錦屏一級水電站右岸河床壩段壩基固結灌漿施工優化

魯運河 楊友山 李曉勇 姚志強

（中國葛洲壩集團股份有限公司錦屏一級水電站大壩右岸工程項目部 四川 西昌 615000）

1 右岸河床地質情況概述

錦屏一級水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣交界的雅礱江干流上，是雅礱江水能資源最富集的中、下游河段五級水電開發中的第一級水電站。

右岸河床14#～16#壩段壩基巖性為第二段第3層，淺灰～灰色，厚～巨厚層條紋狀大理巖夾深灰色互層狀大理巖，以微風化～新鮮為主，產狀N40°～60°E，NW∠20°～35°。同時煌斑巖脈出露于EL.1600m～1583m，斜貫建基面，出露寬度1.0m～2.0m，弱～強風化為主，少部分微風化，產狀N50°～55°E，SE∠75°～80°。該部位主要地質缺陷包括煌斑巖脈、斷層破碎帶（f18及f18-1斷層、fRC1斷層、fRC2斷層）、溶蝕裂隙（KL21、KL23、KL24）等三類。另根據壩基巖體質量分級標準，右岸河床壩段壩基巖體質量以Ⅲ1級為主，Ⅱ級巖體位于上游側弱卸荷線以內，Ⅳ1級巖體為煌斑巖脈，呈帶狀分布，Ⅴ1級巖體沿f18斷層破碎帶分布。

2 壩基固結灌漿施工方案及優化

2.1 壩基固結灌漿施工方案

右岸河床壩段壩基固結灌漿原設計采用有混凝土蓋重的灌漿，應在蓋重高度滿足要求，且混凝土達到50%設計強度后，在混凝土倉面上鉆孔灌漿。灌漿實施時要求混凝土蓋重厚度≥7.5m，相鄰壩段澆筑高度≥6.0m。Ⅰ序孔、Ⅱ序孔采用自上而下分段卡塞灌漿，Ⅲ序孔可采用自下而上段段卡塞灌漿法。

表1 無蓋重固結灌漿分段及壓力使用表

2.2 壩基固結灌漿方案優化

溫控計算及無蓋重灌漿試驗表明，有蓋重灌漿將造成混凝土澆筑層長間歇，大壩混凝土開裂風險極大。同時，河床壩段為Ⅱ級和Ⅲ1級巖體，根據目前監測情況，由地應力引起的壩基回彈變形不明顯，河床壩段具備無蓋重灌漿條件，故對壩基固結灌漿設計方案進行優化。優化方法為：河床14#～16#壩段（除第一塊先澆壩段）基礎范圍內的固結灌漿采用無蓋重施工，力爭在壩體混凝土澆筑之前完成；在混凝土滿足有蓋重灌漿條件后，再在混凝土倉面上鉆孔對基巖淺表5m進行有蓋重加強灌漿。首澆塊在壩體混凝土澆筑之前，盡可能多地完成河床第一塊先澆壩段壩基的Ⅰ序、Ⅱ序和Ⅲ序無蓋重灌漿；未完成的部分孔在混凝土澆筑滿足蓋重厚度要求時，再在混凝土上鉆孔進行有蓋重灌漿。

3 壩基固結灌漿施工

在河床壩段首倉混凝土澆筑前，于2009年9月2日至20日完成了河床14#壩段溶蝕裂隙及小斷層灌漿，2009年9月25日正式開始壩基固結灌漿施工。截止2010年3月18日完成河床14#～16#壩段固結灌漿施工。

3.1 灌漿材料

水泥采用峨勝牌42.5級普通硅酸鹽水泥，減水劑采用江蘇博特新材料有限公司生產的JM-PCA羧酸類緩凝高效減水劑，經試驗水泥、減水劑及水泥漿液各項指標均滿足設計要求。

3.2 施工程序

河床壩段固結灌漿施工程序：無蓋重灌漿→未完成無蓋重灌漿的作有蓋重灌漿→無蓋重灌漿質量檢查→淺層加強灌漿→加強灌漿檢查→不合格檢查孔補強灌漿→補強檢查。

3.3 壩基固結灌漿設計參數

壩基固結灌漿一般按方格形式布孔，間排距均為3.0m。0～6m加強灌漿孔布置在無蓋重灌漿矩形布孔中間。在有明顯地質缺陷部位（如河床15#壩段、16#壩段溶蝕裂隙部位）按間排距2.0m布孔。

河床壩段壩區鉆孔方向豎直向下，上游發散孔孔位以現場放樣為主，頂角范圍3.9°～20°。建基面灌漿區和建基面外擴大灌漿區（壩踵外延伸10m、壩趾至貼腳）主要為B區，固結灌漿孔孔深25m，加強灌漿孔孔深為6.0m。

無蓋重固結灌漿分段及壓力使用如表1所示。

3.4 灌漿方法

壩基固結灌漿孔分三序逐序加密灌漿施工。灌前測試孔利用固結灌漿Ⅰ序孔，采用自上而下分段鉆孔，自下而上分段灌漿法；一般的Ⅰ序灌漿孔采用自上而下分段鉆孔、分段灌漿；Ⅱ序、Ⅲ序孔采用一次性成孔，自下而上分段灌漿的灌漿方法。

3.5 鉆孔

一般灌漿孔采用TYQZJ100D、KSZ100型潛孔鉆或CM351高風壓潛孔鉆、XY-2型巖芯鉆鉆孔，孔徑76mm～91mm。鉆孔測斜采用Kxp-1型測斜儀，終孔孔斜率按不大于2.5%控制。

3.6 壓水試驗

各灌漿孔在壓水試驗前均采用高低壓力水脈動沖洗。無蓋重固結灌漿在Ⅱ級、Ⅲ1級巖體中Ⅰ序孔采用自上而下分段簡易壓水；Ⅱ、Ⅲ序孔及其他一次成孔、自下而上分段灌漿的鉆孔僅在終孔段作簡易壓水；灌前、灌后物探檢測孔采用自上而下、單點法、分段壓水試驗。

3.7 灌漿結束標準及封孔

在孔段規定灌漿壓力下，當注入率不大于1L/min，采用自上而下分段灌漿時繼續灌注60min結束灌漿，采用自下而上分段灌漿時繼續灌注30min結束灌漿。

有灌漿孔均采用置換和壓力灌漿法封孔。無蓋重固結灌漿封孔阻塞在孔口，壓力采用第1段灌漿壓力，灌漿時間持續60min。有蓋重固結灌漿分基巖和混凝土段分別進行封孔，基巖段采用第1段灌漿壓力，混凝土段防止表層新澆混凝土破壞，封孔壓力適當降低。

3.8 特殊情況處理

根據現場條件和灌漿情況，對串漏量較小的，采用低壓、濃漿灌注，并進行棉花嵌堵；當外漏量較大，嵌堵效果不明顯時，采用濃漿灌后待凝、掃孔復灌的方法處理。邊排封閉灌漿孔待水泥凈灌入量達到500kg/m后采用待凝復灌方式處理；中間排灌漿孔一般情況下采用不限量灌注。

4 固結灌漿成果及分析

固結灌漿在無蓋重條件下，巖體內裂隙松弛、張開，透水率較大，可灌性好；有蓋重條件下，壩基透水率較無蓋重時小，巖體透水性、可灌性較好。淺層基巖經過無蓋重低壓灌漿處理后，透水率大幅度減小，通過加強灌漿，細小裂隙進一步得到有效填充。右岸河床壩段分別在壩段上游側和下游側各布置了1個抬動變形觀測孔，采用抬動自動報警裝置進行沖洗、壓水、灌漿等帶壓作業工序全過程監測。累計監測壓水2502次，灌漿7696段次。根據灌后成果顯示，未發生抬動變形。

5 灌后效果檢查與補強處理

灌漿檢查孔在防滲帷幕中心線上下游5m范圍內共布設9孔，共壓水49段次，透水率全部小于1Lu；在5m范圍外共布設46孔，共壓水244段次，其中241段次透水率小于3Lu。只有16#壩段3個孔口段壓水不合格，不合格孔段不超過規定的150%，故滿足要求。根據取芯情況分析三個壩段灌后取芯率較灌前的都有所提高，絕大部分檢查孔鉆孔裂隙中發現水泥結石充填，且膠結較好。根據灌漿后檢查孔聲波波速檢查,發現除15#壩段在無蓋重灌漿結束后進行聲波檢測不合格，進行全面補強灌漿后檢測合格，其他壩段聲波檢測總體合格。對于局部不合格部位已進行了補強灌漿處理并重新進行檢查，結果合格。

6 結論

錦屏一級水電站右岸河床壩段壩基固結灌漿施工過程中，嚴格按照施工技術要求進行灌漿作業，灌漿成果數據真實、可靠，灌漿成果具有較好的規律性，灌后檢查孔壓水試驗成果、聲波測試成果、變模測試成果均滿足設計技術要求。由單一有蓋重灌漿方式優化為無蓋重加有蓋重方式灌漿，減少砼內鋼筋切割、設備搬遷次數、倉面污染，降低了打斷冷卻水管概率及鉆孔高精度控制要求，且在工期上比原方案節省42天，優化后效益明顯。陜西水利