建筑物基础抗渗性能的有效手段之一。总结失败的教训和成功的经验，采用浓浆灌注是保证形成结石并达到一定强度的有效措施之一。
（2）在水库蓄水的情况下进行帷幕补强施工时，水位以下的孔段承受较高的水头，容易引起孔内涌水，对水位以下的孔段采取屏浆待凝措施可以有效保证水泥颗粒填充裂隙，确保帷幕质量。
（3）采用自上而下的灌浆方式时，在防止建筑物抬动的前提下，应尽量提高灌浆压力，从而增大浆液扩散范围，提高帷幕范围内的填充密实度。
参考文献：
[1]孙钊.大坝基础灌浆[M].北京.中国水利水电出版社，2004.
[2]DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].中华人民共和国国家经济贸易委员会.
[3]张景秀.坝基防渗与灌浆技术（第二版）.中国水利水电出版社.2002