安鑫，唐應(yīng)鵬

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都611130）

1 引言

錦屏一級水電站為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程EL1885m，最大壩高305m，水庫總庫容77.6 億m3，巨大的水頭壓力，對防滲灌漿施工提出了更高的要求；壩址區(qū)內(nèi)巖性變化復(fù)雜，斷層、軟弱夾層、層間擠壓錯動帶等地質(zhì)缺陷發(fā)育，基礎(chǔ)處理異常艱難。因此，壩基防滲帷幕對錦屏一級水電站305m 高拱壩在水壓力作用下的穩(wěn)定性具有重要作用。

鑒于壩基防滲帷幕對大壩的重要作用，對防滲帷幕進(jìn)行質(zhì)量檢查顯得尤為重要，除對防滲帷幕進(jìn)行常規(guī)質(zhì)量檢查外，還應(yīng)對其進(jìn)行幕體厚度檢測以及高壓長期壓水試驗(yàn)以對防滲帷幕作出全面評價(jià)。

2 研究目的

2.1 幕體厚度檢測

對帷幕幕體厚度進(jìn)行檢測以查明灌后不同地質(zhì)條件帷幕幕體的實(shí)際厚度，驗(yàn)證用灌漿方法解決基礎(chǔ)防滲問題的可能性。

2.2 高壓長期壓水試驗(yàn)檢測

通過對防滲帷幕進(jìn)行高壓長期壓水試驗(yàn)，總結(jié)出防滲帷幕在長期壓水情況下透水率的變化情況；驗(yàn)證防滲帷幕在高水頭壓力持續(xù)作用下的長期有效性；為后期施工各項(xiàng)施工參數(shù)的設(shè)定提供參考依據(jù)。

3 研究方案

3.1 幕體厚度檢測方案

根據(jù)左岸地質(zhì)報(bào)告和前期帷幕灌漿過程中的地質(zhì)揭示情況，設(shè)計(jì)帷幕灌漿幕體厚度檢測方案，包括檢查孔的布置形式，鉆孔施工工藝及施工參數(shù)等，最終形成整套適用于Ⅲ1 巖體以及斷層、擠壓錯動帶等軟弱結(jié)構(gòu)面的帷幕灌漿幕體厚度檢測方案。

帷幕灌漿幕體厚度質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合鉆孔、取芯資料、鉆孔全景圖像等進(jìn)行綜合評定分析。

①壓水試驗(yàn)。根據(jù)壓水試驗(yàn)成果，提供檢測區(qū)不同孔深防滲帷幕幕體厚度以及剖面示意圖。②巖芯檢查。檢查孔進(jìn)行巖芯采集，觀察巖芯裂隙中水泥漿液充填、結(jié)石固結(jié)等情況。③鉆孔全景圖像。對幕體厚度檢查孔進(jìn)行鉆孔全景圖像檢查，觀察灌區(qū)巖體條件以及水泥漿液充填、結(jié)石固結(jié)等情況，并結(jié)合鉆孔取芯情況分析水泥漿液擴(kuò)散半徑。

3.2 高壓長期壓水試驗(yàn)方案

在帷幕洞布置帷幕灌漿灌后高壓長期壓水試驗(yàn)孔，試驗(yàn)孔施工完成后對試驗(yàn)孔采用多級壓力進(jìn)行長期壓水。

4 研究手段和成果

4.1 幕體厚度檢測

4.1.1 檢查孔布置及分段

由于帷幕0～30m 鉆孔段灌漿壓力較低（1.5～5.0MPa），對漿液擴(kuò)散影響較大，帷幕幕體厚度檢測重點(diǎn)在鉆孔0～30m 左右孔段，檢查孔深度確定為38m。

各幕體厚度測試區(qū)檢查孔均布置在帷幕線上、下游，帷幕線上游布置2 排，下游布置2 排，每排檢查孔間距2m。檢查孔1 與檢查孔2、檢查孔3 與檢查孔4 的孔底間距均為2m，同時(shí)檢查孔2 和檢查孔3 孔底距帷幕孔均為2m。每個測試區(qū)檢查孔數(shù)最少布置12 個。

因帷幕灌漿平洞底板布置有孔深6～8m 的固結(jié)灌漿和淺孔搭接灌漿，檢查孔壓水試驗(yàn)從8m 以下孔深起，壓水試驗(yàn)段長均為5m，第一段為鉆進(jìn)至入基巖8m 后起算為5m，第二段為5m，第三段及以下均為5m。

4.1.2 幕體厚度檢測成果

為了查明灌后不同地質(zhì)條件帷幕幕體的實(shí)際厚度，分別對左岸1601m、1670m 以及1730m 高程進(jìn)行了帷幕灌漿幕體厚度檢測。對左岸1601m、1670m 以及1730m 高程的檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)、鉆孔取芯以及全景圖像檢測，通過對檢測結(jié)果進(jìn)行分析得出1601m 高程在孔深38m 處幕體厚度為11.25m，漿液擴(kuò)散半徑達(dá)到4.00m；1670m、1730m 高程在孔深38m 處幕體厚度為10.92m，漿液擴(kuò)散半徑達(dá)到4.24m。帷幕厚度檢查各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 高壓長期壓水試驗(yàn)

4.2.1 檢查孔布置

高壓長期壓水試驗(yàn)在左岸1670m 高程選取4 個試驗(yàn)孔，壓水7 段；左岸1785m 高程選取2 個試驗(yàn)孔，壓水3 段。

4.2.2 試驗(yàn)方法

①左岸1670m 高程。每個試驗(yàn)孔在選取試驗(yàn)段時(shí)應(yīng)避開孔口（0～10m）段，試驗(yàn)段長均為5m。壓水壓力使用兩個壓力比級，先將壓力穩(wěn)定在3MPa（1 倍的水頭），連續(xù)壓水24h，再將壓力升到并穩(wěn)定在4MPa（1.33 倍的水頭），連續(xù)壓水360h（15d）后結(jié)束。②左岸1785m 高程。每個試驗(yàn)孔在選取試驗(yàn)段時(shí)應(yīng)避開孔口（0～10m）段，試驗(yàn)段長均為5m。采用三級壓力進(jìn)行長期壓水，壓力分別為1MPa、2MPa、3MPa，先將壓力穩(wěn)定在1MPa，連續(xù)壓水48h（2d），再將壓力升到并穩(wěn)定在2.0MPa，連續(xù)壓水48h（2d），再將壓力升到并穩(wěn)定在3.0MPa，連續(xù)壓水168h（7d），再將壓力降至并穩(wěn)定在2.0MPa，連續(xù)壓水48h（2d），再將壓力降至并穩(wěn)定在1.0MPa，連續(xù)壓水48h（2d）結(jié)束。

壓水過程中使用自動記錄儀進(jìn)行壓水試驗(yàn)的全程記錄，同時(shí)用手工記錄作為補(bǔ)充，每隔10min 測記一次，現(xiàn)場記錄與資料整理應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)、齊全、整潔，以便分析指導(dǎo)后序工作的順利進(jìn)行，并為驗(yàn)收工作做好準(zhǔn)備。

4.3 試驗(yàn)成果

①在高壓長期壓水作用下，帷幕的防滲能力隨著時(shí)間的延續(xù)以及壓力的增大而衰減，透水率隨時(shí)間的延續(xù)而增大。②每段的壓水呂榮值均大于1（設(shè)計(jì)q≤1），此次高壓長期壓水不合格。

4.4 不合格原因分析

根據(jù)高壓長期壓水成果以及左岸地質(zhì)情況分析可以看出，在微風(fēng)化和弱風(fēng)化的大理巖中，大部分巖體完整。以左岸1670m 高程為例，試驗(yàn)資料表明在最大壓力3MPa 的情況下有新的裂隙產(chǎn)生，原有裂隙一般是閉合的或者被鐵質(zhì)和鈣質(zhì)充填，但也會被擴(kuò)張；在4MPa 壓力下，局部裂隙規(guī)模部分被擴(kuò)大或巖體中已膠結(jié)的裂隙被重新破裂及擴(kuò)張，造成壓水流量大增后并沒有減小，說明吸水量未達(dá)到飽和或者是部分已達(dá)到飽和并且還有新的裂隙。

5 關(guān)鍵性技術(shù)問題研究

5.1 歷史資料研讀與分析是基礎(chǔ)

歷史資料研讀與分析的重點(diǎn)是掌握地質(zhì)構(gòu)造缺陷部位、防滲帷幕質(zhì)量檢查未達(dá)標(biāo)部位及滲流、滲壓異常部位的具體地質(zhì)條件及灌漿施工情況，分析灌漿施工中對帷幕質(zhì)量的不利因素及影響，以及滲流量、壩基揚(yáng)壓力異常部位的成因等，據(jù)此確定帷幕檢測的重點(diǎn)及鉆孔檢查的布置，指導(dǎo)現(xiàn)場檢測工作的進(jìn)行。

5.2 現(xiàn)場鉆孔檢查的布置原則

現(xiàn)場鉆孔檢查具有直觀、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，根據(jù)歷史資料研讀與分析確定的重點(diǎn)部位進(jìn)行鉆孔壓水檢查和測試，是帷幕幕體厚度檢測和高壓長期壓水檢測研究的內(nèi)容。本次檢查孔布置原則如下：①已按施工圖完成防滲帷幕的水泥灌漿；②完成灌后檢測工作并滿足設(shè)計(jì)要求；③代表Ⅲ1 巖體以及斷層、擠壓錯動帶等軟弱結(jié)構(gòu)面。

5.3 檢查孔參數(shù)

檢查孔的布置形式、施工參數(shù)直接關(guān)系到帷幕幕體厚度檢測和高壓長期壓水檢測成果的準(zhǔn)確性及代表性，根據(jù)工程地質(zhì)及特點(diǎn)分析研究出合適的檢查孔的布置形式及施工參數(shù)可以減少鉆孔檢查工程量，并使帷幕質(zhì)量得到全面評價(jià)。

5.3.1 幕體厚度檢測

幕體厚度檢查孔孔深及傾角如圖1和表1所示。

圖1 檢查孔典型剖面圖

表1 幕體厚度檢查孔參數(shù)表

5.3.2 高壓長期壓水

1670m 高程帷幕洞共布置3 個高壓長期壓水試驗(yàn)孔。分別布置于帷幕灌漿洞樁號K0+100.00、K0+300、K0+500，孔深均25m，孔向9 度，每個試驗(yàn)孔取3 個試驗(yàn)段，壓水壓力使用兩個壓力比級，先將壓力穩(wěn)定在3MPa（1 倍的水頭），連續(xù)壓水24h，再將壓力升到并穩(wěn)定在4MPa（1.33 倍的水頭），連續(xù)壓水360h（15d）后結(jié)束。

1785m 高程帷幕洞長期壓水共布置壓水孔2 個（Z1785-1和Z1785-2），分別布置于帷幕洞樁號K0+478.5m 和K0+501.5m 處，長期壓水段次合計(jì)3 段，其余段次不進(jìn)行壓水試驗(yàn)。Z1785-1 號孔頂角為9 度，偏向上游側(cè)，Z1785-2 號孔為鉛垂孔。具體參數(shù)如表2所示。

表2 長期壓水施工參數(shù)表

6 結(jié)語

①對防滲帷幕進(jìn)行帷幕幕體厚度檢測和高壓長期壓水檢測查明灌后不同地質(zhì)條件帷幕幕體的實(shí)際厚度，驗(yàn)證防滲帷幕在高水頭壓力持續(xù)作用下的長期有效性，對防滲帷幕作出全面評價(jià)。②帷幕幕體厚度和高壓長期壓水試驗(yàn)研究是防滲帷幕質(zhì)量檢測的重要工作，研讀與分析初期工程與防滲帷幕相關(guān)的地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、檢查資料以及監(jiān)測資料，是確定帷幕檢測重點(diǎn)的基礎(chǔ)，也是保證帷幕檢測工作準(zhǔn)確進(jìn)行的關(guān)鍵。③現(xiàn)場鉆孔檢查工作應(yīng)重點(diǎn)突出，可按照資料分析確定的重點(diǎn)，由難到易，推理論證，動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化，以減少鉆孔檢查工程量。