導(dǎo)流截流技術(shù)與鉆孔灌漿技術(shù)在石梁子水庫工程中的應(yīng)用

劉 波

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511340）

0 引言

水利工程的建設(shè)質(zhì)量不僅依賴于高水平的施工管理，還依賴于對既有技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用。截流導(dǎo)流技術(shù)與鉆孔灌漿技術(shù)是水利工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到整個工程的質(zhì)量。導(dǎo)流截流技術(shù)包括導(dǎo)流技術(shù)和截流技術(shù)，導(dǎo)流技術(shù)是指在修筑水利水電工程時，為了使水工建筑物能保持在干地上施工，用圍堰來維護(hù)基坑，并將水流引向預(yù)定的泄水建筑物導(dǎo)向下游的施工技術(shù)；截流技術(shù)是指截斷原河床水流，最終把河水引向?qū)Я餍顾ㄖ锵滦埂ｃ@孔灌漿技術(shù)是通過鉆孔，采用注漿的方式加固建筑的施工技術(shù)。本文以古藺縣石梁子水庫工程為例，對水利工程施工中截流導(dǎo)流技術(shù)與鉆孔灌漿技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，以期為相關(guān)水利工程的施工提供參考。

1 工程概述

四川省古藺縣石梁子水庫工程位于古藺縣德躍鎮(zhèn)古藺河上，水庫工程大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂長度為250.24m，采用壩頂表孔溢流泄洪，溢流壩布置于主河床，非溢流壩置于兩岸。水庫樞紐從左至右依次為：左岸非溢流壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩，長度分別為100.08m、25.0m和125.16m。正常蓄水位為647.50m，設(shè)計洪水位為645.56m，校核洪水位為648.53m，壩頂高程為650.00m，基底最低建基面高程為592.5m，最大壩高為58.5m，壩頂長度為250.24m，壩頂最小寬度為6m。溢流壩后接消力池、護(hù)岸等水庫工程。

從該工程的實(shí)際情況分析，筆者認(rèn)為，該水利工程要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量建設(shè)，確保建成后有效發(fā)揮工程的水利價值，建設(shè)過程中必須重視對導(dǎo)流截流技術(shù)與灌漿孔鉆孔技術(shù)的正確應(yīng)用。

2 導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用

2.1 導(dǎo)流施工的影響因素

在水利工程施工的實(shí)際過程中，施工環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，工程施工導(dǎo)流技術(shù)的應(yīng)用會受到多種因素的影響，有樞紐因素、水文地質(zhì)、地形地貌等。

（1）樞紐因素，工程施工導(dǎo)流技術(shù)需要根據(jù)樞紐實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如果樞紐是混凝土材料構(gòu)建的，可以進(jìn)行分期導(dǎo)流；如果樞紐是土壩材料構(gòu)建的，可以進(jìn)行攔截導(dǎo)流，避免水流較大沖破水壩。針對高水頭樞紐，需要借助分段分區(qū)的方式進(jìn)行導(dǎo)流，一般情況下，在前期借助隧洞進(jìn)行導(dǎo)流，后期借助泄水孔進(jìn)行導(dǎo)流。

（2）水文地質(zhì)對于導(dǎo)流施工具有重要影響。在水流工程施工的過程中，施工技術(shù)人員需要對水流的大小、特點(diǎn)和含沙含泥量進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)的因素，在施工過程中，明確相應(yīng)的施工流程。在夏季施工時，由于冰雪融化或者降水等因素，河流的流量會增加，如果河道變窄，會有大量的河水沖進(jìn)基坑之中，使得基坑被水淹沒；如果水流中泥沙的含量比較多，會對基坑標(biāo)高產(chǎn)生不良影響，使得基坑變淺，對后續(xù)施工的順利進(jìn)行產(chǎn)生不良影響。所以，為了防止基坑被淹沒，需要運(yùn)用科學(xué)的導(dǎo)流方法，比如明渠導(dǎo)流。

（3）地形地貌的影響，主要是指水利工程施工的周圍環(huán)境，針對不同的地形需要選擇合適的導(dǎo)流方法。如果地形比較平坦，需要運(yùn)用明渠導(dǎo)流或者分期導(dǎo)流的方法。如果地形比較崎嶇，需要根據(jù)地形，科學(xué)的選擇導(dǎo)流方法。所以，地形地貌對河流導(dǎo)流方法的選擇具有重要影響，需要結(jié)合實(shí)際情況有效選擇。

2.2 石梁子水庫工程導(dǎo)流施工方案

石梁子水庫工程分3個枯水期施工，汛期停工。一枯：采用土石圍堰，圍沖砂底孔至右岸壩段，采用左岸束窄河床過流，由于縱向土石圍堰占壓主河床，對束窄河床向左岸擴(kuò)挖，形成導(dǎo)流明渠以增加過流斷面，一枯期間完成導(dǎo)流底孔和沖砂底孔施工，壩體混凝土施工至614m高程。一汛：停工度汛，河床過水。二枯：圍泄洪壩段至左岸，采用壩體導(dǎo)流底孔過流，上下游采用土石圍堰，縱向圍堰利用消力池右岸擋墻和縱向土石圍堰進(jìn)行擋水，形成過流通道，二枯期間左岸壩體混凝土施工至614m高程。二汛：停工度汛，導(dǎo)流底孔、沖砂孔聯(lián)合泄洪。三枯：壩體擋水，采用導(dǎo)流底孔和沖砂底孔聯(lián)合導(dǎo)流，進(jìn)行614m以上壩體混凝土施工。三汛：溢流堰施工完成，具備泄洪能力。本節(jié)詳細(xì)介紹一枯圍堰和二枯圍堰。

2.2.1 一枯圍堰

一枯上下游圍堰以及縱向圍堰為黏土心墻土石圍堰，堰頂寬3m，迎水面坡比為1∶1.5，背水面坡比為1∶1.5，圍堰坡面采用塊石防護(hù)，厚1m。上游圍堰堰頂高程為607m,下游圍堰堰頂高程為602m。圍堰采用黏土心墻防滲，黏土心墻底部透過河床覆蓋層深入基巖，底寬1m，頂寬2m。一枯下游圍堰剖面如圖1所示。

圖1 一枯下游圍堰剖面圖

2.2.2 二枯圍堰

二枯上游圍堰為黏土心墻土石圍堰，堰頂寬3m，堰頂高程為611m,迎水面坡比為1.0∶1.5，背水面坡比為1.0∶1.5。黏土心墻底部透過河床覆蓋層深入基巖，底寬1.5m，頂寬2m。圍堰坡面采用塊石防護(hù)，厚1m。

二枯縱向圍堰利用消力池右岸混凝土擋墻和縱向土石圍堰擋水，混凝土擋墻頂高程為608m，縱向土石圍堰頂高程為602.5m。

二枯下游圍堰為黏土心墻土石圍堰，堰頂寬3m，堰頂高程602.5m,迎水面坡比為1.0∶1.5，背水面坡比為1.0∶1.5。黏土心墻底部接觸至護(hù)坦底板混凝土，底寬1m，頂寬2m。圍堰坡面采用塊石防護(hù)，厚1m。二枯下游圍堰剖面如圖2所示。

圖2 二枯下游圍堰剖面圖

3 截流施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 截流施工方法

3.1.1 下閘截流

在對人工泄水道進(jìn)行截流的過程中，需要在泄水道建立一個閘墩，借助下閘進(jìn)行截流。如果在天然河道內(nèi)進(jìn)行截流，具備相應(yīng)的條件時，施工人員可以設(shè)計一個截流閘，借助下閘截流的方法進(jìn)行截流。

3.1.2 爆破截流

如果水利工程施工地點(diǎn)是在峽谷區(qū)域，在施工過程中會受到地形地貌的影響，峽谷兩岸的坡度比較陡峭，會使得施工的難度不斷增加，此時需要借助爆破截流技術(shù)。在運(yùn)用爆破截流技術(shù)的過程中，恰好是合龍期間，工程的施工人員可以把施工材料投進(jìn)龍口之中，這時可以借助爆破巖石的方法，在巖石爆破之后，可以讓大量的塊石掉落到龍口之中，這樣就實(shí)現(xiàn)了截流?；蛘呖梢越柚哟采戏綕仓拇笮突炷翂K進(jìn)行截流，在合龍的過程中，工程施工人員可以借助爆破的方式炸斷支撐體，讓混凝土塊迅速地封住龍口，從而實(shí)現(xiàn)截流。由于爆破截流技術(shù)可以在比較短的時間之內(nèi)，有效地截住水流，但有可能會對修建好的戧堤造成破壞，如果想讓下游出現(xiàn)斷流，水流工程的施工人員需要有效地控制爆破力度，要保障施工安全。

3.2 石梁子水庫工程截流施工方案

綜合分析壩址地形、地質(zhì)、施工條件、截流水力學(xué)條件等因素，確定石梁子水庫工程采用單向立堵方式截流，在上游圍堰內(nèi)布置一條截流戧堤，龍口位置選擇布置在上游圍堰與一期工程縱向混凝土圍堰結(jié)合處，采用從左至右進(jìn)占法施工。為了爭取枯水期施工時間，根據(jù)水文資料，二枯暫定9月初下河，進(jìn)行圍堰填筑，9月中旬截流，截流標(biāo)準(zhǔn)選定為5年一遇9月平均流量3m3/s[1-2]。河床水面高程為603.3m。由于流量較小，采用一般塊石渣填筑戧堤即滿足要求，計劃備用粒徑為80～100cm大塊石200m3，龍口寬度為10m。龍口底部不進(jìn)行專門防護(hù)；截流時采用自卸汽車裝運(yùn)截流用的大塊石倒退到龍口卸料，采用反鏟及推土機(jī)配合拋填。截流時先用粒徑較小的塊石填筑，龍口逐漸縮小后采用粒徑較大塊石填筑。

二枯期間在上游圍堰布置截流戧堤，采用單戧立堵截流，施工時先采用石渣料填筑圍堰軸線下游戧堤，黏土心墻和上游石渣填筑隨后跟進(jìn)，戧堤填筑高程以露出水面1m為標(biāo)準(zhǔn)，戧堤在填筑到離縱向圍堰10m時停止填筑，預(yù)留龍口。截流時采用20T自卸汽車裝運(yùn)截流用的塊石渣倒退到龍口卸料，反鏟挖掘機(jī)配合推土機(jī)拋填，龍口逐漸縮小后采用粒徑較大塊石填筑直至戧堤合龍。

4 鉆孔灌漿技術(shù)的應(yīng)用

在水利工程施工過程中，會運(yùn)用到鉆孔灌漿技術(shù)，鉆孔灌漿技術(shù)主要是通過液壓、氣壓或是電氣化等方式，把漿液注入到人工或者天然的空洞或者裂縫之中，以提升水利工程地基的安全穩(wěn)定和抗?jié)B性能[3-4]。就水利工程施工的鉆孔灌漿技術(shù)來說，施工要點(diǎn)包括鉆孔、沖洗和壓水、灌漿等幾個方面。

4.1 鉆孔

水利工程施工人員需要明確灌漿孔的位置，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鉆孔。選用91mm金剛石鉆頭對灌漿孔位置做單排鉆孔，鉆孔的深度保持在62m≤h≤76m，主要的鉆孔流程如下：施工人員需要明確鉆孔的位置，要保障鉆機(jī)立軸處于垂直狀態(tài)，同時控制住鉆頭的位置，除此之外，在鉆進(jìn)的過程中，需要每5m對鉆孔的傾斜度進(jìn)行測量。為了保障灌漿孔鉆孔滿足水利工程的實(shí)際需求，如果實(shí)際施工過程中出現(xiàn)的偏差超出允許偏差值的范圍，需要對產(chǎn)生孔位偏差進(jìn)行糾正。鉆孔孔底偏差允許值表1所示。

表1 鉆孔孔底偏差允許值

4.2 沖洗和壓水

在水利工程完成鉆孔之后，需要對鉆孔進(jìn)行沖洗。在沖洗的過程中，需要把鉆孔過程中產(chǎn)生的巖石粉末和細(xì)土顆粒清洗到孔外，等到回水變清澈以后，在借助高壓脈動沖洗或者高壓水沖洗的方法對鉆孔和巖層裂縫之中的雜物再次進(jìn)行沖洗。在進(jìn)行壓水的過程中，借助鉆孔把水壓到孔中和周圍的巖層裂縫中，結(jié)合實(shí)際的壓水量和沖洗時間，需要計算巖層滲透性的實(shí)際參數(shù)，計算公式是

式中，N——巖石的滲透性參數(shù)；

P——試驗孔段的單位注水量；

H——水頭高度；

M——孔段的長度。

以計算所得的滲透性參數(shù)值為參考，明確孔段的滲水量和巖層裂縫的實(shí)際情況，為工程后面的灌漿工作提供有效保障。

4.3 灌漿

水利工程施工灌漿主要遵循分序布孔、由稀而密的原則，灌漿的過程中，先使用固結(jié)灌漿的技術(shù)，后使用帷幕灌漿技術(shù)，利用漿液的流動性，從上到下進(jìn)行分段卡塞注漿，運(yùn)用比較高的灌漿壓力為灌漿的質(zhì)量提供保障。一般情況下，在鉆孔每鉆進(jìn)5m，需要機(jī)械沖洗和壓水試驗，接下來進(jìn)行灌漿，在完成灌漿之后，可以進(jìn)行下一步的工作，需要循環(huán)這個步驟，直到到達(dá)設(shè)計深度。需要注意的是，在進(jìn)行灌漿的過程中，需要保護(hù)好地層，在完成灌漿之后，借助壓力灌漿的方式進(jìn)行封孔，保障工程施工的質(zhì)量[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，截流導(dǎo)流技術(shù)與鉆孔灌漿技術(shù)作為水利工程施工的關(guān)鍵技術(shù)，不僅能加快工程施工進(jìn)度、提高了灌漿成功率，還對水利工程的基礎(chǔ)加固、防滲施工中的質(zhì)量保障具有重要影響。從古藺縣石梁子水庫工程的實(shí)踐來看，建設(shè)過程中加強(qiáng)對導(dǎo)流截流技術(shù)與灌漿孔鉆孔技術(shù)的正確應(yīng)用，使工程建設(shè)不僅實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度效率指標(biāo)，還實(shí)現(xiàn)了更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。