張 旭，賈梅艷

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072)

1 前 言

格里橋水電站位于貴州省中部、烏江中游右岸支流清水河干流下游，工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。電站一期帷幕防滲工程由分布在大壩左、右岸山體灌漿隧洞內(nèi)的防滲帷幕及排水孔幕組成。左岸為安順組、大冶組第二、三段可溶巖地層，F(xiàn)4、F6斷層巖溶發(fā)育，地下水活動強烈，有可能成為左壩肩繞壩滲漏的通道。左岸不但存在分散滲漏，還有可能存在沿斷層的帶狀滲漏。

左岸650m高程帷幕灌漿第一試區(qū)位于F4斷層的強滲漏地段，F(xiàn)4斷層附近分布有：T1d3-3(即角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r及灰?guī)r)、T1d3-2(灰色、深灰色厚層灰?guī)r，少量中厚層灰?guī)r頂部為薄層、極薄層灰?guī)r夾頁巖)。防滲帷幕線穿F4斷層附近強滲漏地帶，在左岸650m高程灌漿隧洞K中0+155.50～K中0+168.50m樁號位置，延伸長度約為13.0m。從該試區(qū)的物探孔鉆孔、取芯及物探測試結(jié)果來看,試區(qū)內(nèi)物探鉆孔取出的巖芯較破碎，失水嚴重(見表1)，泥夾石巖芯較多，裂隙中夾雜的黃泥含量較高，且有一定的粘稠度。

表1 物探鉆孔壓水結(jié)果 Lu

注：1)采用單點法壓水；2)平均透水率為每孔壓水總段數(shù)平均值。

2 施工參數(shù)確定

2.1 灌漿目的和工藝

依據(jù)《格里橋水電站大壩防滲帷幕試驗灌漿施工技術要求》對該地段采用“孔口封閉，自上而下，小口徑鉆孔，孔內(nèi)循環(huán)灌漿”方法進行處理，以驗證此工藝在該地層中的可行性、效果上的可靠性和經(jīng)濟上的合理性。

2.2 孔距、排距

根據(jù)不同地質(zhì)條件和建筑物不同部位分別布置雙排孔與單排孔，孔距1.8m、1.9m、2.5m，排距1.2m，鉆孔角度均為垂直孔(見圖1)。施工按分序加密的原則進行,先下游排,后上游排,同排分Ⅲ序進行施工。對孔內(nèi)的裂隙夾泥不進行特殊清洗，鉆孔結(jié)束后做簡易壓水；其參數(shù)最終應以現(xiàn)場灌漿試驗結(jié)果進行調(diào)整和確定。

2.3 灌漿材料及漿液配比

灌漿采用水泥粉煤灰混合漿液。此混和漿液具有較好的和易性、較強的擴散性能，而且對于原材料來說，粉煤灰較水泥便宜，用粉煤灰代替部分水泥可以大大降低成本等。貴州烏江思林水電站上、下游圍堰以及大壩防滲灌漿均采用了此混和漿液而且取得了較好的效果。

在本工程中，漿液配比采用0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1三個比級，粉煤灰摻量為水泥重量的20%，外加劑選用木鈣，木鈣摻量為水泥重量的0.15%。其他參照規(guī)范執(zhí)行。

2.4 鉆孔施工控制

(1)帷幕灌漿孔采用回轉(zhuǎn)式鉆機和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進，開孔孔徑為φ91mm,終孔孔徑應不小于φ76mm。因該地段地質(zhì)條件復雜，巖石強度較低、整體性較差等特點，采用了新型的全斷面鉆頭進行鉆進，即在φ76mm金剛石鉆頭內(nèi)側(cè)嵌入了兩個同軸且鑲有硬質(zhì)合金的球齒滾刀，使鉆進過程中的巖芯在進入鉆頭時被裝有合金的滾刀旋轉(zhuǎn)擠壓成巖粉狀，以減少鉆進時起下鉆的次數(shù)。采用此項改進后的技術大大提高了鉆孔功效。

圖1 左岸650m高程灌漿隧洞帷幕灌漿第一試區(qū)灌漿孔平面布置

鉆孔其它參數(shù)：鉆機鉆進給油壓宜為0.5～1.0MPa,供水量宜為60～70L/min,鉆機鉆速一般控制在150～200r/min。帷幕灌漿施工主要設備配置見表2。

表2 機械設備配置

(2)對于鉆孔的孔斜和方位角應每鉆一段進行一次測量，孔斜最大偏差按表3執(zhí)行，方位角偏差不得大于5°。

表3 鉆孔孔斜控制 m

2.5 灌漿過程控制

2.5.1 灌漿施工次序

場地平整→鉆機就位→孔位校正→鉆孔→孔口管埋設→繼續(xù)鉆進→灌前孔內(nèi)裂隙沖洗→簡易壓水→灌漿→封孔→質(zhì)量檢查。

2.5.2 灌漿段長、壓力控制

灌漿段長和壓力按照表4控制。鉆孔段長誤差不得大于20cm,遇巖溶管道不良地段,段長不宜超過3.0m。鉆孔穿過軟弱破碎巖體發(fā)現(xiàn)塌孔、失水和掉鉆等情況時,應單獨作為一段先進行灌漿,灌后并待凝24h后再繼續(xù)掃孔鉆進。

表4 灌漿段長、壓力控制

注：表中灌漿壓力系孔口回漿管路上的壓力。

2.5.3 灌漿材料的實驗室選定

根據(jù)《格里橋電站灌漿配合比試驗報告》及現(xiàn)場試驗成果提出對灌漿材料的要求：采用水泥粉煤灰混合漿液灌注，水泥為貴州烏江水泥廠生產(chǎn)的“烏江”牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為貴州安順火電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰。

2.6 灌漿結(jié)束標準及封孔方法

根據(jù)設計及施工技術規(guī)范要求，當灌漿壓力達到該灌漿孔段的最大設計壓力且注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注60min；或不大于1L/min時，繼續(xù)灌注90min，即可結(jié)束該段灌漿。

灌漿孔和檢查孔結(jié)束后，采用“全孔壓力灌漿封孔法”進行封孔，封孔漿液水膠比為0.5∶1，壓力為該孔灌漿的最大壓力。封孔結(jié)束后將孔口部分用0.5∶1的水泥沙漿填滿、搗實、抹平。

3 帷幕灌漿試驗施工

由于試驗區(qū)地質(zhì)條件復雜，F(xiàn)4斷層和不規(guī)則狀泥夾石裂隙較發(fā)育，且裂隙中黃泥含量較高，在鉆進過程中，很多孔段孔口均不返水或者返水較小，灌漿耗灰量較大。LMW028、LMW036兩個孔最為典型，其灌前壓水和灌漿耗灰量分別見表5、6。

表5 灌前壓水結(jié)果 Lu

表6 灌漿耗灰量統(tǒng)計

4 特殊情況處理

為了確保該部位的灌漿質(zhì)量，根據(jù)灌漿過程中遇到的不同情況以及實際地質(zhì)條件，對該部位從兩方面進行了具有針對性的措施處理：

(1)對于較典型的LMW028、LMW036兩孔，在施工過程中采取了以下方法：

在鉆孔灌漿施工中，全程跟蹤鉆孔及灌漿過程中發(fā)生的情況并做詳細記錄和對具體情況進行分析：

①在鉆孔遇到塌孔、卡鉆時，應減慢鉆進速度，做重復起、下鉆，或配用水灰比為2∶1的水泥漿液進行慢速循環(huán)鉆進，這樣可起到泥漿護壁之效果，從而降低了孔故的發(fā)生，也保證了施工的進度。

②在灌漿過程中，若在灌前裂隙沖洗中無返水或壓水透水率較大，則開罐水灰比直接采用0.5∶1的濃漿液起灌。在灌漿過程中安排專人關注孔內(nèi)注漿或漿桶下降量、壓力表數(shù)據(jù)變化等情況，一旦發(fā)現(xiàn)灌漿注入量為60L/min、壓力為0.5MPa且始終沒有變化時，隨之采取低壓、限流、間歇灌注等措施進行控制，待該段次灌漿消耗量首次累計達到LMW028孔5t、LMW036孔3t后按設計要求待凝后復灌。復灌待凝時間第一次為8h,以后每次灌漿量累計達到20t可按照18、24h升序待凝時間間隔計，直至達到灌漿結(jié)束標準。

③由于本灌區(qū)位于F4斷層區(qū)域內(nèi)，在對LMW028、LMW036兩孔個別孔段進行灌漿時，隨著灌漿壓力逐步加大，漿液順著斷層裂隙、溶縫通道流竄至灌漿隧洞底板高程以上，在灌漿間歇或停灌時，漿液瞬時便從孔內(nèi)順著灌漿管路回流至攪拌桶且回流量較大，并將孔內(nèi)的黃泥沖出至攪拌桶導致大量的漿液浪費。孔內(nèi)如此大的壓力極易造成施工事故的發(fā)生，而且也影響灌漿質(zhì)量。針對此種情況，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理及設計現(xiàn)場協(xié)商決定對施工方法做了些改變，即先按照設計技術要求、規(guī)范進行孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)式進行灌注，若出現(xiàn)泄壓回流漿量較大時，在確保安全的情況下立即起出孔內(nèi)射漿管，換用預先加工好帶閥門的簡易孔口封閉器(見圖2)進行深孔純壓式加壓灌注，當注入漿量累計達到20t或壓力可升至3MPa時關閉進漿、回漿閥門進行閉漿處理，待凝24h(或設計要求時間)后重新對原孔進行掃孔復灌直至達到結(jié)束標準。

圖2 簡易純壓式孔口封閉器

(2)對于常規(guī)情況下的鉆灌施工可按以下措施、方法進行處理：

①當巖石裂隙較小、灌前壓水透水率不大時，先采用0.8∶1的水泥粉煤灰混合漿液起灌，當灌漿注入率較小時，則應盡快升壓至設計壓力，以保證灌漿質(zhì)量和提高施工時效。

②當某一孔段單位注入灰量達到1t/m時，若出現(xiàn)注入率逐漸減小或者壓力逐漸升高的情況，則在同一比級的漿液條件下采用緩慢升壓的辦法以達到正常結(jié)束標準。

5 施工質(zhì)量檢查

在灌漿施工結(jié)束14d后，按設計及規(guī)范要求在該部位選取了兩個具有代表性的孔位進行灌后質(zhì)量檢查。檢查孔鉆孔采用φ76mm金剛石取芯鉆頭鉆進，自上而下逐段卡塞進行“單點法”壓水，各灌漿孔孔段的壓水壓力值為該段次灌漿壓力的80%,且不大于1MPa，壓水呂容值均小于設計要求的1Lu。最后按設計要求又對該部位進行了72h連續(xù)不斷的疲勞壓水試驗后流量穩(wěn)定，再次驗證了灌后的質(zhì)量良好，灌漿聲波測試波速符合設計要求，帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗順利完成。灌后質(zhì)量檢查結(jié)果見表7。

表7 灌后質(zhì)量檢查結(jié)果 Lu

各檢查孔巖芯采取率較高，平均達到85%以上，且取出的巖芯中多處存在充填密實、膠結(jié)良好的水泥結(jié)石,使得破碎、斷裂的巖石膠結(jié)成一個整體，起到防滲、巖石固結(jié)等效果。在后序的Ⅱ、Ⅲ序孔鉆孔施工過程中也可以遇見水泥結(jié)石現(xiàn)象，但充填的密實度不是很飽滿且夾有黃泥。這種狀況充分說明了在F4斷層和條件復雜的地層中采用上述的深孔純壓式灌漿施工方法和施工工藝是成功的。

6 結(jié) 語

對F4斷層帶復雜的巖石地層進行灌漿堵漏施工順利完工后，并對該部位所采取的施工方法以及施工成果做了認真的分析，針對灌漿填充溶洞、溶槽以及泥夾石寬裂縫和細微裂隙的作用機理進行了總結(jié)。水泥粉煤灰混合漿液在高壓灌注的作用下，和孔內(nèi)破碎巖石、黃泥夾石等填充物產(chǎn)生了一系列的作用，漿液順著破碎的巖石縫隙向著更深處填充，在膠凝材料水泥的作用下，使得破碎巖石中的空間被填充密實，并且和周圍的完整巖石很好地結(jié)合成整體；當遇到有粘度的黃泥夾石時則不斷地沖蝕(刷)、擠兌和置換，使黃泥夾石中的水分和部分黃泥被置換出孔內(nèi)，從而起到排水固結(jié)的效果并增加了黃泥夾石的密實度。

在各種力、化學反應的綜合作用下，溶洞泥和溶縫夾泥被許多縱橫交錯的硬化的水泥網(wǎng)格切割成大小不等的塊體，被網(wǎng)格封閉的泥土本身也變得質(zhì)密和堅硬，從而形成了一道具有足夠力學強度和抗?jié)B能力的防滲幕體，大大降低了大壩上、下游之間的滲漏現(xiàn)象。