郭金文

（遼寧潤中供水有限責任公司，遼寧沈陽110000）

1 工程背景

蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省東部寬甸滿族自治縣長甸鎮(zhèn)境內(nèi)，工程計劃設置4臺機組，屬于東北地區(qū)新建大型水利工程項目[1]。工程建成后將擔負東北電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷任務，對保證東北電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有重要作用。

蒲石河抽水蓄能電站為一等大（1）型工程，主要由上下游水庫、混凝土面板堆石壩、上下水庫進水口、泄洪排沙閘壩以及地下系統(tǒng)組成。其中，地下系統(tǒng)包括地下廠房、引水和尾水三大主要系統(tǒng)構(gòu)成。引水隧洞采用二洞四機布置，引水主洞全長約770 m，尾水隧洞長約1 170 m。由于輸水隧洞埋藏較深，開挖部位地質(zhì)環(huán)境較差，開挖施工難度較大[2]。其中，樁號0＋432至樁號0＋467段圍巖屬于全風化花崗巖，節(jié)理和裂隙發(fā)育，為突水和突泥提供了天然導水通道。同時，蒲石河流域?qū)儆跐駶櫟貐^(qū)，夏季降雨集中，雨量較大，為隧洞突水突泥提供了水源補給。上述各種因素的聯(lián)合作用，導致施工段突水突泥強度高，施工難度很大。

2 泄水誘導注漿技術(shù)原理

輸水隧洞全風化花崗巖施工段地層的水壓高、水量大，前期施工中采取常規(guī)注漿方式，結(jié)果顯示注漿起壓迅速，漿液擴展形態(tài)被水流嚴重壓縮，加固效果不理想[3]。同時，起壓迅速也說明圍巖區(qū)沒有良好的排水通道。因此，為了提高注漿質(zhì)量，保證輸水隧洞施工的順利進行，擬在注漿過程中人為設置排水通道，通過泄水降壓，引導和增大漿液的擴散范圍，以大幅提升注漿加固效果。

基于上述考慮，針對輸水隧洞全風化地層的地質(zhì)環(huán)境特點，提出了泄水誘導注漿技術(shù)。該技術(shù)以傳統(tǒng)帷幕注漿治理方法為主，采取分段注漿工藝技術(shù)，同時輔以泄水孔配合注漿施工，在圍巖中形成比較穩(wěn)定的網(wǎng)狀泄水通道，以降低圍巖的含水率和水壓，引導漿液擴散。

3 泄水誘導注漿方案的設計與實施

3.1 全斷面帷幕注漿方案設計及實施

1）注漿分段長度。為了確保施工安全，在全風化花崗巖段施工掌子面退后5.0 m，進行混凝土止?jié){墻施工，分段注漿的長度設置為15 m，開挖10 m，襯砌10 m，按照上述參數(shù)和施工方式依次推進。為了保證注漿的效果和均勻性，在施工過程中擬采用如圖1所示的前進式分段注漿方式。當鉆孔過程中出現(xiàn)突泥和突水現(xiàn)象時，立即停止鉆進，并采取固結(jié)工程措施，必要時可以對鉆進分段程度進行調(diào)整，以保證注漿施工效果[4]。

2）止?jié){墻與止?jié){巖盤設計。由于全風化花崗巖段地質(zhì)環(huán)境較差，存在高壓含水層，為防止從未注漿段向作業(yè)面涌水以及注漿施工過程中的跑漿，在每個循環(huán)的注漿前設置C20混凝土止?jié){墻，厚度為100 cm[5]。此外，在每個循環(huán)的注漿結(jié)束并開始開挖后，預留出5 m作為下一階段注漿施工的止?jié){巖盤。

圖1 注漿施工模式圖

3）注漿壓力和擴散半徑。由于注漿施工地段為全風化花崗巖破碎帶，為保證注漿效果，需要以劈裂注漿為主，因此注漿壓力不宜過高，應以中壓為主，盡量避免對地層造成較大的擾動，從而產(chǎn)生次生地質(zhì)災害。根據(jù)上述分析，這次工程的注漿壓力設定為2～6 MPa，初步確定注漿擴散半徑為2 m。

4）注漿孔布置。在注漿施工中，每個循環(huán)設置86個注漿孔，其位置如圖2所示。其中1-23號孔的孔深設定為10 m；24-43號孔的孔深設定為12 m；44-86號孔的孔深16.5 m；在注漿孔的前段設置長3.5 m的孔口管?？卓诠茔@孔要采用90 mm鉆頭鉆成，后段使用80 mm鉆頭鉆成。在孔口管安裝時要確保牢固性和穩(wěn)定性，特別是孔口管和孔壁之間必須要用環(huán)氧樹脂進行填充，防止在注漿過程中在此部位發(fā)生漏漿。在孔口管的前端設置防突裝置并與鉆桿配套。

圖2 注漿孔孔位布置示意圖

5）注漿材料選擇。在注漿施工過程中，根據(jù)施工段的涌水量和地下水儲存情況選用注漿漿液，一般情況下應選用單漿液，如果遇到破碎帶內(nèi)存在大量涌水的情況，可以選用雙漿液控制注漿過程中的漿液擴散范圍[6]。其中，單漿液以水泥為主，并適當添加8064速凝劑，如果施工中遇到水量較大的情況，則需要選用水泥-水玻璃類漿液，則需要添加適量的磷酸氫二鈉。在漿液配置中水灰比掌握在1∶1～1∶0.5，具體的配合比應該根據(jù)工程實際進行調(diào)整。

3.2 泄水孔方案設計與實施

在帷幕注漿過程中，通過泄水孔排水可以將頂水注漿變?yōu)橐龑ё{，對提高漿液擴散范圍，強化注漿效果具有重要作用。在具體施工過程中，要在注漿段帷幕注漿孔施工完畢后開始泄水孔施工，具體的施工方案與實施如下：

1）泄水孔參數(shù)確定。在這次施工中，泄水孔鉆孔最小斷面直徑為75 mm，但考慮由于圍巖的松散性造成的塌孔，最小斷面按照40 mm計算，由于泄水孔處的水頭高度約為70 m，根據(jù)相關(guān)文獻成果[7]，可以計算得到單孔泄水量為65 m3/h，按照隧洞前期施工中的最大突水量600 m3/h計算，泄水孔的總泄水量應在400 m3/h以內(nèi)，因此需要泄水孔6眼。

2）泄水孔鉆孔布置。通過前期地質(zhì)調(diào)查對第二循環(huán)富水區(qū)的劃分，將開挖輪廓線外的區(qū)域作為泄水孔的終孔位置區(qū)間。在泄水孔鉆孔設計時要掌握富水區(qū)整體均勻布設，主要涌水點加密的設計原則[8]。同時，為了減小對注漿加固區(qū)的弱化作用，泄水孔的終孔位置盡量設在加固圈外則，為注漿工作的開展和下一步的開挖創(chuàng)造有利條件。根據(jù)對前期水文地質(zhì)資料的分析，在止?jié){墻前方富水區(qū)設置1號和2號泄水孔的實際泄水量，并不能達到實際施工要求，同時為了實現(xiàn)泄水孔的均勻分布，在上述位移補充設計3號和8號泄水孔，各泄水孔的參數(shù)如表1所示。

3）泄水孔施工。在常規(guī)全斷面注漿的前兩個注漿段在起到對淺部圍巖進行加固外，還起到對施工掌子面前方的探查作用，可以為下一步施工中的泄水孔方案調(diào)整提供必要依據(jù)。泄水孔施工開始于第二注漿段加固完畢之后，并一次性施工至兩個注漿段長的位置，然后隨著注漿分段施工而同步向前推進，以保證對注漿孔前富水的有效疏導。在帷幕注漿施工至最后一個循環(huán)段之前，直接施工至終孔位置。此外，根據(jù)輸水隧洞的水文地質(zhì)條件，泄水孔的總泄水量應該滿足400 m3/h的要求，在具體施工過程中要結(jié)合具體的泄水量，對泄水孔的數(shù)量和方位進行不斷調(diào)整。

表1 泄水孔參數(shù)設計表

3.3 誘導注漿效果分析

在注漿施工完成之后，通過檢查孔的方式對注漿效果進行分析。在檢查孔設置上采取“整體覆蓋，重點突出”的原則設置了15個檢查孔，最大控制范圍設定到開挖外輪廓線外6 m。通過對檢查孔涌水情況的分析顯示，隧洞的頂部和兩側(cè)上方治理效果良好，而拱底和兩側(cè)底部由于地質(zhì)環(huán)境復雜且為強富水區(qū)，雖然涌水量已經(jīng)顯著降低，但是仍存在突水風險。因此，增設10個補強注漿孔，對上述區(qū)域進行再次強化注漿。在強化注漿完工后，對補強孔的涌水量進行復鉆檢驗，90%的鉆孔達標，具備開挖條件。在檢驗過程中將5號和14號鉆孔兼作取芯孔，對鉆取的巖芯進行觀測可知，圍巖漿液充填率較高，說明注漿加固效果良好。

4 結(jié)語

針對蒲石河抽水蓄能電站輸水隧洞全風化圍巖和富水性特點，采用泄水誘導注漿技術(shù)進行圍巖固結(jié)灌漿。在灌漿加固結(jié)束之后，隨即進行輸水隧洞開挖，通過開挖施工顯示，掌子面突水突泥問題得到了有效控制，不僅干燥、密實，而且具有較強的自穩(wěn)能力。在注漿部位的巖土中，能夠清晰看出大量具有良好延展性的漿脈分支，并以劈裂的形式延伸擴展。通過這些漿脈的支撐和壓實作用，圍巖的強度和整體性顯著提升。經(jīng)過注漿治理，輸水隧洞施工順利通過全風化圍巖段，未發(fā)生重大工程事故。