某電站左岸溢洪道單孔灌漿效果分析

許啟云

（浙江華東建設(shè)工程有限公司，浙江杭州 310030）

某電站左岸溢洪道單孔灌漿效果分析

許啟云

（浙江華東建設(shè)工程有限公司，浙江杭州 310030）

某電站左岸溢洪道為優(yōu)化灌漿設(shè)計方案，需要對左岸溢洪道布置鉆孔進行綜合勘察，并在此基礎(chǔ)上按照灌漿設(shè)計要求進行單孔灌漿試驗。為確保施工質(zhì)量，事先對工藝流程進行優(yōu)化，同時精選了設(shè)備和人員，并嚴(yán)格按照灌漿規(guī)范以及符合設(shè)計要求的情況下，通過在溢洪道啟閉機閘墩、溢洪道二側(cè)、溢流堰等具有代表性的部位進行單孔灌漿試驗，取得了良好的灌漿效果，為完善灌漿設(shè)計方案提供了依據(jù)。

單孔灌漿;效果分析;優(yōu)化設(shè)計

1 概述

某電站位于贛江支流袁河中游河段，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖的綜合利用工程。該樞紐主要由主壩、8座副壩、左右岸溢洪道、引水系統(tǒng)、地面廠房等建筑物組成。電站于1958年冬季邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的情況下動工興建，1959年9月水庫開始蓄水，1964年9月1號機組并網(wǎng)發(fā)電，2～4號機組先后于1965年7月、1971年8月、1981年4月并網(wǎng)發(fā)電。

水庫蓄水不久，左岸溢洪道及進水閘局部地段滲漏量較大、基礎(chǔ)揚壓力偏高，雖于1963年9月～1964年3月及1988～1990年進行了二次帷幕灌漿加固處理，但效果不佳。2002年9月在左岸溢洪道左側(cè)再次進行灌漿試驗，結(jié)果表明基礎(chǔ)下全～弱風(fēng)化巖層透性水為中等～極強透水。為此，在1995年、2002年大壩安全定期檢查時，專家組提出左岸溢洪道及進水閘地段灌漿效果差、未形成有效的防滲帷幕，閘基揚壓力依然較大，需進行有效的防滲處理。

為優(yōu)化灌漿設(shè)計方案，需要對左岸溢洪道布置鉆孔進行綜合勘察，并在此基礎(chǔ)上按照灌漿設(shè)計要求進行單孔灌漿試驗。為此，受業(yè)主委托，我公司于2009年9月承擔(dān)了本次勘察及灌漿試驗工作。

2 灌漿鉆孔布置

依據(jù)設(shè)計要求以及結(jié)合溢洪道現(xiàn)場實際，共布置鉆灌孔8個，其中溢洪道帷幕灌漿軸線鉆孔5個（編號為ZY1～ZY5），深度為50.0 m、溢流堰固結(jié)灌漿鉆孔3個（編號為ZY6～ZY8），深度為20.0 m，具體鉆孔部位如圖1所示。在此施工期間庫內(nèi)水位68.00 m左右，下游河道水位為50.50 m左右。

圖1 鉆孔布置示意圖

3 灌漿技術(shù)要求

（1）孔深要求達到相對隔水層（5 Lu）以下5.0 m，其孔徑≮75 mm。

（2）灌漿材料:選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其水泥細度符合《普通硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（3）制漿:用高速攪拌機制漿，且漿液攪拌時間≮30 s，漿液在使用前應(yīng)過篩，并定時測定漿液密度，漿液自制備至用完的時間控制在4 h內(nèi)。

（4）漿液配比及變換:水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1三個比級。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比;當(dāng)某一級漿液的注入量達300 L以上，或灌漿時間己達30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級水灰比;當(dāng)注入率＞30 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

（5）灌漿方法:由于鉆孔先滿足勘察及物探測試要求，灌漿采用自下而上孔內(nèi)循環(huán)進行灌漿，且射漿管距孔底的距離不得大于0.50 m。

（6）段長:按5.0～6.0 m控制，但如果孔內(nèi)巖體破碎、泥化，或在壓水試驗過程中出現(xiàn)過卡塞有困難的部位，段長可適當(dāng)延長，但最長不大于10.0 m。

（7）灌漿壓力:

①固結(jié)灌漿孔，灌漿壓力為第一段0.30 MPa，第二段0.50 MPa;

②帷幕灌漿孔，由于鉆孔部位不同，其灌漿壓力如表1所示。

表1 灌漿壓力

4 施工設(shè)備

為保證鉆孔及灌漿施工，結(jié)合溢洪道鉆孔分散以及現(xiàn)場實際施工條件，該項目選擇如表2設(shè)備進場。

5 灌漿工藝流程

鉆孔達到終孔深度，按照勘察大綱的要求，先完成孔內(nèi)電視等物探試驗，然后再對鉆孔進行灌漿，具體灌漿工序流程如圖2所示。

表2 投入主要機械設(shè)備

圖2 純水泥灌漿工藝流程圖

6 灌漿施工質(zhì)量控制

（1）依據(jù)灌漿設(shè)計技術(shù)要求，結(jié)合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2001），編制了《左岸溢洪道帷幕灌漿單孔可灌性試驗及固結(jié)灌漿施工方案》，作為本項目施工實施的依據(jù)，并對施工人員進行詳細的技術(shù)交底和安全教育;所有原始記錄，做到班組自檢，工程技術(shù)人員進行復(fù)檢，最后送業(yè)主旁站工程師簽字。

（2）對灌漿所用的水泥等原材料，廠家提供水泥質(zhì)量檢驗報告，項目部再抽樣送試驗室做物理力學(xué)性能試驗，杜絕不合格材料進場和使用。對灌漿所用壓力表，在使用前送技術(shù)監(jiān)督檢測中心鑒定，取得合格鑒定證書以后再使用。

（3）加強對施工設(shè)備的維修保養(yǎng)，確保施工連續(xù)進行。灌漿前，必須將所有灌漿設(shè)備及管路系統(tǒng)進行試運行，以確保灌漿施工正常進行，并采用灌漿自動記錄儀進行采集數(shù)據(jù)。

（4）鉆孔達到終孔深度，在灌漿前，用CX-03D測斜儀，對灌漿鉆孔自下而上分段進行測斜，以檢查鉆孔孔斜率是否超過設(shè)計要求。

（5）為了灌漿橡塞能夠滿足灌漿要求，專門設(shè)計加工適合于該項目灌漿的專用灌漿塞。

（6）灌漿段灌漿過程中，由技術(shù)人員親自把好灌漿施工的質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格控制灌漿壓力，當(dāng)漿液變換濃度時，檢測回漿漿液密度，確保與所灌配比漿液密度相同。并在規(guī)定的壓力下，達到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束。

（7）灌漿結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn):對于處在庫水位以下的孔段，在該灌漿段最大設(shè)計壓力下，當(dāng)注入率≯1 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，可結(jié)束灌漿，灌漿結(jié)束后改用水灰比1∶1的漿液，仍在規(guī)定的灌漿壓力下繼續(xù)循環(huán)灌注，灌注時間不小于漿液初凝時間，隨后將回漿管和進漿管的閥門都立即關(guān)閉，使得灌入的漿液暫時仍然處于受壓狀態(tài)，直至壓力自行消失為零。

對于處于庫水位以上的孔段，或固結(jié)灌漿孔，在該灌漿段最大設(shè)計壓力下，當(dāng)注入率≯1 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，可結(jié)束灌漿。

（8）封孔控制標(biāo)準(zhǔn):基巖段灌漿結(jié)束，待凝24 h后，再對混凝土段進行導(dǎo)管封孔，即采用水灰比為0.5或0.6的濃漿導(dǎo)管封孔至孔口。對封孔后出現(xiàn)的混凝土內(nèi)上部空余部分，采用砂∶水泥=1∶2的水泥砂漿進行封孔回填。

對無混凝土蓋重的強全風(fēng)化土層或混凝土以上人工回填土層，采用與回填土相同的粘土分層搗實回填至地面。

其他未盡事宜，按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5148-2001）執(zhí)行。

（9）特殊情況處理:灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，當(dāng)灌漿段注入量大而難以結(jié)束時，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限量、限流、間歇、待凝等方法進行處理;當(dāng)灌漿段注入量大而難以結(jié)束時，采用低壓、濃漿、限量、限流、間歇、待凝等方法進行處理。

（10）認真詳實記錄各類施工報表，以便于對資料進行分析、整理和歸類。

7 壓水試驗成果分析

7.1 固結(jié)灌漿孔涌水及壓水試驗成果分析

左岸溢洪道三拱溢流堰中各布置鉆孔1個，各孔距離胸墻8.0 m，鉆孔壓水試驗分3段進行，其中混凝土與巖石接觸面段長≯2.0 m，其中ZY-6孔，終孔深度20.55 m，孔深8.70 m為混凝土與基巖接觸面，測得涌水水頭為0.45 m，涌水流量為1.42 L/min;ZY-7孔，終孔深度20.09 m，孔深7.60 m為混凝土與基巖接觸面，測得涌水水頭為0.32 m，涌水流量為1.18 L/min;ZY-8孔，終孔深度20.22 m，孔深8.62 m為混凝土與基巖接觸面，測得涌水水頭為1.0 m，涌水流量為3.9 L/min。

各孔采用自上而下分3段壓水完成，3孔累計9段壓水成果，其中小于1 Lu只有2段，占總段數(shù)的22%，透水率1～5 Lu之間有4段，占總段數(shù)的44%，透水率5～10 Lu之間有2段，占總段數(shù)的22%，大于10 Lu有1段，占總段數(shù)的11%。平均透水率為4.11 Lu，若按5 Lu為設(shè)計防滲標(biāo)準(zhǔn)，有3段大于5 Lu，占總壓水?dāng)?shù)的33.33%。

滲漏原因分析:上述固結(jié)孔孔口高程為63.0 m，而水庫常水位68.0 m左右，即存在5.0 m的水位高差，而鉆孔孔口至下游河道水位（高程50.50 m）之間，存在12.50 m的高差，從獲取鉆孔巖心揭示，各鉆孔均局部存在巖石破碎或夾有強風(fēng)化巖層，相對而言區(qū)域地質(zhì)條件較差，并與壓水試驗成果（巖體透水率）的大小相對應(yīng)，以及結(jié)合各孔孔口均有不同程度的涌水進行綜合判定。由于溢流堰基礎(chǔ)局部破碎巖體或強風(fēng)化巖層，在長期的庫水水頭壓力作用下，破碎巖體中的水泥結(jié)石不斷受到掏蝕而導(dǎo)致的滲漏通道。

7.2 帷幕灌漿孔壓水成果分析

左岸溢洪道帷幕灌漿布置鉆孔5個，累計壓水試驗44段，其中在混凝土內(nèi)壓水試驗10段，從理論上來說混凝土內(nèi)壓水試驗，不應(yīng)該有透水率，但通過試驗發(fā)現(xiàn)，共10段壓水試驗，均有不同程度的滲漏水，其中最大的透水率發(fā)生在ZY-1孔，第1段（4.30～9.10 m），混凝土透水率達到20.49 Lu，觀測上游閘墻施工縫，發(fā)現(xiàn)有滲漏水現(xiàn)象，出現(xiàn)相同鉆孔還有ZY-4鉆孔的第1段（3.43～7.63 m）。由于其它試驗段在庫水位以下，無法觀測到是否存在漏水，但從混凝土內(nèi)壓水有透水率情況判定，混凝土施工縫中存在滲漏水，在下一步灌漿施工時，對施工縫，建議采用濃漿封堵處理。

基巖部分完成壓水試驗34段，小于1 Lu的巖體透水率有10段，占總壓水?dāng)?shù)的29.41%;透水率1～5 Lu之間有16段，占總壓水?dāng)?shù)的47.06%;透水率5～10 Lu之間有3段，占總壓水?dāng)?shù)的8.82%;透水率大于10 Lu有5段，占總壓水?dāng)?shù)的14.71%，平均巖體透水率3.02 Lu;如果按照5 Lu為防滲標(biāo)準(zhǔn)，34段壓水試驗成果中，有8段大于5 Lu，占總壓水?dāng)?shù)的23.53%。

8 灌漿效果分析

8.1 固結(jié)灌漿效果分析

固結(jié)孔由于接觸段段長小于2 m，在灌漿時，第1試驗段與第2試驗段合并為1段灌漿。灌漿采用自下而上分2段完成，共分6次灌漿，灌漿量最大的為ZY8第1段，單位注入量為77.16 kg/m，灌漿量最小的為ZY6第2段，單位注入量為27.95 kg/m，平均單位注入量為48.38 kg/m。各段灌漿按照設(shè)計灌漿要求進行，通過灌漿以后，3個鉆孔孔口涌水全部消失，說明灌漿效果明顯，其設(shè)計灌漿工藝參數(shù)合理，灌漿達到了預(yù)期的效果。

8.2 帷幕灌漿效果分析

灌漿共分29段，灌漿量最大孔段為ZY-2孔的第2段（26.04～30.17 m），單位水泥注入量達到210.42 kg/m，此孔段由于巖體破碎，與附近的CY7水位觀測孔串通，在灌漿過程中，水泥漿液從附近的水位觀測孔中涌出。灌漿量最小孔段在ZY-3鉆孔第2～3段，在第3段灌漿過程中，由于機械原因?qū)е鹿酀{暫停，后來把2～3段合并一起灌漿，最終單位水泥注入量為10.67 kg/m。其中單位注入量在10～50 kg/m之間的有20段，占總灌漿段的64.51%;單位注入量在50～100 kg/m之間的有6段，占總灌漿段的19.35%;單位注入量在100～1000 kg/m之間的有3段，占總灌漿段的9.7%;平均單位注入量為43.86 kg/m。

為確保灌漿對溢洪道的安全，在孔段灌漿過程中，對溢洪道進行抬動監(jiān)測，結(jié)果是沒有出現(xiàn)有抬動現(xiàn)象，再結(jié)合上述灌漿情況，各孔段均具有一定的可灌性，說明溢洪道基礎(chǔ)存在滲漏通道。為建筑物在安全的條件下運行，應(yīng)對溢洪道基礎(chǔ)進行防滲處理加固。

9 結(jié)語

經(jīng)對涌水孔、壓水試驗成果、單位灌漿注灰量等綜合分析，左岸溢洪道基礎(chǔ)由于局部巖體破碎，并在長期庫內(nèi)水頭作用下，形成了庫水向下游滲漏通道。

通過按灌漿設(shè)計方案對鉆孔進行灌漿，固結(jié)涌水孔通過灌漿涌水消失，且平均單位注入量達到48.38 kg/m，帷幕孔平均單位注入量達到43.86 kg/m，均證明各孔段可灌性良好。但本工程受鉆孔位置所限，孔與孔之間的間距相對較小，為防止?jié){液無效擴散，從灌漿材料降低成本考慮，可以在水泥漿液中摻入一定比例的其它灌漿材料進行灌漿。

在灌漿期間，通過對溢洪道進行抬動檢測，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)建筑物有抬動現(xiàn)象，按照灌漿設(shè)計方案組織施工，結(jié)果是孔段灌漿施工正常，為此，證明設(shè)計灌漿壓力、漿液配比等參數(shù)是合理的，也是可控的，灌漿達到了試驗預(yù)期的目的。

［1］ 潘家錚.工程地質(zhì)計算和基礎(chǔ)處理［M］.北京:水利電力出版社，1985.

［2］ DL/T 5148-2001，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 白永年，等.土石壩加固［M］.北京:水利電力出版社，1992.

［4］ 楊俊志，馮楊文，陳修星，等.黃金坪水電站壩基深厚覆蓋層帷幕灌漿試驗研究［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，36（11）:31-35，41.

［5］ 黃輝，蔣樂聚.錦屏一級電站廠房防滲帷幕灌漿施工工藝［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2008，35（5）:33-37.

Analysis on Grouting Effect of Single Borehole for the Left Spillway of a Power Station

XU Qi-yun（East China Construction Engineering Corporation of Zhejiang，Hangzhou Zhejiang 310030，China）

To optimize grouting design scheme of the left spillway for a power station，comprehensive survey was made for borehole arrangement and single borehole grouting tests were demanded.In order to ensure construction quality，the process flow was optimized，the equipment and personnel were strictly selected and single borehole grouting tests were made at representative regions according to the grouting specifications and design requirements，such as gate hoist，2 sides of spillway and overflow weir with good grouting effects，which could be the basis for sound grouting design scheme.

single borehole grouting;effect analysis;optimization design

TV543

B

1672-7428（2012）07-0063-04

2012-02-22;

2012-03-04

許啟云（1964-），男（漢族），浙江東陽人，浙江華東建設(shè)工程有限公司高級工程師，鉆探工程專業(yè)，從事大壩防滲灌漿與鉆探機具改進工作，浙江省杭州市古墩路997號，xu_qiyun@126.com。