宋四紅, 李宏義

(中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

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藏木水電站河床壩段基礎(chǔ)加密帷幕灌漿

宋四紅, 李宏義

(中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】隨著水利水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)處理工程在水利水電工程建設(shè)中占有重要地位，是施工的重要環(huán)節(jié)。如果遇到軟弱、破碎、多裂隙、節(jié)理發(fā)育、滲透性大等地質(zhì)條件較差的大壩基礎(chǔ)巖石，常常需要采用特定的技術(shù)手段來減少或消除地基的某些天然缺陷，改善和提高地基的物理力學(xué)性能，使地基具有足夠的強(qiáng)度、整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，以保證工程的安全可靠和正常運(yùn)行。文中簡要對(duì)藏木水電站在河床壩段基礎(chǔ)處理中遇到的陡傾角、大裂隙、較大涌水等現(xiàn)象的特殊處理措施進(jìn)行介紹，希望在以后的水利水電工程基礎(chǔ)處理中有所幫助。

【關(guān)鍵詞】藏木水電站；基礎(chǔ)處理；加密；帷幕灌漿

1加密帷幕灌漿簡述

9#～13#壩段河床位于大壩最低處，基礎(chǔ)帷幕灌漿原設(shè)計(jì)2排帷幕于2013年4月1日開工，原設(shè)計(jì)帷幕灌漿孔及局部加密灌漿孔和灌后檢查孔于9月10全部完成，施工后自檢及第三方檢查壓水試驗(yàn)除2段超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余全部小于3 Lu,壓水檢查符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，經(jīng)檢查施工質(zhì)量合格。

2013年10月份，廊道主排水孔已基本施工完畢，在大壩上游水位不高(3 250 m高程)的情況下，每個(gè)壩段中均有排水孔出現(xiàn)涌水的現(xiàn)象，且部分排水孔內(nèi)涌水有一定的壓力。原9#～13#壩段壩基帷幕灌漿在施工過程中，多處出現(xiàn)灌漿孔涌水且透水率較大的現(xiàn)象，涌水量從0.5 L/min～58 L/min、利用值從3.03～251.33 Lu,主要出現(xiàn)于建基面以下12～47 m巖體范圍內(nèi)。

針對(duì)上述問題及涌水現(xiàn)象，早在2013年8月業(yè)主邀請(qǐng)和組織咨詢專家召開了《藏木水電站帷幕灌漿專題咨詢會(huì)》，會(huì)上專家建議：“河床壩段個(gè)別自檢孔壓水試驗(yàn)透水率不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)灌漿資料和自檢情況，應(yīng)盡早在河床壩段采用局部補(bǔ)灌或加密灌漿措施”。2013年10月電力建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站質(zhì)量巡視專家關(guān)于《藏木水電站三期截流階段性質(zhì)量監(jiān)督報(bào)告》中針對(duì)該問題提出如下建議：“目前大壩8#～13#壩段基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)幕后排水孔仍有較大滲水并夾帶氣泡，11#～13#壩段檢查孔孔內(nèi)成像顯示壩基帷幕區(qū)仍有部分節(jié)理未充填，需結(jié)合灌漿情況、壓水檢查、檢查孔孔內(nèi)成像資料等進(jìn)行認(rèn)真分析，密切關(guān)注二期充水后排水孔出水變化情況，并研究采取必要的補(bǔ)強(qiáng)灌漿措施”。根據(jù)上述專家意見，經(jīng)分析研究，決定對(duì)河床壩段壩基進(jìn)行加密帷幕灌漿。

2加密帷幕灌漿技術(shù)方法

2.1孔位布置

9#～13#河床壩段基礎(chǔ)加密帷幕灌漿在原設(shè)計(jì)并已施工完成的2排帷幕基礎(chǔ)上，新增加一排帷幕灌漿。新增帷幕灌漿孔布置在原有主、副帷幕灌漿孔之間，即距離主、副帷幕灌漿孔均為0.75 m，新增帷幕灌漿孔孔距間距2.0 m，灌漿孔深度按建基面以下50.0 m控制。

2.2設(shè)備及材料選擇

2.2.1灌漿設(shè)備

高壓灌漿采用專用設(shè)備:

(1)使用壓力為10 MPa或12 MPa的高壓灌漿泵。

(2)輸漿管路采用雙層鋼絲編織膠管，耐壓11 MPa。

(3)采用特制的管路接頭。

(4)采用特制的耐磨高壓閥門。

2.2.2灌漿材料選擇

采用超細(xì)水泥作為灌漿材料。超細(xì)水泥(DMFC-GM-800)是由高強(qiáng)型超細(xì)水泥、膨脹劑、礦渣等多種助劑，經(jīng)特殊設(shè)備精制而成的無機(jī)剛性超細(xì)灌漿材料。

2.2.2.1產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

(1)無毒、無味、對(duì)地下水及環(huán)境無污染，屬環(huán)保型灌漿材料。

(2)漿液固化時(shí)無收縮現(xiàn)象，結(jié)石強(qiáng)度高，耐久性好，不老化，抗?jié)B性能佳。

(3)漿液流動(dòng)性好，材料的比表面積在800 m2/kg以上，平均粒徑10 μm以下，因而其穩(wěn)定性及可灌性高。

(4)漿液凝固時(shí)間：可按工程需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(5)漿液施工工藝簡單，操作方便，能大規(guī)模使用。

2.2.2.2應(yīng)用范圍

(1)水利工程中大壩壩體及壩基裂縫灌漿。

(2)灌筑地下防水帷幕，截?cái)酀B透水源，整體抗?jié)B堵漏。

(3)加固和提高松軟土及巖石的力學(xué)強(qiáng)度，修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)和恢復(fù)其整體性。

(4)糾正因地層不穩(wěn)定引起不均勻沉降而導(dǎo)致的大壩和高層建筑物的開裂、傾斜。

(5)各種地下建筑物開挖前的預(yù)處理以及地質(zhì)鉆探中復(fù)雜地層鉆孔中的護(hù)孔固壁，止涌堵漏等工程。

(6)復(fù)雜地層的流沙層固沙及淤泥質(zhì)土層的固結(jié)。

2.3技術(shù)要求

新增帷幕灌漿施工嚴(yán)格按照《水工建筑物水泥漿施工技術(shù)規(guī)范》及《藏木水電站基礎(chǔ)帷幕灌漿施工技術(shù)要求》進(jìn)行施工。

2.3.1鉆孔

(1)帷幕孔采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，鉆機(jī)擺放平整穩(wěn)固。

(2)鉆孔孔徑：孔口段需要埋設(shè)孔口管的部位采用φ91的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，埋設(shè)φ85孔口管(無縫鋼管，埋入基巖深度為2.0 m，露出孔口0.1 m)，其余段鉆孔孔徑不小于φ56 mm。先導(dǎo)孔、質(zhì)量檢查孔以及其它要求取芯的孔孔徑為φ75 mm。

(3)鉆孔孔深、排距、孔距根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行。

(4)鉆孔時(shí)對(duì)孔內(nèi)各種情況，如深度、涌水、漏水、斷層構(gòu)造、塌孔、掉塊、卡鉆、巖層變化等情況進(jìn)行記錄，作為分析鉆孔灌漿質(zhì)量的基本依據(jù)。鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難于鉆進(jìn)時(shí)，先進(jìn)行灌漿處理，再進(jìn)行鉆進(jìn)。在施工過程中發(fā)現(xiàn)集中漏水或涌水等想象，先查明情況、分析原因，經(jīng)處理后再鉆進(jìn)。

(5)帷幕灌漿孔要進(jìn)行孔斜測(cè)量，根據(jù)監(jiān)理工程師指令，按每10 m一段進(jìn)行孔斜測(cè)量。

2.3.2孔段沖洗和壓水試驗(yàn)

2.3.2.1沖洗

每個(gè)灌漿段鉆孔結(jié)束后，立即進(jìn)行鉆孔沖洗，孔底殘留物厚度不大于20 cm；灌漿前進(jìn)行孔壁沖洗，直至回水澄清后結(jié)束，再進(jìn)行裂隙沖洗，裂隙沖洗采用導(dǎo)管通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行沖洗；沖洗壓力采用80 %的灌漿壓力，壓力超過1 MPa時(shí)，采用1 MPa。裂隙沖洗至回水澄清后10 min結(jié)束，且總沖洗時(shí)間不少于20 min。裂隙沖洗可結(jié)合簡易壓水進(jìn)行。

沖洗過程及返水情況做詳細(xì)、如實(shí)記錄。

2.3.2.2壓水

帷幕灌漿孔段在灌漿前采用簡易壓水，簡易壓水試驗(yàn)結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。灌漿前壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80 %，并不大于1 MPa。

簡易壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：壓力為灌漿壓力的80 %，該值大于1 MPa時(shí)，采用1 MPa；壓水20 min，每5 min測(cè)一次壓水流量，取最后的流量值作為計(jì)算Lu值。單點(diǎn)法壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每5 min測(cè)一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)中，最大值與最小值之差小于最終值的10 %，或最大值與最小值之差小于1 L/min即可結(jié)束，取最終值計(jì)算Lu值。

計(jì)算公式：q=Q/PL

式中：q為透水率，Lu；Q為壓水流量，L/min；P為作用于試段內(nèi)的全壓力，MPa；L為試驗(yàn)段長，m。

2.3.3灌漿

采用孔口封閉、自上而下、分段灌漿法。分為三序施工，最大灌漿壓力5.0 MPa。漿液水灰比為2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1共4級(jí)，用2∶1開灌。灌漿全過程采用自動(dòng)記錄儀對(duì)灌漿壓力、注入量、漿液密度實(shí)行監(jiān)控和記錄。

(1)新增加密帷幕灌漿孔灌漿壓力(見表1)

表1　新增帷幕灌漿孔灌漿壓力

(2)施工前先檢查原河床壩段帷幕灌漿抬動(dòng)觀測(cè)裝置的有效性,對(duì)已串漿、堵塞的抬動(dòng)孔，重新施工并埋設(shè)抬動(dòng)觀測(cè)裝置。

(3)每段灌漿前必須測(cè)讀涌水壓力及涌水量，并在成果匯總中體現(xiàn)。要求無涌水孔段屏漿1 h。有涌水孔段每一灌漿段注入率小于1 L/min后延續(xù)灌漿1 h，再屏漿不小于2 h后結(jié)束，孔內(nèi)射漿管提出后待凝時(shí)間不小于48 h，方可進(jìn)行下一道工序。

(4)屏漿過程中保持設(shè)計(jì)壓力。為防止鑄管，屏漿過程中漿液可采用稀漿，屏漿時(shí)間不少于2 h，施工過程中存在灌后返漿情況，繼續(xù)延長屏漿時(shí)間。屏漿結(jié)束后采用濃漿置換孔內(nèi)稀漿進(jìn)行待凝。

(5)待凝后掃孔至已灌段段底應(yīng)停止鉆進(jìn)，由現(xiàn)場監(jiān)理檢查是否存在涌水，對(duì)掃孔后仍然存在涌水的孔段采取復(fù)灌、屏漿、待凝等措施，直至該段涌水得到有效控制。

(6)當(dāng)采用0.6∶1的超細(xì)水泥漿時(shí)，漿液中可加入減水劑改善漿液流動(dòng)性，減少堵管事故。

(7)當(dāng)漿液失水變濃時(shí)應(yīng)棄除，換用新漿灌注。

(8)終孔無涌水的灌漿孔，封孔采用普硅水泥。

(9)灌后檢查孔數(shù)量按總灌漿孔數(shù)的10%控制，且單個(gè)壩段內(nèi)至少布置一個(gè)檢查孔。

3灌漿成果

3.1原帷幕灌漿成果整理與分析

9#～13#河床壩段原帷幕灌漿設(shè)計(jì)工程量6 832.4 m，已經(jīng)全部完工。本工程自2013年04月開工至2013年9月完成全部壩段帷幕灌漿施工，灌漿孔共108個(gè)孔，其中I序孔27個(gè)平均單耗237.01 kg/m、二序孔27個(gè)平均單耗127.55 kg/m、三序孔54個(gè)平均單耗38.55 kg/m。具體完成情況見表2、表3。

以上數(shù)據(jù)表明：

(1)壩基巖體經(jīng)帷幕灌漿處理后，各次序孔平均單耗遞減明顯，符合帷幕灌漿一般規(guī)律。

(2)壩基巖體經(jīng)帷幕灌漿處理后，各檢查孔段壓水試驗(yàn)得出的透水率值較灌前的透水率值有明顯的降低。

(3)河床壩段帷幕灌漿孔后序灌漿孔段涌水量較前序孔段有明顯減小。

表2　9#～13#壩段基礎(chǔ)帷幕灌漿情況列表　(kg/m)

表3　9#～13#壩段基礎(chǔ)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)成果表

(4)透水率超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的段位地質(zhì)情況較復(fù)雜，構(gòu)造和風(fēng)化裂隙密集，裂隙傾角較陡，結(jié)構(gòu)面錯(cuò)綜復(fù)雜。

3.2加密帷幕灌漿成果分析

9#～13#壩段加密帷幕灌漿設(shè)計(jì)工程量2 900 m，本工程自2013.11.25開始至2014.06.08全部完成，灌漿孔共58個(gè)孔，其中I序孔15個(gè)平均單耗21.93 kg/m；II序孔14個(gè)平均單耗17.82 kg/m；III序孔30個(gè)平均單耗12.72 kg/m。

灌漿檢查孔壓水檢查成果見表4。

表4　9#～13#壩段加密帷幕灌漿檢查孔壓水檢查成果表

從透水率情況上看：

(1)通過灌漿壓力的快速提升，第6段已達(dá)到設(shè)計(jì)壓力5.0 MPa，使?jié){液輻射范圍增大；屏漿、待凝時(shí)間延長，有利于使已灌入細(xì)微裂隙中的漿液長時(shí)間處于受壓狀態(tài)，達(dá)到較好的灌漿效果。

(2)加密帷幕灌漿共布檢查孔5個(gè)，壓水試驗(yàn)55段，透水率q<1 Lu的49段，透水率1～3 Lu的6段，合格率100%，單段最大透水率，其值為2.24 Lu，小于防滲標(biāo)準(zhǔn)3 Lu達(dá)到合格。

(3)從帷幕檢查孔取出的巖芯中可見水泥結(jié)石，顏色較深，寬度0.2～5 mm的裂隙中，充填密實(shí)，強(qiáng)度較高，粘接較好，斷層部位充填也較良好。

(4)帷幕灌漿施工前，將灌漿廊道中的揚(yáng)壓力觀測(cè)孔和幕后主排水孔全部封堵，帷幕完工后，重新原孔掃孔28個(gè)揚(yáng)壓觀測(cè)孔和46個(gè)排水孔。觀測(cè)結(jié)果顯示：揚(yáng)壓力很小，并且比較穩(wěn)定，折減系數(shù)α2均小于0.2(設(shè)計(jì)值為0.25)；46個(gè)排水孔排水總量76.84 L/min，較灌前所測(cè)排水總量276.3 L/min相比，有較大程度減小。46個(gè)排水孔中有涌水的35個(gè)，占總孔的76.1 %，大于1 L/min的17個(gè)，占48.6 %。最大的兩個(gè)孔排水量分別為8.2 L/min和5.4 L/min；小于1 L/min的18個(gè)，占51.4 %，沒有涌水的11個(gè)，占23.9 %。

(5)加密帷幕灌漿結(jié)束后，經(jīng)過2個(gè)月的觀察，排水孔的涌水量有明顯減少。

4結(jié)論

藏木水電站河床壩段壩基帷幕加密灌漿，根據(jù)地質(zhì)條件和工程需要，選用超細(xì)水泥進(jìn)行灌漿是適宜的。在9#～13#壩段采用高壓灌漿工藝和超細(xì)水泥對(duì)微細(xì)裂隙進(jìn)行灌注和處理涌水十分有效，提高了灌漿帷幕的防滲能力。降低了壩基壓力減少了排水孔排水量，提高了大壩壩基安全度。加密帷幕灌漿質(zhì)量良好，灌漿效果較明顯，滿足設(shè)計(jì)要求。

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[作者簡介]宋四紅(1977～)，男，主要從事水利水電施工管理工作。

【中圖分類號(hào)】TU712.4

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-11-17