積石峽水電站孔口封閉灌漿法施工

闞興中

（中國水利水電建設工程咨詢北京公司，北京 100024）

1 工程概況

積石峽水電站位于青海省循化縣境內的黃河干流上，是黃河上游規劃的第5個大型梯級電站。右壩肩加強帷幕灌漿設計為單排帷幕，孔口高程1 857.04～1 862.35 m，孔底高程統一為1 779.00 m。共計116孔，分3序施工。

右壩肩的主要地層巖性為紫色礫巖夾薄層及條帶狀中細砂巖和紫紅色中細砂巖夾礫巖，產狀為NE13°SE∠13°，巖性軟硬相間。巖坡為一順向坡，陡傾裂隙平行巖坡發育，主要為NNW及NWW向兩組裂隙組合。該部位斷層不發育，但結構裂隙較為發育，裂隙一般寬0.1～0.5 cm，延伸十幾米至數十米，均屬硬性結構面。該部位軟弱夾層發育較少，僅揭露2條夾層，平均厚度為10 cm，分布在1 815.00～1 830.00 m高程之間。相對不透水層埋藏略淺，為50～55 m。

右壩肩加強帷幕灌漿工程的特點是：大部分帷幕線位于右岸交通洞內，路面混凝土厚度僅為30 cm，路面混凝土下為石渣回填區，石渣厚度在30 cm到2.4 m之間。由于交通洞為上、下游交通要道，無法將路面混凝土及石渣清除后實施無蓋重灌漿，只能在現有條件下采用孔口封閉灌漿法施工。

2 施工流程

（1）總體施工流程：測量放點→抬動孔施工→先導孔施工→I序孔施工→II序孔施工→檢查孔施工→清面撤鉆。

（2）單孔（灌漿孔和檢查孔）施工流程：鉆機就位→埋設地錨→鉆孔第一段 →洗孔、（壓水）→灌漿→鑲嵌孔口管→鉆孔第二段→洗孔、（壓水）→灌漿→…→ 最后一段鉆孔→洗孔、（壓水）→灌漿封孔。

3 施工方法

（1）灌漿。在孔口安裝孔口管，自上而下逐段鉆孔和灌漿，各段灌漿時都在孔口安裝孔口封閉器進行灌漿。

（2）洗孔。鉆孔各段進行孔壁沖洗和裂隙沖洗。孔壁采用大流量沖洗法，回水澄清后即進行裂隙沖洗。裂隙沖洗采用脈沖沖洗法，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若該值大于1 MPa時采用1 MPa。裂隙沖洗至回水澄清10 min后即結束。

（3）壓水。①帷幕灌漿孔灌前壓水采用單點法壓水，壓力為灌漿壓力的80%，若該值大于1 MPa采用1 MPa。②帷幕灌漿檢查孔采用五點法壓水，壓力分別為0.3、0.6、1.0、0.6 MPa和0.3 MPa。

（4） 漿液、 水與灰質量比。分為 5∶1、 3∶1、 2∶1、1∶1、 0.8∶1 和 0.5∶1 等 5 個比級。

（5）結束標準。在設計壓力下，注入率小于1 L/min時繼續灌注60～90 min即可結束。

（6）封孔。灌漿結束后，用0.5∶1的濃漿置換孔內稀漿，注漿管下至孔底，待孔口溢出濃漿后封閉孔口；用純壓式注漿法封孔，封孔壓力為4.0 MPa。當注入量小于1 L/min時繼續灌注60 min即可結束。24 h后用同樣方法進行二次機械封孔；48 h后用人工砂漿封孔，砂漿配合比為水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5，同時，摻加水泥質量3%的膨脹劑。

（7）灌漿分段及灌漿壓力。灌漿孔自上而下6個段長依次為1、2、3、4～5、5 m和5 m，相應灌漿壓力依次為 0.2～0.5、 0.8、 1.0、 2.0～3.0、 3.0 MPa和3.0 MPa。

4 特殊情況處理措施

由于施工條件的特殊性，在灌漿過程中淺層串、冒、漏漿現象嚴重，且抬動頻繁發生。其原因主要是淺層巖石垂直向節理、裂隙發育，上部孔段在低壓下雖達到結束條件，但在后續孔段的高壓下，裂隙反復張開，致使漿液順裂隙串漏至石渣回填區，且不易被及時發現，無法進行封堵處理，致使灌漿量大且難于結束。針對上述情況，采取了以下措施：

（1）在帷幕線兩側各1 m增加深度9 m的低壓帷幕灌漿孔，低壓帷幕灌漿完成后再進行主帷幕孔的施工；同時，將孔口管加長至入巖8 m，將孔口管以下的第一段（即原第二段）灌漿壓力由0.8 MPa減小至0.6 MPa。

（2）根據孔口封閉灌漿法和自上而下分段灌漿法的機理，將兩種方法結合施工。即對采取（1）措施后仍未取得理想效果的孔段，根據灌漿記錄，選擇一巖石完整的孔段下入水壓式灌漿塞，灌漿塞深度視處理效果而定。為避免發生繞塞返漿現象，此后后繼孔段灌漿時灌漿塞均下在同一位置。

采用上述處理措施后，淺層串冒漏現象基本杜絕，所有孔段基本都能達到正常結束條件，且未發生繞塞返漿情況，施工效率大大提高。

5 質量控制標準

Ⅰ序孔平均單耗893.57 kg/m；Ⅱ序孔平均單耗673.19 kg/m；Ⅲ序孔平均單耗392.39 kg/m。檢查孔壓水均滿足設計透水率不大于3 Lu的要求。

6 幾點建議

（1）根據具體情況適當縮短灌漿結束階段持續時間，以提高施工效率。DL/T 5148—2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》灌漿結束條件為 “在該灌漿段最大設計壓力下，注入率不大于1 L/min,繼續灌注60～90 min方可結束灌漿”。本條文沒有考慮孔段的漿液注入情況，缺乏針對性和差別性。在灌漿施工中，有許多孔段不吸漿（特別是II、III序孔），其灌漿結束階段的持續時間完全可以縮短，甚至省略。

（2）灌漿結束階段的主要目的是對已注入裂隙中的漿液實施壓力泌水，加速凝結，與漿液在孔內是否循環無關。建議對于可能發生鑄管事故的孔段，如深孔、高灌漿壓力、注入率和注入量大、以濃漿結束的孔段，從灌漿進入結束階段起，就上提灌漿管到孔口，或提離孔底一定高度，全孔或部分孔段改為純壓式灌漿，持續灌注直至結束。

（3）DL/T 5148—2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》6.7.1款規定： “孔口封閉灌漿法適用于高壓水泥灌漿，小于3 MPa的灌漿工程可參照使用”。本款條文過于含糊，實際操作中各方認識無法統一，致使目前許多低壓、淺孔固結灌漿也開始使用孔口封閉灌漿法。由于低壓、淺孔固結灌漿段數較少，采用孔口封閉灌漿法后，每段均為全孔灌注，自第二段開始實際灌注段長均大于6 m，與規范中“段長大于6 m的孔宜分段灌注”的要求矛盾，對灌漿質量的影響尚無定論。建議規范中明確小于3 MPa的灌漿工程使用孔口封閉灌漿法的要求及條件。

（4）DL/T 5148—2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》中的自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法、孔口封閉灌漿法均為獨立的施工方法，要求上多有不同。如在孔口封閉灌漿法、自上而下分段灌漿法的灌后待凝和結束條件方面，孔口封閉灌漿法要求為 “灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1 L/min后繼續灌注60～90 min可結束灌漿”、“每段灌漿結束后可不待凝”；自上而下分段灌漿法要求為 “灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1 L/min后繼續灌注60 min可結束灌漿”、 “各灌漿段灌漿結束后一般可不待凝，但在灌前涌水、灌后返漿或遇地質條件復雜情況，則宜待凝”。依據灌漿原理進行分析，在工程需要時，完全可以將孔口封閉灌漿法的上述要求移植到自上而下分段灌漿法上。因此，建議規范應在充分分析各施工方法機制、原理的基礎上，加強各施工方法間的對比、分析，以做到取長補短、互為所用，這樣可以為現場施工處理具體問題時提供更多選擇，進一步提高灌漿施工的效率和經濟性。

（5）灌漿全部為隱蔽工程，雖然可通過先導孔對地質情況進行預判、核對及補充，但由于先導孔數量較少且受芯樣獲取率的限制，仍無法準確判定底部地質條件，尤其是地質條件較差、灌漿異常情況較多時，此時幾乎全部是根據表象估測底部地質情況采取處理措施。由于采取的處理措施針對性較差，往往要先后采取多種措施才能使灌漿正常結束，既造成了大量的浪費，又大大降低了施工效率。鑒于目前孔內攝像技術已較為成熟，且在國內灌漿工程中已有成功應用的先例，建議規范中增加使用孔內攝像技術的要求，以便施工中能及時掌握灌漿異常情況孔段的地質特征，采取有針對性的處理措施。

7 結 語

（1）孔口封閉灌漿法是我國獨創的灌漿施工方法，產生于我國灌漿機具相對落后的歷史背景和歷史條件下。目前，我國灌漿機具性能取得了巨大的進步，在有條件采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法實施高壓灌漿的情況下，只有在對孔口封閉灌漿法有了系統、全面的認識，才能針對具體情況和具體問題，靈活選擇合適的施工方法。

（2）DL/T 5148—2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》自2002年5月1日實施至今已近10年，灌漿規范中關于孔口封閉灌漿法施工環節的若干不合理、不完善的規定，應當在總結近10年孔口封閉灌漿法施工經驗的基礎上，結合科技的進步加以修改，取其他方法之所長，做到與時俱進，以有利于孔口封閉灌漿法的完善和提高。

（3）目前，國內研制出的氣壓式高壓灌漿塞在三峽永久船閘工程中已得到了成功的應用，其灌漿壓力可達7 MPa，只需3人操作，15 min左右即可完成下塞或起塞工序，每個灌漿塞可重復使用600多次。在此情況下，已能較易采用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法實施高壓灌漿，孔口封閉灌漿法存在的缺陷、不適宜解決的特殊情況及問題可通過其他方法予以彌補、解決。因此，任何一個工程的灌漿施工不應僅局限于一種方法，而應提高其綜合性。