化學(xué)灌漿結(jié)合高壓旋噴灌漿技術(shù)在圍堰防滲中的應(yīng)用

，思波，

(中國水利水電第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概況

1.1　工程概述

博瓦水電站位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)，為水洛河干流額斯捷可河段一庫十一級中的第八個梯級電站。該電站上、下游分別與新藏電站和寧朗電站銜接，工程的主要任務(wù)為發(fā)電，采用引水式開發(fā)。經(jīng)左岸長約14.2km的有壓隧洞，引水至下博瓦溝溝口上游約900m處山體內(nèi)建地下廠房發(fā)電。電站裝機容量3×56MW，首部攔、蓄水建筑物為閘(壩)，最大閘(壩)高27m，正常蓄水位2001.00m以下水庫庫容113.0萬m3，調(diào)節(jié)庫容24.1萬m3。

1.2　工程地質(zhì)分析

(1)圍堰實際覆蓋層埋深比招標(biāo)地質(zhì)中覆蓋層埋深還深，招標(biāo)圖紙(QY75ZB-CⅠ-(13))中基覆分界高程在1976.5m，現(xiàn)場實際覆蓋層埋深最低高程1964.4m(GP-19相差+12.5m)，平均埋深高程1968.1m(相差+8.4m)；

(2)圍堰區(qū)域地層分布廣泛的孤石、塊石、漂卵礫石，顆粒級配不均，架空嚴重，形成通道；

(3)上游圍堰緊臨導(dǎo)流洞口，過水量大且急，堰體地下水頭大，另河道兩側(cè)山體陡峭、窄，二者進一步增大了堰體地下潛流的流量和流速；

(4)河床覆蓋層大多被采金取走，近兩年洪水將采金棄渣及上游河床覆蓋層一并沖入采金坑，并淤滿金坑。河床覆蓋層結(jié)構(gòu)松散，透水性強，且分選性差。采金過程中原始河床原有地層被破壞，導(dǎo)致砂石級配不均勻，進一步加劇了圍堰區(qū)域原始地層細小顆粒的流失，導(dǎo)致架空現(xiàn)象更加嚴重；

(5)地下水主要為第四系松散堆積層孔隙潛水、基巖裂隙水。孔隙潛水賦存于松散堆積層中，基巖裂隙水主要分布于兩岸基巖裂隙中。由于河谷深切，兩岸谷坡較陡，地下水排泄條件好，水力坡降小，水位埋藏較深。地下水主要受大氣降水補給，由兩岸向河谷及下游排泄。堰基地下水排泄條件好、連通性強、通道順暢，加之導(dǎo)流洞進口水位較高，上下游圍堰平均水頭差大，使得地下水擁有更大的流量與流速；

(6)噴漿施工中多數(shù)孔在埋深18.0m～21.5m、5m左右處發(fā)生漿液漏失情況，并且出現(xiàn)塌孔卡鉆現(xiàn)象，導(dǎo)致我部噴車動力頭花管主軸因扭矩過大而扭斷，由此可判定地下覆蓋層結(jié)構(gòu)松散，廣泛分布塊石、漂卵礫石，顆粒級配極為不均，導(dǎo)致耗漿量偏大、漿液擴散面積大。

1.3　工程布置

本工程高壓旋噴灌漿分為閘首上游導(dǎo)流洞進口處和閘首下游導(dǎo)流洞出口處施工。

上游圍堰填筑施工頂高程1991.5m，施工軸線長約38.5m，高噴防滲墻平均深度約為24m，單排孔布置，孔距0.8m，高噴工程量約為1302m，孔深深入基巖1.0m。

下游圍堰填筑施工頂高程1984m，下游高噴施工軸線長約24m，高噴防滲墻平均深度約為16m，單排孔布置，孔距0.8m，高噴工程量約為363m，孔深深入基巖1.0m。

2　常規(guī)高噴灌漿施工

高噴施工采用的工藝參數(shù)如下表1。

表1高噴采用的主要施工參數(shù)

特殊情況處理增加以下處理措施：

(1)在大粒徑漂卵礫(塊、碎)石層、架空層段，地下水及承壓水等特殊地層情況采用的處理方式為：①采用灌漿預(yù)處理，在下放噴具后預(yù)先無壓注漿0.5∶1的純水泥漿液或采用水泥與水玻璃的混合漿液進行預(yù)堵漏；②停止提升噴具靜壓注漿，直至孔口返漿正常為止；

(2)對地層中出現(xiàn)30cm的大塊(漂、孤)石時，為確保漿液對大孤石的裹敷效果，在地層交接或臨界面使用降低提速、靜噴、加大供漿量、復(fù)噴、無壓灌漿等方法進行處理；

(3)如以上不能處理好的異?？锥尉徒Y(jié)合下節(jié)的化學(xué)灌漿進行噴灌施工。

3　化學(xué)灌漿施工

3.1　化學(xué)灌漿材料選用

選用SL-699(親水性)單液型PU發(fā)泡止水劑，屬于TDI為主原料的單液型聚氨酯系發(fā)泡止水漿材，施工簡便，親水性，與水作用后，迅速膨脹堵塞其裂縫，達到止水之目的，遇水膨脹乳化時可與劣質(zhì)(如：碎石砂微量泥土)結(jié)合，成膜填充毛細孔裂縫，完全填充膨脹系數(shù)達12倍，若未膨脹完全，再次遇水時產(chǎn)生二次膨脹填補彈性體。

3.1.1SL-699特性

(1)與水接觸立刻起化學(xué)反應(yīng)而膨脹；

(2)低膨脹率、高韌性；

(3)與基材黏著力強且抗化學(xué)性佳；

(4)可抗飲用水、海水、廢水、稀釋之酸堿性化學(xué)品；

(5)本產(chǎn)品反應(yīng)完成后無毒性。

3.1.2SL-699優(yōu)點

(1)本身產(chǎn)品黏度愈低愈好，可使得噴涂設(shè)備管內(nèi)不因黏度不斷提高而造成堵塞且容易施工、操作性佳；

(2)與水互溶性很好，不易造成縫隙內(nèi)有殘余的水份存在，殘余水份長時間會破壞發(fā)泡體，造成二次漏水；

(3)反應(yīng)性佳，與水反應(yīng)約30s～120s完成膠化，3h～5h可完成硬化；

(4)安定性佳，在開封后，可以在施工的時間內(nèi)不會變壞；未開封時，產(chǎn)品可儲存長達半年以上不會變質(zhì)；

(5)與混凝土接著性好，不會與混凝土脫層，完全膠著；

(6)可與偏酸或偏堿甚至海水的水質(zhì)反應(yīng)而不影響發(fā)泡體的物化性；

(7)結(jié)構(gòu)性強、韌性高，可長時間耐水。

3.2　施工工藝流程

高噴噴漿施工過程中出現(xiàn)返水不返漿、大漏失時(靜壓注漿結(jié)合水玻璃灌注無效時)→停止噴漿作業(yè)→提起噴具并清洗→下設(shè)化學(xué)灌漿管路至返水大、漏失孔段→開始純化學(xué)灌漿材料灌注(漏失段可輔助于在孔口加20L/min的清水)→用測繩測探灌漿情況→如異常孔段已達到乳化狀態(tài)(未達到乳化狀繼續(xù)灌注)→則停止化學(xué)灌漿→取出化學(xué)灌漿管路(待凝60min)→重新下設(shè)噴具至異?？锥我韵?.5m(低水壓下設(shè))開始復(fù)噴一直到孔口。

3.3　灌漿

灌漿采用將灌漿管下設(shè)至異?？锥翁幉⒃诔鰸{口適當(dāng)加以φ32鋼筋作為配重，使灌漿管路的出口始終處于異常孔段處。

異?？锥喂酀{前分析：

(1)大漏失孔段：結(jié)合鉆孔班報、噴漿記錄可以查出本次漏失孔段是大空腔還是存在地下動水過大造成的漏失現(xiàn)象，如存在大空腔則可以一邊化學(xué)灌漿的同時輔助于在孔口加20L/min的清水并適當(dāng)?shù)募由?，使發(fā)泡劑與清水完成結(jié)合發(fā)泡并混合砂礫達到填充空腔的目的，充分發(fā)揮發(fā)泡劑的體積膨脹優(yōu)勢。

(2)地下動水過大段：采用以上方法將化學(xué)灌漿管路下設(shè)至異?？锥?，然后開始向孔內(nèi)進行灌注SL-699漿液，化學(xué)灌漿的材料與水混合立即開始反應(yīng)，并迅速填充流水縫隙，已達到動水變靜水、堵水的作用。另不時地采用測繩探測異常孔段的化學(xué)灌漿材料反應(yīng)情況，若在異?？锥我陨?m范圍孔內(nèi)已全部完成乳化，則可以停止灌注。

(3)待化學(xué)灌漿結(jié)束后1h后，采用原噴漿的噴具進行低壓下設(shè)至異?？锥危葘⑺畨河?MPa→10MPa→20MPa→30MPa→37MPa逐步增加，查看返漿情況并進行復(fù)噴0.5m后方可正常提升。

3.4　灌漿壓力

化學(xué)灌漿壓力為0.1MPa～0.2MPa，并根據(jù)灌漿具體情況及空腔大小、動水情況等進行適當(dāng)調(diào)整。

4　質(zhì)量檢查

4.1　鉆孔取芯檢查

檢查孔布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處，取出的芯樣多為混凝土膠結(jié)體，根據(jù)取出芯樣外觀的直觀檢查，判定本次噴灌結(jié)合施工的墻體具有較高的密實和良好的連續(xù)性，且注水試驗全部合格。

4.2　開挖檢查

本次開挖檢查在完成噴漿9d進行，在基坑內(nèi)側(cè)采用液壓反鏟挖機對高噴墻體進行開挖檢查，開挖深度至基覆分界。通過對墻體的開挖，看出墻體的膠結(jié)情況良好、連續(xù)、無漏噴及斷樁現(xiàn)象，且圍堰全體閉氣滿足基坑開挖排水，本次化學(xué)灌漿結(jié)合高噴噴漿的施工結(jié)果是成功的。

5　結(jié)語

當(dāng)圍堰地層卵礫石層粒徑較大、架空嚴重、滲透系數(shù)大、透水性強且同時伴有動水時，采用單一的高噴灌漿防滲很難達到預(yù)期的防滲效果，且采用單一的高噴灌漿會造成大量的材料浪費，為保證噴漿漿液不流失以及快速堵漏，需要采取在異常孔段先進行化學(xué)灌漿，再進行高噴噴漿施工，將進一步保證漿液的滯留和凝固，節(jié)省大量水泥等材料，“噴灌”結(jié)合的施工工藝可為類似工程地質(zhì)情況下施工防滲工程提供參考。