旺村水利樞紐帷幕灌漿施工技術

摘要：文章對旺村水利樞紐工程帷幕灌漿施工工藝和技術措施的分析，經施工處理后取得了良好的效果，保證了水庫有效蓄水和電廠正常運行。

關鍵詞：壩基；帷幕灌漿；旺村水利樞紐

中圖分類號：F426文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）12-0154-02

一、工程概況

旺村水利樞紐是一座以發電為主，結合航運，兼顧其他綜合利用的水電樞紐工程，壩址位于桂江下游梧州市長洲區旺村附近，距上游京南水利樞紐壩址41.35km，距桂江河口24km，為桂江開發的最末一個梯級。壩址以上控制集雨面積18261km²，多年平均流量580m³/s，多年平均徑流量182.9億m³，設計洪水流量19400 m³/s（P=2%），校核洪水流量27100 m³/s（P=0.2%），多年平均懸移質年輸沙量246.7萬t，水庫正常蓄水位18.5m，相應庫容1.078億m³；右岸廠房右岸船閘樞紐總體布置方案（16孔溢流壩，堰頂高程6m），電站裝機3×2MW，年利用小時數3957h，多年平均發電量237.4GW·H；船閘按通航1+2×120t級船隊及300T單船設計；本項目帷幕灌漿工程分布在右岸接頭土壩段、門庫壩段、一期溢流壩段、河床式水利樞紐主機間、安裝間和航運工程閘首和閘室等部位，帷幕灌漿工程量3320m。

二、工程地質概況

壩址區地貌為侵蝕～剝蝕低山地貌，右岸為一級階地。河谷呈寬“U”字型，兩岸地形不對稱。土壩布置在右岸沖積一級階地及剝蝕的低山丘陵坡地上，壩肩發育有一條沖溝橫切山坡；壩基地質構造簡單，未發現有圈套的斷裂構造分布，沖積粉質黏土或砂礫石層均能滿足壩基承載力要求；壩基滲漏主要表現沖洪積層滲漏、中等透水巖體的一般滲漏和沿裂隙密集帶的集中滲漏。廠房地基在2#背斜的核部，巖體較為破碎，構造裂隙發育，但規模較小，主要為短小的裂隙，為弱～中等透水。通航建筑物的上引航道渠底大部分位于一級階地上，階地厚11.5～19.8m；上閘首地質構造復雜，處在2#背斜的核部，巖層產狀變化較大，裂隙較發育。閘室及下閘首地質構造簡單，巖層呈單斜結構，裂隙較發育，但規模較小，延伸不長。下引航道地質構造較復雜，處在2#向斜的核部，巖層產狀變化較大，裂隙較發育。

三、灌漿試驗

灌漿試驗選在土壩的上游段，試驗段長7m，混凝土厚度2.6m～3.3m，該段壩前水深2m，共布置5個灌漿鉆孔，孔距分別為2m及1.5m，分為3序次采用孔口封閉循環灌漿法施工，孔口管埋入混凝土1.5m。灌漿段長度:第1段2m，第2段3m，第3段及以后均為5m最后一段可適當加長，但不超過8m～9m。由于壩基巖體軟弱、風化、節理裂隙發育，壩前水深小，灌漿壓力為0.2MPa～0.5MPa。

Ⅰ序孔的平均透水率為30.8Lu，單米注入水泥量為2.714kg/m。Ⅱ序孔的平均透水率為10.7Lu，為Ⅰ序孔的34.7%，單米注入水泥量為90.7kg/m，為Ⅰ序孔的41.7%。Ⅲ序孔的平均透水率為6.13Lu，為Ⅱ序孔的57.3%，單米注入水泥量為32.7kg/m，為Ⅱ序孔的36%，符合基巖灌漿的一般規律。檢查孔位于透水率大、吸漿量大多次冒漿、串漿的第11、12號鉆孔之間，混凝土與基巖接觸面有水泥結石，厚3mm～5mm，膠結緊密。壓水試驗共作10段，透水率為0.4Lu～1.8Lu，全部達到設計要求。

試驗段灌漿成果表明，壩基的巖體風化較強烈，節理裂隙較發育，透水率大。Ⅰ序孔孔深38m～48m，透水率達11Lu～34Lu，≤5Lu的深度大為增加；混凝土與基巖接觸面透水率大、吸漿量大、多次冒漿。試驗成果資料表明：（1）孔距2m是合適的，能達到設計要求；（2）防滲帷幕應適當加深；（3）首先進行混凝土以下2m接觸段的首段灌漿，達到灌漿結束標準后，下入孔口管，用水泥固結，待凝48h，再進行以下段灌漿，效果較好。

四、帷幕灌漿施工工藝流程

五、帷幕灌漿施工

依照設計及《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》，并考慮本工程的特點，帷幕灌漿采用自上而下分段鉆進，分段灌漿，孔內循環的灌漿方法。混凝土與基巖接觸段巖石段長≤2m，單獨灌漿并待凝，以下灌漿段長5～6m。在斷層、破碎帶地質條件地區縮短灌漿段長并待凝。

（一）鉆孔

采用SGZ-III型回轉鉆機鉆孔，鉆孔孔徑為Φ110mm；灌漿孔孔位與設計孔位的偏差小于0.1m。

鉆孔過程中，遇巖層、巖性變化，發生掉鉆、塌孔、失水、涌水等異常情況，做好鉆孔記錄。鉆孔若遇洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進時，先進行灌漿處理固結后，再進行鉆進；發現集中漏水或涌水，查明情況、分析原因，經處理后再繼續鉆進。終孔段孔底沉渣控制不超過0.2m。

鉆孔必須進行孔斜測量，終孔后采用JXC-I測斜儀每10m進行1次孔斜測量。垂直或頂角小于5°的帷幕灌漿孔，其鉆孔底偏差值應符合表1要求。對于頂角大于5°和深度大于60m的帷幕灌漿孔，其孔斜根據施工圖紙要求或監理工程師的指示執行。

孔深大于60m 時，孔底最大允許偏差值不大于孔深的2.5%。發現孔斜超過設計規定值，需采取移位或砂漿回填固結后重新鉆孔；鉆孔過程中，嚴格控制孔深20 m 內的鉆孔偏差值。

（二）鉆孔沖洗及裂隙沖洗

鉆孔沖洗擬采用單孔沖洗。裂隙沖洗至回水澄清后10min結束，且總的時間要求不少于30min，串通孔不少于2h，底殘渣不超過20cm。

（三）壓水試驗

壓水試驗在裂隙沖洗后進行，壓入流量穩定標準：壓水壓力均為灌漿壓力的80 %。簡易壓水時間為20 min，每3~5 min 測讀1 次壓入流量，取最后的流量作為計算流量。

灌漿前結合裂隙沖洗進行簡易壓水，壓水壓力為該段灌漿壓力的80 % ，且不大于1 MPa 。簡易壓水的成果按下式計算：

q = Q/ PL （1）

式中：q——試段透水率，Lu；

Q——壓入流量，L/min ；

P——作用于試段內的全壓力，MPa；

L——試段長度， m。

先導孔采用單點法進行壓水試驗，壓入流量的穩定標準:在穩定的壓力下每5min測讀1次壓入流量，連續4次讀數中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1L/min時，取最終值作為計算值。壓水壓力為該段灌漿壓力的80%，且不大于1MPa。

單點法壓水試驗的成果計算同（1）式。

（四）灌漿

帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時，在規定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續灌注60min，或不大于1L/min時，繼續灌注90min，灌漿即可結束。而采用自下而上分段灌漿法時，繼續灌注時間相應減少為30min和60min，灌漿即可結束。灌漿過程中，隨時測量進漿和回漿比重，當回漿變濃時，換用與進漿相同比級的新漿液進行灌注。若效果不明顯，延續灌注30min，即可停止灌注。

（五）封孔

灌漿結束采用全孔灌漿封堵法封孔：全孔灌漿結束后，用0.5:1的水泥漿置換孔內漿液并取出所有灌漿管后，用0.5:1的水泥漿純壓30min，壓力為最大灌漿壓力，并做好灌漿記錄。

六、灌漿質量檢查

帷幕灌漿效果檢查以分析檢查孔壓水成果為主，結合鉆孔、取巖芯資料、灌漿記錄和測試成果等進行綜合評定。檢查孔數量為灌漿孔總數的10%，一個單元工程內至少布置一個檢查孔。采用地質鉆機金剛石鉆頭進行鉆孔，鉆孔孔徑Φ76 mm。鉆孔過程中分段壓水，巖芯裝箱編號、描述、拍照、繪制鉆孔柱狀圖；終孔后按帷幕灌漿要求自下而上分段灌漿及封孔。

壓水試驗檢查在灌漿結束14d后進行，采取自上而下分段檢查，壓水壓力為該段最大灌漿壓力的80%。

帷幕灌漿壓水試驗結果表明：混凝土與基巖接觸段及其下一段的合格率為100%，再以下各段的合格率為90%以上，灌漿質量可認為合格。

七、結語

旺村水利樞紐防滲工程經帷幕灌漿處理后，下層灌漿洞洞壁基本保持干燥，未發現有嚴重的滲水現象，灌漿質量較好。為提前蓄水、按時發電作出了應有貢獻。

參考文獻

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作者簡介：趙改名，男，廣東省源天工程公司工程師，研究方向：水利建筑。