黃登水電站帷幕灌漿質(zhì)量管理工作實踐

余雅寧，喻華平

(華能瀾滄江水電股份有限公司黃登·大華橋水電工程建設(shè)管理局，云南 蘭坪 671406)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，采用堤壩式開發(fā)，是瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級開發(fā)方案的第六級水電站，以發(fā)電為主。電站左岸布置3條灌漿洞，右岸布置2條灌漿洞。在大壩帷幕灌漿原設(shè)計灌漿量基礎(chǔ)上，根據(jù)質(zhì)量監(jiān)督總站專家組和灌漿咨詢專家組意見，將部分壩段灌漿孔進行了加密?？紤]到帷幕灌漿質(zhì)量關(guān)系到電站的長久安全運行，黃登、大華橋水電工程建設(shè)管理局(以下簡稱“建管局”)作為黃登水電站的建設(shè)管理機構(gòu)，高度重視分別從組織機構(gòu)，技術(shù)體系保障、工藝質(zhì)量管控等縱橫交錯多方位進行了全面管理。

2 建立完善的灌漿質(zhì)量管理體系，層層落實責(zé)任

為有序開展大壩灌漿工作，提升黃登、大華橋水電站隱蔽工程管理水平，確保大壩灌漿工程質(zhì)量，項目實施前，即建立了建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)測檢測中心、第三方檢測單位組成的質(zhì)量管理體系，建管局結(jié)合工程建設(shè)實際情況，成立了黃登、大華橋水電站以建管局總工程師牽頭的大壩灌漿隱蔽工程工作領(lǐng)導(dǎo)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)工作組，主要負責(zé)大壩灌漿隱蔽工程的質(zhì)量管控、技術(shù)指導(dǎo)、工程計量、綜合協(xié)調(diào)等。工作組根據(jù)工程進展情況，及時組織會議，對灌漿工作進行總結(jié)，協(xié)調(diào)解決工作中存在的問題，指導(dǎo)一下階段灌漿工作的開展，并對大壩灌漿隱蔽工程進行日跟蹤管理，定期或不定期進行巡視檢查。

3 建立完善的技術(shù)保障措施，杜絕現(xiàn)場造假現(xiàn)象

3.1 儀器儀表管理

建管局統(tǒng)一采購灌漿記錄儀交付施工單位使用，并對流量計、傳感器等部件進行鉛封。監(jiān)理單位對施工單位運至施工現(xiàn)場用于灌漿作業(yè)的各種機械、儀器儀表、計量觀測裝置和其他輔助設(shè)備，進行檢查與率定，特別是灌漿自動記錄儀，監(jiān)理單位要進行合格證書(經(jīng)國家有關(guān)具有相應(yīng)資質(zhì)的部門鑒定)的檢查及現(xiàn)場率定，現(xiàn)場率定方法為采用標(biāo)準(zhǔn)壓力表率定壓力傳感裝置，容積法率定流量傳感裝置，保證了記錄成果的真實性和準(zhǔn)確性。

3.2 建立數(shù)字黃登灌漿監(jiān)控系統(tǒng)

灌漿施工工序繁多、資料量大，管理難度大，管理者難以及時掌握到灌漿進度、質(zhì)量等信息，從而導(dǎo)致施工過程管理決策滯后。數(shù)字黃登灌漿監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋了灌漿施工的設(shè)計、計劃、施工、驗收等各個階段，從單元孔段的定義到施工過程數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的采集，到最終的單孔驗收、成果整理分析，可提供全過程的單元、孔、段、灌次、時程數(shù)據(jù)管理和分析，保證設(shè)計、施工、檢查等灌漿資料的完整性，顯著提高灌漿成果資料整理的工作效率。

大壩灌漿系統(tǒng)包括：灌漿準(zhǔn)備、灌漿設(shè)計管理、施工過程管理、質(zhì)量管理、灌漿成果查詢5個部分。

系統(tǒng)監(jiān)控原理：在每個工作面開灌之前，在灌漿站架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，開始施工時，每臺灌漿記錄儀通過傳感器自動實時采集灌漿各參數(shù)數(shù)值，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫，灌漿監(jiān)控系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)后進行相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控，如圖1所示。

圖1 灌漿監(jiān)控系統(tǒng)工作示意

3.3 引入第三方檢測

水電站大壩帷幕灌漿施工質(zhì)量及效果關(guān)系著大壩的正常運行與安全，在借鑒其他電站的做法及成功管理經(jīng)驗后，建管局在原標(biāo)段承包人完成的帷幕灌漿施工質(zhì)量檢查后，引入獨立的第三方檢測單位進一步通過鉆孔取芯、壓水檢查等手段對大壩帷幕灌漿施工質(zhì)量及效果進行檢查，評價帷幕灌漿效果和防滲能力的改善情況，查明巖體破碎區(qū)域或帷幕灌漿缺陷區(qū)，為設(shè)計確定重點灌漿區(qū)域或補充灌漿提供依據(jù)，并確保灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

(1)第三方檢測單位工作內(nèi)容。主要包括：鉆孔、取芯、壓水試驗、封孔和資料整編分析等。鉆孔和取芯主要用于對帷幕灌漿質(zhì)量隨機抽檢，根據(jù)鉆孔取芯結(jié)果評價灌漿效果和灌漿后巖體質(zhì)量情況；壓水試驗主要用于對帷幕灌漿質(zhì)量的隨機抽檢，根據(jù)壓水結(jié)果評價灌漿效果和巖體的滲透特性。

(2)第三方檢測布孔原則。黃登水電站帷幕灌漿施工質(zhì)量第三方檢測孔位布置時主要考慮以下幾點：①位于帷幕中心線上；②巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位；③注入量大的孔段附近；④鉆孔偏斜過大的部位；⑤灌漿情況不正常以及分析認為帷幕灌漿質(zhì)量有問題的部位。

(3)工作程序：①第三方檢測單位跟蹤施工進度，收集相關(guān)資料；②根據(jù)設(shè)計、地質(zhì)和帷幕灌漿施工資料，第三方提出檢查孔初步布置方案；③由建管局主持召集設(shè)計、地質(zhì)、監(jiān)理等各方召開布孔專題會確定第三方檢查孔布孔方案；④根據(jù)工程師指示，進場檢測；⑤提交成果簡報；⑥驗收合格后壓力封孔；⑦提交階段性報告；⑧項目檢測完成；⑨提交最終檢測成果報告。檢測工作流程如圖2所示。

圖2 帷幕灌漿施工質(zhì)量第三方檢測工作流程

3.4 監(jiān)測檢測中心進行灌前、灌后聲波測試、孔內(nèi)成像及CT波檢測

根據(jù)《黃登水電站大壩帷幕灌漿施工技術(shù)要求》、DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》、DL/T 5010—2005《水電水利工程物探規(guī)程》的規(guī)定，監(jiān)測檢測中心采用了單孔聲波、全孔壁數(shù)字成像和彈性波層析成像(CT)的方法對壩基帷幕的施工質(zhì)量進行檢測。

3.4.1聲波測試

(1)單孔聲波測試又稱聲波速度測井，采用單孔聲波探頭在鉆孔中每間隔20 cm測試一次聲波速度，從而得到一條沿鉆孔方向從孔口到孔底隨深度變化的波速曲線。該方法測出的聲波縱波速度主要反映孔壁附近的巖體質(zhì)量。單孔聲波測試使用的聲波探頭有單發(fā)單收和單發(fā)雙收兩種類型，單發(fā)單收探頭受儀器因素及鉆孔影響，系統(tǒng)誤差較大，不利于精確測試；單發(fā)雙收探頭能夠很好地避免儀器因素及鉆孔條件的影響，測試精度較高。

(2)跨孔聲波測試目的在于了解孔間的巖體質(zhì)量。將收、發(fā)換能器分別置于兩個鉆孔中，發(fā)射換能器F激發(fā)的聲波穿透巖體到達接收換能器S，通過聲波儀讀出首波的到達時間t。由于F、S在孔中的位置已知，根據(jù)F、S點坐標(biāo)，算出兩點間的空間距離，便可得出兩點之間巖體的聲波速度，然后再根據(jù)聲波速度評價兩孔之間的巖體質(zhì)量。

3.4.2全孔壁數(shù)字成像

全孔壁數(shù)字成像測試技術(shù)，是依靠光學(xué)原理使人們能直接觀測到鉆孔的內(nèi)部。通過實時接收由井下探頭攝錄的圖像信息，圖像處理系統(tǒng)會以每一幅圖像所包含的方位信息將其依N-E-S-W-N方位順序進行展開，然后將所有的展開的數(shù)字化圖像拼接起來，就形成鉆孔全孔壁柱狀剖面圖和巖芯柱狀圖。全孔壁數(shù)字成像測試技術(shù)具有直觀性、真實性等優(yōu)點。

圖3 全孔壁數(shù)字成像檢測成果示意

3.4.3彈性波CT測試

彈性波CT主要應(yīng)用于帷幕灌漿效果檢測。彈性波層析成像(CT)是一種新的地球物理方法，具有分辨率高、可靠性強、信息量大、圖象直觀的特點，是通過對觀測到的彈性波各種振相的運動學(xué)(走時、射線路徑)和動力學(xué)(波形、振幅、相位、頻率)資料的分析，進而反演地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、速度分布及其彈性參數(shù)等重要信息的一種地球物理方法。

3.5 邀請專家進行灌漿技術(shù)咨詢

建管局在帷幕灌漿施工期間，邀請了國內(nèi)知名專家對灌漿工作進行現(xiàn)場咨詢指導(dǎo)，對當(dāng)前灌漿工況提出意見及建議，有力地驗證了灌漿參數(shù)的合理性，為灌漿工作的推進指明了方向。

4 基于工藝流程的過程嚴格管控，保障每一道工序得到嚴格控制

4.1 施工方案的審查

為保證帷幕灌漿施工順利開展，施工單位根據(jù)招標(biāo)、投標(biāo)文件以及相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范及會議要求編寫《黃登水電站壩基帷幕灌漿試驗大綱(修訂)》并提交監(jiān)理單位，監(jiān)理單位進行嚴格審查并批復(fù)。

施工單位嚴格按照批復(fù)進行灌漿試驗，取得成果，并根據(jù)各部位灌漿試驗成果、“施工技術(shù)要求”和 “灌漿規(guī)范”，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，編制《大壩帷幕灌漿施工組織設(shè)計》報送監(jiān)理單位，并依據(jù)監(jiān)理單位批復(fù)意見進行施工。

4.2 過程質(zhì)量控制

4.2.1施工前各項工作的檢查

(1)施工機械、儀器、儀表的校核。由監(jiān)理單位對施工單位運至施工現(xiàn)場用于灌漿作業(yè)的各種機械、儀器儀表、計量觀測裝置和其他輔助設(shè)備，嚴格進行檢查與率定，確保各項機械滿足施工要求。

(2)灌漿材料的檢驗。由監(jiān)理單位定期對水泥倉庫的水泥進行檢查，發(fā)現(xiàn)有受潮、結(jié)塊的水泥，及時進行清理。

(3)監(jiān)理單位對施工單位配置灌漿試驗質(zhì)檢、技術(shù)人員數(shù)量及資質(zhì)進行審查，保證灌漿試驗施工的正常進行。

4.2.2施工過程中的控制

灌漿屬于隱蔽性工程，過程中嚴格執(zhí)行“三檢制”的質(zhì)量保證體系，即施工機組初檢、施工隊復(fù)檢、質(zhì)量管理部門工作人員終檢，監(jiān)理單位最終檢測，確保施工質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。

(1)孔位的控制。設(shè)計技術(shù)要求中孔位偏差要求控制在10 cm以內(nèi)，經(jīng)專業(yè)的測量隊伍用精密的儀器放出部分孔位作為控制點，然后根據(jù)控制點放出其他灌漿孔的孔位?，F(xiàn)場嚴格控制孔位的放點，確保滿足設(shè)計技術(shù)要求。如遇特殊情況，則根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整孔位，并備注、記錄在冊。

(2)孔深的控制。按照“段孔抽測、終孔必測”的原則，施工單位、監(jiān)理單位均要進行孔深檢查，檢查的內(nèi)容還包括鉆孔原始記錄。并對循環(huán)鉆灌法射漿管下設(shè)深度進行抽查，經(jīng)抽查，下設(shè)深度滿足設(shè)計要求，有效地保證了灌漿質(zhì)量。

(3)孔向及孔底偏差的控制。深孔鉆進時，應(yīng)嚴格控制孔深 20 m以內(nèi)的偏差。灌漿孔每 10～15 m測量一次孔斜。灌漿孔的方位角偏差不得大于 5°?？椎灼钪祽?yīng)滿足設(shè)計技術(shù)要求?，F(xiàn)場采用的測斜儀嚴格按照技術(shù)要求中的測斜頻次對帷幕灌漿孔進行測斜。若超出設(shè)計允許偏差范圍較小者，要求封孔后在原孔位開孔糾偏；若超出設(shè)計允許偏差范圍較大的，予以廢孔處理，要求封孔后在周邊重新開孔。

(4)鉆孔沖洗控制。鉆孔完成后必須進行鉆孔沖洗。

(5)灌漿條件的質(zhì)量控制。在各灌漿孔開灌前，施工單位現(xiàn)場技術(shù)人員對開灌條件進行檢查(包括灌漿段長，灌漿儀器，灌漿材料儲備，技術(shù)、記錄人員到位情況等)，具備開灌條件后報請監(jiān)理單位批準(zhǔn)，并簽寫準(zhǔn)灌證，施工人員憑證開灌。

(6)灌漿漿液的質(zhì)量控制。監(jiān)理單位每班均對正在灌漿的漿液進行了抽查，發(fā)現(xiàn)有漿液比重不滿足設(shè)計的孔段，要求立即調(diào)配，并予以了警告，情節(jié)嚴重的進行停工整改。

(7)灌漿壓力的質(zhì)量控制。灌漿壓力采取壓力表及灌漿自動記錄儀雙重控制，不允許超壓，嚴禁欠壓，監(jiān)理單位抽查壓力表值與灌漿自動記錄儀顯示的壓力值的大小關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有明顯差別的，立即查明原因并處理，同時對現(xiàn)場操作人員進行批評、教育。

(8)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的控制。各孔段灌漿結(jié)束前，施工單位均報請監(jiān)理單位檢查確認，檢查的內(nèi)容包括灌漿壓力是否達到設(shè)計壓力，注入率是否達到設(shè)計規(guī)定值以內(nèi)，屏漿時間是否在設(shè)計規(guī)定值以上。

(9)封孔的控制。終孔灌漿結(jié)束后，及時封孔并留下封孔記錄。監(jiān)理單位對封孔過程進行巡視、抽查，對封孔質(zhì)量進行了認真檢查，在封孔過程中抽查的內(nèi)容包括封孔前孔口是否有涌水或滲水、漿液的濃度、封孔的壓力、封孔程序等，對封孔質(zhì)量檢查的內(nèi)容包括封孔待凝后灌漿孔上部是否有空余，孔口是否有滲水等。

(10)不合格孔段管理。當(dāng)出現(xiàn)檢測孔壓水孔段透水率大于設(shè)計要求時，由監(jiān)理單位組織召開灌漿質(zhì)量問題專題會，討論并明確處理措施。要求施工單位進行復(fù)檢，合格后由第三方檢測單位進行復(fù)檢，第三方檢測不合格，由施工單位進行補強灌漿，第三方復(fù)檢合格后，進行質(zhì)量評定工作。

4.3 質(zhì)量檢測成果及評價

4.3.1灌后質(zhì)量檢查

(1)帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結(jié)合對鉆孔取芯資料、施工記錄、成果資料和測試成果等進行綜合評定質(zhì)量。由監(jiān)理單位根據(jù)灌漿資料確定檢查孔的數(shù)量和位置。檢查孔的深度宜達帷幕底線。

(2)帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量為灌漿總孔數(shù)的10%，一個單元工程內(nèi)，至少應(yīng)布置一個檢查孔并繪制鉆孔柱狀圖。

(3)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗在該部位灌漿結(jié)束14天后進行。采用自上而下分段鉆孔分段卡塞，分段長度與灌漿段長相同。為能夠盡快確定檢查孔位置，在灌漿結(jié)束后7天或監(jiān)理單位指示的時間內(nèi)，將有關(guān)資料提交監(jiān)理單位。

(4)主、副帷幕質(zhì)量檢查采用“五點法”進行壓水試驗，五點法壓水試驗標(biāo)準(zhǔn)：在每一級壓力下，壓力穩(wěn)定后，每5 min測一次壓入流量，當(dāng)連續(xù)4次讀數(shù)最大值與最小值之差小于最終值的10%或最大值與最小值之差小于1.0 L/min時即可結(jié)束，并進行下一級壓力的壓水，取最大壓力階段下對應(yīng)的最終流量值作為計算透水率的流量值；銜接帷幕質(zhì)量檢查采用“單點法”進行壓水試驗，單點法壓水試驗標(biāo)準(zhǔn)：壓力穩(wěn)定后，每5 min測一次壓入流量，當(dāng)連續(xù)4次讀數(shù)最大值與最小值之差小于最終值的10%或最大值與最小值之差小于1.0 L/min時即可結(jié)束，取最終值作為計算透水率的流量值。

4.3.2成果分析

(1)帷幕灌漿成果分析。根據(jù)上游主帷幕及下游封閉帷幕灌漿各序孔灌漿成果分析，單位注入量和透水率均按孔序呈遞減趨勢，且遞減趨勢較明顯，符合灌漿規(guī)律。

(2)帷幕灌漿灌后檢查孔壓水成果分析。壩基帷幕檢查孔壓水試驗透水率合格率為100%，最小值為0 Lu。滿足黃登水電站大壩帷幕灌漿設(shè)計要求。

5 結(jié) 語

通過了一系列質(zhì)量控制措施，黃登水電站帷幕灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計技術(shù)及規(guī)范要求，廊道內(nèi)滲水測點折減系數(shù)均在設(shè)計范圍內(nèi)，且各測點水壓力均趨平穩(wěn)，各測點滲漏總量小于300 L/min，較高的灌漿質(zhì)量為大壩安全運行提供了有力保障。