臺山核電淡水水源工程埡口帷幕灌漿試驗與成果分析

【摘 要】臺山核電淡水水源工程大壩埡口地質條件較差，采用帷幕灌漿對全風化或強風化巖層進行處理以滿足水庫防滲要求。本文重點介紹了深覆蓋層下全風化或強風化基巖帷幕灌漿試驗的目的、試驗方案設計、工藝流程、試驗實施、特殊情況處理、試驗成果分析及其效果檢查，為全風化或強風化基巖帷幕灌槳施工積累了經驗，可供同類大型工程帷幕灌漿時參考。

【關健詞】新松水庫；帷幕灌槳；試驗與分析

1 工程概況

廣東省臺山核電淡水水源工程新松水庫位于臺山市赤溪鎮的曹沖河，壩址位于曹沖河下游新松村附近，是臺山核電廠工程的配套工程，主要任務是為臺山核電廠提供淡水。通過在曹沖河興建新松水庫，用輸水管道將淡水輸送至核電廠，年供核電淡水量900萬msup3;。新松水庫正常水位45.8m，死水位25.3m，總庫容1710萬msup3;，調節庫容1100萬msup3;。

本工程屬Ⅰ等大(1)型工程。工程建筑物包括碾壓混凝土重力壩、輸水管線及進庫道路三部分：大壩壩頂高程51.0m，最大壩高54.0m，由擋水壩、溢流壩和放水底孔組成；輸水管線總長4613m，由2954m長的隧洞和1659m長的淺埋段管線組成；進庫道路總長3702m，設計標準為四級公路，設兩車道，路面寬6.0m。

新松水庫埡口位于右岸深灣坳，地層巖性主要為殘坡積土和花崗巖，其中花崗巖全、強風化層分布廣，其厚度分別為16.2m～21.65m和11.9m～41.9m，屬中等透水層。由于該處地下水位較低，在正常蓄水位情況下存在滲漏的可能。

本工程中，帷幕灌漿技術得到了充分的利用，在大壩基巖和埡口處采用帷幕灌漿增強基巖的抗滲能力，經蓄水后檢測，滿足設計防滲要求。在此，著重介紹帷幕灌漿在全風化或強風化地基試驗施工技術、施工過程中碰到的一些問題和處理方法以及取得的成果。

2 帷幕灌漿試驗

2.1 試驗的目的

臺山核電站淡水水源工程新松水庫埡口處地形低矮，山體單薄，地質條件復雜，風化層深厚，存在球狀風化現象。各巖土層滲透系數差異性大，多屬中等透水層，不能滿足水庫防滲要求，需進行帷幕灌漿。施工前，通過大量的壓水試驗和灌漿進一步查明各巖土層的滲透性及裂隙連通情況，對比前期地勘成果，為進一步優化設計提供依據，同時確定灌漿范圍、施工工藝和技術參數等。

2.2 試驗方案設計

帷幕灌漿試驗選在埡口防滲灌漿中心線進行。在Ⅰ序孔當中選取三個先導孔（YK-9、YK-17、YK-25）作為試驗孔，孔距16m。試驗段長按規范要求：即第一段為2m，往下每段各為5m。簡易壓水試驗壓力在基巖面以下30m之內取0.5MPa，大于30m取0.8MPa，最大不能超過 1MPa。灌漿壓力第一段取0.5MPa，第二段取0.7MPa，依此類推，以下各段加0.2MPa，最大不能超過2MPa。試驗開始高程為49m，終止在相對隔水層頂板（3Lu線）以下5m附近。檢查孔計劃布置1個。

2.3 工藝流程

灌漿施工工藝:施工準備→孔位放樣→鉆機定位→覆蓋層鉆孔→下孔口管→注漿埋管→待凝48-72h→鉆進第一段→第一段灌漿→鉆灌以下各段→終孔驗收→終孔段灌漿→封孔【1】。

檢查孔壓水試驗在帷幕灌漿結束14d后進行， 覆蓋層先施工并埋設孔口管。

檢查孔施工工藝:施工準備→孔位放樣→鉆機定位→覆蓋層鉆孔→下孔口管→注漿埋管→待凝48-72h→鉆進第一段→第一段壓水→鉆以下各段……→終孔驗收→終孔段壓水→全孔式灌漿封孔。

2.4 鉆孔

2.4.1 覆蓋層鉆孔。采用150型回轉鉆機、金剛石鉆頭鉆進，鉆孔開孔直徑為φ91~75mm。

2.4.2 埋設護壁管。覆蓋層鉆進結束后下孔口管，再從孔口管內灌注水泥稠漿， 并待凝48-72h。

2.4.3 基巖鉆孔?；鶐r層為全風化地層、強風化地層和弱風化層。在埋設護壁管并待凝48-72h后， 采用不小于設計要求φ46mm的金剛石鉆頭清水鉆進。

2.5 灌漿

2.5.1 灌漿方法

本灌漿試驗采用“孔口封閉孔內循環灌漿”方法，所有灌漿段深度均小于10m，故按單段施工。

2.5.2 灌漿壓力

灌漿壓力：第一段為0.5MPa， 第二段為0.7MPa，孔底最大為2MPa。灌漿壓力最終通過試驗確定，以不抬動巖體為準。

（1）注入率與最大灌漿壓力的控制

帷幕灌漿時應盡快達到設計壓力，遇到注入率較大時則采用分級升壓或間歇升壓法灌注，使灌漿壓力與注入率相適應，主帷幕與封閉帷幕的升壓速率分別按下表規定控制。

封閉帷幕灌漿注入率與最大壓力關系控制表

注入率（L/min）＞5050~10＜10

最大壓力（Mpa）0.50.5~1.0設計規定壓力值

（2）遇有涌水的灌漿孔段采用的實際灌漿壓力：P=設計壓力+涌水壓力。灌漿結束后屏漿1h，取出射漿管并向孔內注滿水泥漿液進行孔口封閉待凝，閉漿時間規定為：P涌水＜0.1Mpa或單耗＜20kg/m時待凝12h；P涌水＞0.1Mpa或單耗＞20kg/m時待凝24h。待凝后掃孔到孔底未發現涌水則可鉆灌下一段，如仍發現有涌水則進行復灌、待凝處理。

（3）灌漿過程中應經常轉動和上下活動射漿管，保持回漿管有15L/min以上的回漿量。

2.5.3 灌漿材料

帷幕灌漿材料主要采用（42.5R）普通硅酸鹽水泥。灌漿用水可采用干凈河水。

2.5.4 漿液變換

灌注漿液濃度按先稀后濃、逐級變換的原則進行。

灌漿漿液應由稀至濃逐級變換。漿液水灰比可采用5：1，3：1，2：1，1：1，0.8：1，0.5：1六個比級，起灌水灰比為5：1【2】。漿液變換原則如下：

（1）當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。

（2）當某級漿液注入量已達300L以上，或灌漿時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級水灰比。

（3）當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。

當孔段吸漿量大于吸水量或壓力突然下降時，應檢查其原因，并做處理，再繼續灌漿。如吸漿量突然降低，應改用稀1～2級的漿，以防被堵塞。

2.5.5 灌漿結束

帷幕灌漿各灌漿段的結束條件為:采用自上而下分段灌漿法時在灌漿段最大設計壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續灌注60min，可結束灌漿。采用自下而上分段灌漿法時，在該灌漿段最大設計壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續灌注30min，可結束灌漿。

2.5.6 封孔

帷幕灌漿全孔灌漿結束后用水灰比為0.5：1的濃漿進行封孔，采用濃漿置換、機械壓力封孔法，壓入漿液析水后，留下的空間用M20水泥砂漿填實抹平。

2.6 特殊情況處理

2.6.1 灌漿過程中，發現冒漿、漏漿，應先查明原因，根據漏漿量的大小，進行下述方法處理。如冒漿量較小不作專門處理，按正常灌漿方式灌注至結束標準；如冒漿量較大，采取嵌縫、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法處理，必要時采取嵌縫、地表封堵方法處理。

2.6.2 灌漿過程中若發現灌漿孔串漿時，查明串通量和串通孔數、范圍，并按以下方法進行處理：

（1）當串通孔具備灌漿條件時，串通孔漏水量相近，在滿足設計壓力和正常供漿的前提下，將串通孔并聯進行灌注，分別控制灌漿壓力，防止基巖抬動，并聯灌漿孔數不超過2個；串通孔的串漿量相差懸殊時，單機同時灌注，并分別控制灌漿壓力，各自變漿，使各串通孔不發生互串現象；串通孔灌漿時，先預留排稀漿孔，采取一灌一排方式間歇性排放稀漿，排漿孔排出的漿液濃度與灌漿孔濃度一致時，將排漿孔并入串通孔進行灌漿。

（2）如串通孔不具備灌漿條件時，串通孔正在鉆孔時，立即停鉆；串漿量較小時，可在灌漿同時，在被串孔內注入清水，使水泥漿液不致充填孔內；串漿量較大時，將阻塞器塞于被串孔串漿部位上方1~2m處，對灌漿孔繼續進行灌漿，灌漿結束后立即將串通孔內的阻塞器取出，并掃孔、待凝后進行灌漿。

2.6.3 孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和涌水量，根據涌水情況，按下述措施綜合處理：

縮短灌漿段長，對涌水段單獨進行灌漿處理；相應提高灌漿壓力，具體按設計灌漿壓力+涌水壓力控制；灌漿結束后進行屏漿處理，屏漿時間不少于1h；灌后進行閉漿待凝24h；在漿液中摻加適量的速凝劑。

2.6.4 灌漿過程中若因故中斷，按以下方法處理：

（1）及早恢復灌漿，恢復灌漿采用開灌水灰比進行灌注，如注入率與中斷前相近，則改用中斷前水灰比進行灌注。

（2）若注入率與中斷前減少較多，且在短時間內停止吸漿，報告監理等有關單位研究相應的處理措施。

2.6.5 若注入率大、灌漿難以正常結束的孔段采用以下方法：

（1）暫停灌漿作業，對灌漿影響范圍內的地下洞井、陡直立坡、結構分縫等進行徹底檢查，如有串通，采取措施處理后再恢復灌漿；

（2）低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿，必要時摻加速凝劑灌注，該段經處理后待凝24h，再重新掃孔補灌。

3 灌漿試驗成果分析

3.1 灌前透水率

從表1可知， 整個試驗區平均透水率為4.74Lu，YK-9孔平均透水率為4.57Lu，YK-17孔平均透水率為6.04Lu，YK-25孔平均透水率為2.93Lu，整體山體透水率良好，呈現中間透水率高，兩邊透水率低的情況，主要是由于中間的山體較薄，且巖性較差，左邊的山體比右邊的山體?。ò凑招蛱枏淖蟮接峙帕校c地質情況相符。"

3.2 單位注人量

從表2可知， 整個試驗區平均單位注入量為67.06kg/m， YK-9孔平均單位注入量為87.95kg/m，YK-17孔平均單位注入量為67.35kg/m，YK-25孔平均單位注入量為22.9kg/m。YK-17孔比YK-9孔減少了23.40%，YK-25孔比YK-17孔減少了66.00%。試驗段地層平均單位注人量隨灌漿次序的增加而遞減，符合灌漿的一般規律。

"4 帷幕灌漿效果檢查

檢查孔壓水試驗各孔段壓水壓力和透水率見表3。由表3可知， 1個檢查孔共壓水4段， 檢查孔透水率為1.424-2.333Lu，滿足設計關于灌漿后透水率不大于3Lu的要求。經過計算分析， 灌漿前壓水透水率平均值為4.74Lu，檢查孔透水率平均值為1.92Lu。經過灌漿后巖體的透水率大大降低。

5 結尾

通過埡口帷幕灌漿試驗達到了預期的目標和對后續的施工起到了重要的指導意義。在厚覆蓋層的全風化或強風化基巖采用帷幕灌漿處理后，經壓水試驗檢查及蓄水后檢驗滿足設計防滲要求，給同類工程防滲處理提供了借鑒作用。

參考文獻：

[1]水利水電施工手冊編委會.水利水電工程施工手冊（第一卷 地基與基礎工程）.北京：中國電力出版社，2004.

[2]水利部水工程技術咨詢中心.水工建筑物水泥灌漿施工技術規范（SL62-94）.北京：中國水利水電出版社，1994.

作者簡介：

呂凱（1969-），男，本科，高級工程師，從事工程施工管理工作。