滕家星，金仁強(qiáng)

(1.南昌市水利電力建設(shè)公司，江西 南昌 330025；2.中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330025)

1 工程概況

該電站裝機(jī)容量為480 MW，其額定水頭為24.5 m，正常蓄水位432.0 m，設(shè)計(jì)引用流量為2203.2 m3/s，保證出力為151 MW，年利用小時(shí)數(shù)為5015 h，年發(fā)電量24.07億kW·h。水庫(kù)總?cè)萘?867萬(wàn)m3，其正常蓄水量為4554萬(wàn)m3。電站所采用的是一級(jí)混合開(kāi)發(fā)方式，也就是即建壩壅水高15.5 m，連接銅街子尾水，經(jīng)河床式廠房，在廠后有長(zhǎng)達(dá)9015 m的尾水渠，該尾水渠利用落差約為14.5 m。該電站發(fā)電水頭大概有一半之多需要由尾水渠來(lái)提供。GIS樓基礎(chǔ)處理共2個(gè)單元，完成鉆孔859.60 m，灌漿782.05 m，灌注水泥556.01 t。平均單位注入量710.96 kg/m。

2 施工方案

本工程基礎(chǔ)灌漿處理采用“預(yù)設(shè)花管模袋式分段阻塞灌漿法”工藝進(jìn)行施工[1]。其工藝流程為：跟管鉆進(jìn)至孔底→鉆孔測(cè)斜→下入花管→膨脹阻塞模袋→最底部一段卡塞灌漿→上提栓塞進(jìn)行下一灌漿→…→至孔口。

2.1 鉆 孔

GIS樓基礎(chǔ)采用哈邁YXZ-90A型全液壓錨固鉆機(jī)與XY-2型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行施工，配備相應(yīng)規(guī)格的鉆頭、巖芯管、套管等進(jìn)行鉆進(jìn)。采用 “預(yù)埋花管模袋式分段阻塞灌漿法”鉆孔工藝，采用克萊姆鉆機(jī)、哈邁鉆機(jī)使用偏心跟管鉆進(jìn)，跟管為Ф140 mm導(dǎo)管(材質(zhì)為無(wú)縫鋼管)。跟管鉆進(jìn)至孔底，下入預(yù)制綁扎好的花管，起拔套管。鉆機(jī)就位后，開(kāi)孔偏差≤10 cm，鉆孔施工過(guò)程中，采取各種糾偏措施嚴(yán)格控制孔斜，當(dāng)孔深>60 m時(shí)，孔底最大允許偏差值不大于孔距。

孔斜的預(yù)防：(1)無(wú)論是機(jī)械的就位安裝還是開(kāi)孔工作，每個(gè)環(huán)節(jié)步驟都要認(rèn)真完成。(2)開(kāi)孔的粗徑鉆具長(zhǎng)度要隨著鉆孔進(jìn)行加長(zhǎng)。(3)保證鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)的合理性，將孔壁之間的縫隙減到最小。(4)巖芯管要選擇剛性好、長(zhǎng)而直的。(5)為了使鉆具穩(wěn)定性更強(qiáng)，可采用鉆鋌空地加壓的方式。(6)當(dāng)鉆至溶洞底層或軟硬互層時(shí)，應(yīng)選擇長(zhǎng)巖芯管以較低的轉(zhuǎn)速、緩慢鉆進(jìn)。

在鉆進(jìn)過(guò)程中要嚴(yán)格按照要求對(duì)孔斜進(jìn)行測(cè)量，并且時(shí)刻關(guān)注孔內(nèi)的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要第一時(shí)間進(jìn)行糾正，一般常用的鉆孔糾偏方式如下：(1)導(dǎo)向板的糾偏。(2)空地埋管糾偏。(3)對(duì)鉆機(jī)立軸的方向進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到糾偏的作用。采用“重錘式”測(cè)斜儀對(duì)孔斜進(jìn)行測(cè)量，具體偏差參考值詳見(jiàn)表1。

表1 灌漿孔孔底偏差值

2.2 鉆孔沖洗及注水試驗(yàn)

(1)鉆孔沖洗。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，由于該部位覆蓋層成分復(fù)雜，透水性強(qiáng)，成孔難度大，孔壁穩(wěn)定性差，不進(jìn)行鉆孔沖洗。

(2)注水試驗(yàn)。通常檢查孔所采用的試驗(yàn)方法為常水頭鉆孔注水或壓水試驗(yàn)。本研究中檢查孔所采用的為常水頭鉆孔注水試驗(yàn)法。所使用的注水試驗(yàn)裝置詳見(jiàn)圖1。常水頭鉆孔注水試驗(yàn)準(zhǔn)備工作包括供水設(shè)備以及所需要的儀表等。在注水試驗(yàn)之前，要先將鉆孔中的巖粉進(jìn)行清除。在進(jìn)行注水試驗(yàn)之前，要先對(duì)地下水位進(jìn)行觀測(cè)，水位觀測(cè)每次之間要間隔5 min，如連續(xù)兩次檢測(cè)所得到的數(shù)據(jù)之差<10 cm時(shí)，便可以結(jié)束水位觀測(cè)，最后一次的觀測(cè)值就是地下水位計(jì)算值，反之要繼續(xù)進(jìn)行觀測(cè)。注水試驗(yàn)要按照從上到下進(jìn)行分段灌注，試驗(yàn)段的長(zhǎng)度在2～5 m，當(dāng)?shù)貙颖容^復(fù)雜時(shí)要將分段設(shè)置短一點(diǎn)，要保證一個(gè)時(shí)段不能在滲透性懸殊較大的兩種地層中跨越。如果注水試驗(yàn)孔的鉆進(jìn)和試段隔離采用灌漿護(hù)壁法進(jìn)行，要在上面試段注水試驗(yàn)完成之后馬上進(jìn)行灌漿，等待凝固后進(jìn)行掃孔直至原孔深度，然后采用相同的水頭再對(duì)注入量進(jìn)行測(cè)量，如果注入量過(guò)大就需要再次進(jìn)行灌漿掃孔等操作，待注入量降低至足夠小時(shí)便可以繼續(xù)下一段的操作。如果注水試驗(yàn)所使用的是套管護(hù)壁，那么在上面試段注水試驗(yàn)完成之后要對(duì)套管、止水進(jìn)行跟進(jìn)，并繼續(xù)進(jìn)行下一段注水試驗(yàn)。

圖1 鉆孔注水試驗(yàn)裝置

本工程質(zhì)量檢查以注水試驗(yàn)檢測(cè)及鉆孔聲波檢測(cè)成果為主，并結(jié)合鉆孔取芯情況、鉆灌成果等資料進(jìn)行綜合評(píng)定。根據(jù)監(jiān)理中心指示，GIS樓基礎(chǔ)處理共布置2個(gè)檢查孔，通過(guò)灌漿后，孔段采取的巖芯含水泥結(jié)石，且水泥膠結(jié)質(zhì)量良好。檢查孔巖芯分析得出：水泥膠結(jié)質(zhì)量良好，水泥漿脈清晰可見(jiàn)，灌漿效果顯著。

經(jīng)灌漿處理后，滲透系數(shù)最小為3.92×10-5cm/s，最大為9.21×10-4cm/s。檢查孔滲透系數(shù)<1×10-4cm/s的孔段主要分布在混凝土與覆蓋層接觸段，而滲透系數(shù)≥5×10-4cm/s的孔段主要分布在終孔段。滲透系數(shù)分布區(qū)間見(jiàn)表2。

表2 檢查孔滲透系數(shù)區(qū)間段和頻率

由表2可得出檢查孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)<1×10-4cm/s的孔段占0%～20%；滲透系數(shù)<5×10-4cm/s的孔段占60%，且均<1×10-3cm/s。

2.3 灌 漿

由于地質(zhì)情況的不同，周?chē)酀{孔會(huì)受到水流沖刷等因素的影響，加上人工回填砂卵石層中比較細(xì)小的顆粒會(huì)被水沖走，地層會(huì)發(fā)生明顯的沉降等，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇純水泥漿液、水泥砂漿以及水泥-水玻璃漿液完成灌漿[2]。在實(shí)際施工中按照先外圍后中央的原則，先施工Ⅰ期周邊孔再進(jìn)行Ⅱ期中間部位孔施工。由于本工程地質(zhì)條件異常復(fù)雜，庫(kù)區(qū)水位與作業(yè)部位相比其水頭高差大，Ⅰ期周邊孔雖對(duì)灌漿地層中的大部分動(dòng)水進(jìn)行了封堵，但在Ⅱ期中間部位孔施工時(shí)仍存在涌水現(xiàn)象(涌水流量及壓力較Ⅰ期周邊孔大幅度減小)，在動(dòng)水地層采用水泥砂漿進(jìn)行灌注時(shí)，出現(xiàn)了漿液稀釋、不易凝固、涌水難以封堵等情況，且被動(dòng)水分離的砂子會(huì)對(duì)漿液在被灌地層的正常擴(kuò)散造成影響。鑒此情況，經(jīng)參建各方研究決定：Ⅱ期中間部位孔灌漿采用純水泥漿液灌注，漿液水灰比為2.0∶1、1.0∶1、0.8∶1、0.6∶1四個(gè)比級(jí)；遇涌水孔段時(shí)，先使用水泥-水玻璃漿液對(duì)涌水地層進(jìn)行灌注，待涌水被封堵后，再采用純水泥漿液進(jìn)行正常灌注，直至灌漿結(jié)束。

灌漿水泥采用普通硅酸鹽水泥，其性能滿(mǎn)足《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)的技術(shù)要求。根據(jù)實(shí)際情況，漿液可加入質(zhì)地堅(jiān)硬的天然砂或人工砂，粒徑不宜大于2 mm。采用抽取的大渡河水。根據(jù)灌漿試驗(yàn)需要并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，在水泥漿液中摻入外加劑，以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和工程要求。各種外加劑的質(zhì)量按《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5100—2014)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，外加劑品種的選用和摻入量通過(guò)試驗(yàn)確定，并將試驗(yàn)成果報(bào)監(jiān)理工程師審批[3]。本工程中，速凝劑采用水玻璃。

采用“預(yù)埋花管模袋式分段阻塞灌漿法”進(jìn)行1#～2#泄洪沖砂閘基礎(chǔ)灌漿處理。第一段段長(zhǎng)為2.0 m，第二段為3.0 m，以下各段為5.0 m。為了減少抬動(dòng)變形，并提高灌漿壓力，可采用分級(jí)升壓或間歇升壓法灌注，并使灌漿壓力與注入率相適應(yīng)，達(dá)到逐步升至較大壓力，以保證灌漿質(zhì)量。本工程Ⅰ期、Ⅱ期孔各序各段灌漿壓力見(jiàn)表3、表4。

表3 Ⅰ期(周邊)孔灌漿壓力 MPa

表4 Ⅱ期(中間)孔灌漿壓力 MPa

灌漿壓力以回漿管壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)。本工程灌漿使用灌漿自動(dòng)記錄儀。灌漿孔有涌水時(shí)，先測(cè)定其涌水壓力，并以涌水壓力與表3和表4中設(shè)計(jì)壓力之和做為此灌漿孔灌漿壓力。

GIS樓基礎(chǔ)處理各次序單位注入量區(qū)間段和頻率見(jiàn)表5，單位注入量與灌漿次序關(guān)系見(jiàn)表6。

表5 GIS樓基礎(chǔ)處理各次序單位注入量區(qū)間段和頻率

表6 GIS樓基礎(chǔ)處理單位注入量與灌漿次序關(guān)系

根據(jù)表5、表6統(tǒng)計(jì)分析，各次序孔水泥單位注入量情況為：

(1)Ⅰ序孔單位注入量為950.52 kg/m，Ⅱ序孔單位注入量為411.32 kg/m；單位注入量：Ⅰ序孔>Ⅱ序孔；Ⅱ序孔與Ⅰ序孔比較，遞減率56.73%。

(2)單位注入量<200 kg/m的孔段，Ⅰ序孔占9.91%，Ⅱ序孔占38.20%；單位注入量≥500 kg/m的孔段，Ⅰ序孔占63.96%，Ⅱ序孔占31.46%。

從上述數(shù)據(jù)可以看出：各次序孔水泥單位注入量隨孔序的遞增呈現(xiàn)依次遞減的變化規(guī)律，且遞減速率快，符合正常的灌漿變化規(guī)律，說(shuō)明灌漿效果明顯。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)資料，經(jīng)相關(guān)計(jì)算、分析和整理，得出測(cè)試成果。見(jiàn)表7。

表7 聲波孔檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)情況

檢測(cè)成果簡(jiǎn)要分析如下：(1)灌前波速最大值2.03 km/s，最小值1.54 km/s，平均值1.77 km/s，灌后波速最大值2.25 km/s，最小值1.96 km/s，平均值2.11 km/s。灌后波速大于2.0 km/s的測(cè)點(diǎn)平均比例為91.80%，無(wú)低于1.90 km/s的波速測(cè)點(diǎn)。(2)通過(guò)灌漿前后數(shù)據(jù)對(duì)比，灌漿后波速總體提高明顯，平均值提高幅度為0.35 km/s，提高率為19.58%。灌漿后，灌前低速測(cè)點(diǎn)的提高率總體較高。對(duì)比灌前灌后聲波值可以得出：灌后聲波值均有明顯提高，灌漿效果顯著。

2.4 封 孔

(1)灌漿孔、檢查孔施工結(jié)束后，經(jīng)施工單位申請(qǐng)、監(jiān)理人應(yīng)會(huì)同設(shè)計(jì)單位和業(yè)主代表及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后的灌漿孔、檢查孔方可封孔。(2)閘室部位灌漿孔、檢查孔、聲波孔和抬動(dòng)孔封孔采用全孔灌漿封孔法進(jìn)行封孔，混凝土體內(nèi)鉆孔采用M30砂漿填充(對(duì)于溢流面孔體，其表面10 cm采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿填充)。(3)閘墩部位灌漿孔、檢查孔封孔直接采用全孔灌漿封孔法進(jìn)行封孔至閘墩頂部。

2.5 特殊情況處理

在施工過(guò)程中，遇特殊情況及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師的指令對(duì)特殊情況進(jìn)行處理。

2.5.1 灌漿中斷

(1)因機(jī)械、管路、儀表、停水、停電等故障而造成灌漿中斷時(shí)，盡快排除故障，立即恢復(fù)灌漿。否則沖洗鉆孔，重新灌漿。當(dāng)無(wú)法沖洗或沖洗無(wú)效時(shí)，掃孔后復(fù)灌。(2)恢復(fù)灌漿時(shí)，使用開(kāi)灌比級(jí)的水泥漿灌注。如注入率與中斷前相近(注入率達(dá)中斷前注入率90%以上)，即采用中斷前水泥漿的比級(jí)繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減少較多(注入率為中斷前注入率70%～90%)，逐級(jí)加濃漿液繼續(xù)灌注；如注入率較中斷前減少很多(注入率為中斷前注入率70%以下)，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

2.5.2 串漿

(1)當(dāng)被串孔正在鉆進(jìn)時(shí)，立即起鉆，停止鉆進(jìn)，并對(duì)串漿孔進(jìn)行堵塞，待灌漿孔灌漿完畢后，再對(duì)被串孔進(jìn)行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)。(2)如被串孔具備灌漿條件，且串漿量不大，在灌漿的同時(shí)，在被串孔內(nèi)通入水流，使水泥漿液不致充填孔內(nèi)；串漿量大時(shí)，對(duì)被串孔同時(shí)進(jìn)行灌漿，灌漿時(shí)一泵灌一孔，當(dāng)相互串漿，采用群孔并聯(lián)灌注，并聯(lián)孔數(shù)不多于3個(gè)，并控制灌漿壓力。

2.5.3 冒漿

(1)地表裂縫處冒漿，暫停灌漿，用棉紗嵌縫堵塞或用水玻璃砂漿表面封堵。(2)采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法進(jìn)行處理。

每個(gè)灌漿單元灌漿完畢后，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢查。質(zhì)量檢查以鉆孔注水試驗(yàn)檢查和鉆孔聲波檢查成果為主，并結(jié)合鉆孔取芯情況、鉆灌成果等資料進(jìn)行綜合評(píng)定，對(duì)泄洪沖砂閘的安全運(yùn)行提供可靠保障[4]。

3 結(jié) 論

在泄洪沖砂閘施工中，基礎(chǔ)處理是非常重要的一環(huán)。通過(guò)對(duì)地基進(jìn)行加固處理，可以有效地提高閘門(mén)的穩(wěn)定性和安全性，保證閘門(mén)在泄洪和沖砂時(shí)的正常使用。同時(shí)，基礎(chǔ)處理也能夠減少施工過(guò)程中的不良影響，保障周邊環(huán)境的安全?；A(chǔ)處理在泄洪沖砂閘施工中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以有效地提高閘門(mén)的使用效率和安全性。因此，在今后的泄洪沖砂閘施工中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)處理的重視，注重施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，最大限度地發(fā)揮基礎(chǔ)處理的作用。