（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

沐若水電站工程地處馬來(lái)西亞婆羅洲島的砂撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，沐若水電站工程總體布置由碾壓混凝土重力壩、壩身無(wú)閘控表孔泄洪、左岸布置兩條導(dǎo)流洞、壩后生態(tài)電站以及下游12 km 處右岸地面式廠房、右岸引水系統(tǒng)等建筑物組成。工程主要任務(wù)是發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位540 m，死水位515 m，總庫(kù)容120.43 億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容54.75億m3。右岸引水發(fā)電廠房裝機(jī)4 臺(tái)，單機(jī)容量為236 MW，電站總裝機(jī)容量為944 MW。在沐若水電站的基礎(chǔ)處理中，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)工作的管理，施工進(jìn)度、施工質(zhì)量及工程效益等方面均取得了良好的效果。

1 合理改進(jìn)錨筋樁結(jié)構(gòu)，廠房后邊坡?lián)岆U(xiǎn)加固順利實(shí)施

根據(jù)沐若水電站基礎(chǔ)的實(shí)際情況，通過(guò)調(diào)整錨筋樁結(jié)構(gòu)，改變灌漿材料，合理安排施工程序，廠房后邊坡?lián)岆U(xiǎn)加固施工得以順利實(shí)施。廠房后邊坡位于廠房邊坡后緣，EL.230.8 m 以上馬道均可見(jiàn)位移裂縫，具有垮塌風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅廠房施工進(jìn)度與安全。為了防止邊坡變形進(jìn)一步擴(kuò)大，保證電站發(fā)電整體工期以及運(yùn)行期安全，需要盡快組織施工。由于初期設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求無(wú)法在當(dāng)時(shí)的施工環(huán)境下實(shí)施，經(jīng)與各方溝通，對(duì)鉆孔孔徑、錨筋樁結(jié)構(gòu)等技術(shù)要求以及施工工序進(jìn)行調(diào)整，順利地組織了搶險(xiǎn)加固施工。

從前期支護(hù)看，設(shè)計(jì)的排水孔孔深較淺，主要用于淺層排水，且孔內(nèi)保護(hù)只有孔口1 m，因此山體深層潛水無(wú)法及時(shí)排出，地下水的積累導(dǎo)致裂隙加速發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)裂部位及程度，確定了施工程序。第一階段首先在EL.250 m 馬道施工布置排水孔1 排，盡快將邊坡水壓釋放，其次在進(jìn)入雨季前在250、260 馬道附近施工布置1～2 排錨筋樁孔，將位移較大部位進(jìn)行前期錨固，減少邊坡變形，并調(diào)整該部位錨筋樁孔距為1.5 m，鉆孔孔徑為Ф120 mm，錨筋樁采用焊接連接。243.5 m高程錨筋樁同時(shí)進(jìn)行施工。然后第二階段投入3～4 臺(tái)潛孔鉆進(jìn)行施工，從243.5 m 高程從下至上分排全面展開(kāi)施工，并將設(shè)計(jì)要求的排水孔在錨筋樁施工完后施工完成，全孔孔內(nèi)保護(hù)。經(jīng)過(guò)改進(jìn)與組織施工，達(dá)到如下效果：

1）錨筋樁結(jié)構(gòu)改進(jìn)（典型剖面見(jiàn)圖1），使現(xiàn)場(chǎng)具備施工條件，縮短了施工準(zhǔn)備期。同時(shí)避免在該地質(zhì)情況下孔徑過(guò)大的塌孔風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 修改后錨筋樁典型剖面圖

2）將灌注砂漿改為灌注純水泥漿，使對(duì)土層或強(qiáng)風(fēng)化裂縫充填更有效，同時(shí)避免堵管（由于進(jìn)漿管采用的Ф20 mm 的PVC 管）。

3）將大型承重排架改為小型施工平臺(tái)施工，減少了滿坡排架輔助工序搭設(shè)難度，加快了施工進(jìn)度。

4）根據(jù)規(guī)范，改進(jìn)搭接工藝，減少焊接工程量，同時(shí)也確保了質(zhì)量與進(jìn)度。

5）分析裂縫成因，合理劃分施工階段以及施工順序，化解垮塌風(fēng)險(xiǎn)。

后期通過(guò)拉拔試驗(yàn)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行檢查，試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。錨筋樁的設(shè)計(jì)荷載為600 kN，最大張拉荷載按照150%進(jìn)行控制，拉拔試驗(yàn)實(shí)際最大荷載為900 kN。錨筋樁張拉檢查情況詳見(jiàn)下表1。

表1 錨筋樁拉拔試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)邊坡布置的多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)成果分析，從監(jiān)測(cè)曲線可以看出加固前后的效果，施工邊坡位移變形量（ΣX、ΣY、ΣH）急劇陡增（其中ΣX 陡增約200 mm，ΣY 陡增約35 mm，ΣH 陡增約99 mm），邊坡有失穩(wěn)滑坡的危險(xiǎn)。錨筋樁錨固施工開(kāi)始1 個(gè)月后，邊坡的位移變形值開(kāi)始縮小，上升曲線很微弱。施工完成錨筋樁1～13 排時(shí)邊坡位移變形值就已趨于穩(wěn)定，沒(méi)有明顯的上升和下降的趨勢(shì)，始終恒定在一個(gè)范圍內(nèi)，稍有波動(dòng)，位移變形值基本很?。ㄆ渲锌赡苡幸矶幢崎_(kāi)挖振動(dòng)的影響），并一直隨時(shí)間延續(xù)，維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀況，加固效果十分明顯。廠房后側(cè)邊坡典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形位移趨勢(shì)詳見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 廠房后邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)C01 孔變形位移趨勢(shì)圖

圖2 廠房后邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)C16 孔變形位移趨勢(shì)圖

2 結(jié)合國(guó)內(nèi)外灌漿理論進(jìn)行固結(jié)灌漿試驗(yàn)

由于沐若水電站業(yè)主聘請(qǐng)了西方獨(dú)立評(píng)審團(tuán)，對(duì)固結(jié)灌漿提出了多種理論觀點(diǎn)，無(wú)法完全按照國(guó)內(nèi)的規(guī)范進(jìn)行施工，因此通過(guò)5 個(gè)試驗(yàn)區(qū)的試驗(yàn)，分別對(duì)高壓濃漿理念、GIM 工法、開(kāi)灌水灰比、單一與多級(jí)水灰比對(duì)比等理念進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，選擇符合沐若水電站工程地質(zhì)條件的施工參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)論如下：

1）可充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)管理者的經(jīng)驗(yàn)特長(zhǎng)，靈活采用各種灌漿施工工藝，具體由現(xiàn)場(chǎng)確定，即灌漿工藝可以采用“自上而下”、“自下而上”、“綜合灌漿”方法。

2）綜合GIN 與國(guó)內(nèi)灌漿方法，通過(guò)漿液試驗(yàn)確定采用1.5∶1 水灰比進(jìn)行開(kāi)灌，采用1.5∶1、1∶1、0.5∶1 三級(jí)水灰比。

為了檢測(cè)水泥漿性能以及觀測(cè)泌水性變化，首先對(duì)3∶1 等7 個(gè)水灰比級(jí)進(jìn)行了漿液試驗(yàn)，并對(duì)水灰比為2∶1、1.5∶1、1∶1 等3 個(gè)比級(jí)的純水泥漿液進(jìn)行了摻入膨潤(rùn)土的試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

根據(jù)表2 可知，漿液加入4%膨潤(rùn)土之后其泌水率得到很大的改善，但是抗壓強(qiáng)度也隨之大幅度降低。而固結(jié)灌漿主要是提高壩基基礎(chǔ)的整體性能，因此為了保證水泥結(jié)石強(qiáng)度，固結(jié)灌漿漿液不摻入膨潤(rùn)土。

表2 沐若水電站大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿漿液試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

固結(jié)灌漿試驗(yàn)的灌注漿液選擇了以下4 組漿液配比，具體見(jiàn)表3。

表3 大壩固結(jié)灌漿漿液初步選定表

第一組與第二組試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果：無(wú)論是頁(yè)巖區(qū)域還是砂巖部位，以1.5∶1 和2∶1 開(kāi)灌的區(qū)域，透水率均能滿足設(shè)計(jì)要求（透水率≤3 Lu）。聲波檢測(cè)結(jié)果顯示，水灰比1.5∶1 開(kāi)灌與水灰比2∶1 開(kāi)灌的區(qū)域灌后聲波平均值增長(zhǎng)雖有差異，但不明顯，其中水灰比2∶1 開(kāi)灌的區(qū)域灌后聲波平均值比灌前增長(zhǎng)10.02%，1.5∶1 開(kāi)灌的區(qū)域灌前比灌后增長(zhǎng)11.66%，灌后聲波的均勻性1.5∶1 開(kāi)灌區(qū)比2∶1 開(kāi)灌區(qū)好。因此后期選擇了1.5∶1、1∶1、0.5∶1 等三級(jí)水灰比進(jìn)行灌注。

采用第三組漿液進(jìn)行試驗(yàn)的目的是將固結(jié)灌漿試驗(yàn)的三級(jí)水灰比簡(jiǎn)化為兩級(jí)，灌注試驗(yàn)區(qū)I 序孔灌漿384 m，平均單耗為139.5 kg/m，II 序孔灌漿384 m，平均單耗為58.2 kg/m，I 序與II 序孔比較，單位注入率遞減明顯。試驗(yàn)區(qū)共布置6 個(gè)灌后檢查孔，壓水試驗(yàn)12段，其中透水率最小值為1.53 Lu，最大值為5.27 Lu（已超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3 Lu 的150%），透水率超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的有6 段，占總段數(shù)的50%。試驗(yàn)區(qū)灌后聲波值比灌前聲波值平均提高8.02%，小于第一、二組聲波提高值。根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果以及聲波檢測(cè)結(jié)果，生產(chǎn)中不采用該組水灰比漿液。

第四組水灰比試驗(yàn)?zāi)康氖茄芯吭摻M水灰比及布孔型式對(duì)大壩基巖裂隙發(fā)育程度、斷層和軟弱夾層（夾泥層）影響部位的灌漿效果，因此選擇裂隙發(fā)育且連通率較好的砂巖區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，水灰比采用1∶1、0.5∶1 的水泥漿液，加密灌漿孔孔排距為2.0 m×2.0 m。試驗(yàn)區(qū)共布置5 個(gè)灌后檢查孔，壓水試驗(yàn)總段數(shù)10 段，透水率均小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（3 Lu）。灌后布置了3 個(gè)孔內(nèi)錄像孔，從孔內(nèi)錄像資料分析可知，基巖內(nèi)裂隙內(nèi)水泥結(jié)石充填率較高，充填飽滿與密實(shí)。因此，第四組水灰比漿液選擇用于裂隙發(fā)育、斷層和軟弱夾層這類影響較大的缺陷部位，根據(jù)第三組的檢測(cè)結(jié)果，其他部位不予采用。

3）采用純壓式灌漿，可提高施工工效、降低水泥損耗。

4）采用回轉(zhuǎn)鉆與沖擊鉆成孔，固結(jié)灌漿采用CM351 進(jìn)行沖擊鉆孔，減少設(shè)備投入，人工成本也大大降低。

3 多階段試驗(yàn)，優(yōu)選帷幕灌漿施工參數(shù)

由于受庫(kù)區(qū)地形影響，該水電站EL.480 m 以下蓄水上升極快，1～2 個(gè)月即可達(dá)到EL.480 m 高程，而受混凝土蓋重的影響，帷幕灌漿必須在較短的工期內(nèi)完成，因此為了尋求帷幕灌漿合適的施工參數(shù)，沐若水電站共選擇了4 個(gè)區(qū)，分3 階段進(jìn)行帷幕灌漿試驗(yàn)。帷幕灌漿試驗(yàn)均達(dá)到了試驗(yàn)預(yù)期。

3.1 第一階段試驗(yàn)成果

1）確定了合理的間排距，可采用孔口封閉法或綜合灌漿法。目的是在頁(yè)巖部位采用孔口封閉，保證鉆進(jìn)及灌漿效果；在砂巖部位可采用自下而上灌漿，減輕灌漿進(jìn)度壓力。

2）確定了灌漿壓力及分序原則。

3）可合理加長(zhǎng)灌漿段長(zhǎng)。帷幕灌漿規(guī)范要求灌漿段長(zhǎng)一般為5 m，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)砂巖段可采用10 m 段長(zhǎng)，頁(yè)巖可采用7.5 m 段長(zhǎng)。

4）優(yōu)化帷幕布置方式，采用懸掛式帷幕布置與雙排封閉式相結(jié)合布置。目的是既要保證底層廊道的防滲效果，又可控制整體的灌漿工程量在EPC 合同工程量偏差范圍之內(nèi)。沐若水電站帷幕灌漿孔通過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化后，實(shí)際施工工程量比最初設(shè)計(jì)工程量減少了14 000 m，約為最初設(shè)計(jì)工程量的30%，且通過(guò)優(yōu)化灌漿漿液配比和變漿條件，減少水泥損耗量約15%，直接經(jīng)濟(jì)效益約5 191 萬(wàn)元。

5）減少混凝土蓋重對(duì)帷幕灌漿的施工約束。在保證安全的情況下，盡量降低兩岸混凝土蓋重的約束，部分壩段混凝土蓋重達(dá)到20 m 后即開(kāi)始灌漿，為帷幕灌漿盡早鋪開(kāi)創(chuàng)造條件。

3.2 第二階段試驗(yàn)

獨(dú)立評(píng)審團(tuán)提出采用0.67∶1 單一水灰比漿液進(jìn)行灌注，水泥結(jié)石強(qiáng)度高，耐久性較好，并可以減少水泥消耗，節(jié)約投資。第二階段帷幕灌漿試驗(yàn)主要驗(yàn)證獨(dú)立陪審團(tuán)提出的觀點(diǎn)。該試驗(yàn)采用單一水灰比0.67∶1 漿液進(jìn)行灌注，其余試驗(yàn)參數(shù)參照第一階段試驗(yàn)成果。灌后進(jìn)行鉆孔壓水檢查，共壓水檢查57 段，其中透水率大于1 Lu 的有36 段，占總段數(shù)的63.2%，透水率大于3 Lu 的有8 段，占總段數(shù)的14.0%，不符合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2001）中的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)不能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 第三階段試驗(yàn)

通過(guò)第一、二階段試驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定帷幕灌漿質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)為質(zhì)量檢查孔壓水透水率不大于3 Lu。根據(jù)前期灌漿試驗(yàn)資料分析，帷幕灌漿施工參數(shù)仍有較大的調(diào)整和優(yōu)化空間，因此第三階段帷幕灌漿試驗(yàn)主要對(duì)灌漿漿液配比和變漿原則進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化內(nèi)容為：

1）將帷幕灌漿漿液水灰比比級(jí)由2∶1、1∶1、0.5∶1調(diào)整為1.5∶1、1∶1、0.5∶1 等3 個(gè)比級(jí)，因?yàn)樗冶?.5∶1的水泥漿液析水率和結(jié)石強(qiáng)度都優(yōu)于2∶1 的水泥漿液，有利于帷幕的耐久性。

2）漿液變換條件中的第三條調(diào)整為“當(dāng)某一級(jí)水灰比漿液注入量已達(dá)300 L 以上，或持續(xù)灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力或注入率變化不顯著（小于10%時(shí)），變濃一級(jí)水灰比灌注”。修改的目的是盡快達(dá)到變漿條件，從而減少稀漿的灌入量，避免漿液過(guò)度擴(kuò)散而損耗，并且可提高帷幕線附近水泥結(jié)石的強(qiáng)度。

4 合理安排工序，利用混凝土澆筑銜接空隙進(jìn)行壩體排水孔施工，減少廊道內(nèi)施工難度

由于該壩為碾壓混凝土壩，因此在上游面廊道布置有大量的排水孔，孔距為2 m，設(shè)計(jì)孔徑為Φ110 mm，施工廊道為2.0 m×2.5 m，且排水孔大部分為斜孔，若后期施工需采用地質(zhì)鉆進(jìn)行施工，施工難度較大，工效低。但由于壩體排水孔為下閘蓄水前必須完成的項(xiàng)目，這就面臨工程量大，施工工期短的壓力。為了保證施工進(jìn)度，項(xiàng)目部首先在底部排水廊道選擇較深的孔，試驗(yàn)CM351 最深鉆進(jìn)孔深能力，鉆孔孔深可達(dá)到50 m。其次利用混凝土澆筑間歇期，將壩體排水孔施工高程調(diào)整至排水廊道底板澆筑前一倉(cāng)工作面施工，然后利用預(yù)埋PVC 花管將排水孔引到排水廊道底。經(jīng)調(diào)整，成功解決了壩體排水孔對(duì)大壩蓄水節(jié)點(diǎn)的制約，同時(shí)在沒(méi)有增加設(shè)備與人員的前提下，高效完成了15 000多米的排水孔施工任務(wù)。

綜上所述，在施工管理過(guò)程中，在滿足施工質(zhì)量與安全的前提下，加強(qiáng)技術(shù)工作管理，可優(yōu)選施工參數(shù)，提高工效，降低成本，為項(xiàng)目創(chuàng)造可觀的利潤(rùn)。