坨寨左壩肩補充灌漿設計

安尊鵬

(貴州省銅仁巿水利電力勘測設計院，貴州銅仁554300)

坨寨左壩肩補充灌漿設計

安尊鵬

(貴州省銅仁巿水利電力勘測設計院，貴州銅仁554300)

印江縣坨寨電站擬建于印江縣境內壩坨河中游，距印江縣城50 km，屬壩坨河干流梯級開發規劃六級中的第三級，印江縣境內的最后一級。文章通過對印江縣坨寨電站左壩肩補充灌漿設計相關內容的討論，總結了幾點經驗，更好地掌握了灌漿設計的要點，為今后遇到相同或者類似的問題提供一定的借鑒作用。

左壩肩;補充;灌漿;設計

1 工程概況

印江縣坨寨電站擬建于印江縣境內壩坨河中游，距印江縣城50 km，屬壩坨河干流梯級開發規劃六級中的第三級，印江縣境內的最后一級。壩坨河是烏江右岸的一級支流，于沙沱渡口匯入烏江。

該電站為蓄水式電站，壩址以上集雨面積約450 km2，設計壩高51 m，正常高水位454.6 m，總庫容2 562萬m3，裝機 2×2 500 kW，設計水頭38.40 m，引用流量15.8 m3/s，河床建基面石高程403.0 m。為100#細石混凝土砌塊石拋物線拱壩。建非溢流壩段時，業主要求在設計溢流堰頂上部預留5.0 m閘門蓄水位置時，設閘提高5.0m蓄水高度。

2 灌漿方案的選擇

根據初設勘察結果和壩基、引水隧洞開挖得知，壩區兩岸山體內沿構造裂隙及斷層破碎帶存在隱蔽型溶洞，泥化夾層、溶孔、溶隙等現象。故本工程兩壩肩及壩基已作了防滲帷幕灌漿，局部壩段作了固結灌漿。

勘察設計人員根據前期勘探資料、帷幕灌漿資料及現狀現場調查結果分析提出兩種灌漿設計方案:

2.1 方案一

將左壩肩原灌漿帷幕線向山頂延伸及加密加深原帷幕灌漿孔。該方案的優點是容易形成帷幕;缺點是:

1)左岸山坡較陡，鉆孔無效進尺較大，且現有的100#鉆機無法完成造孔。

2)需要移動現有的灌漿設備系統。

3)左岸地下水與庫水難以區分，存在地下水對帷幕的影響。

2.2 方案二

在左岸沿閘頂高程1.0 m以上基本沿460.0 m高程呈直線從壩址向上游延伸。

該方案優點是:

1)施工較方便，100#鉆機能滿足本次帷幕灌漿設計施工。

2)不需要重新安裝灌漿設備系統。

3)該帷幕只截斷庫內滲漏水，對左壩肩地下水運行動態不干擾不改變。

4)灌漿材料的運輸較方便。缺點是工程量相對較大。

根據以上兩方案的比較結合業主咨詢意見，本次設計推薦方案二進行實施。

3 灌漿設計

主要包括4個方面的內容:

3.1 灌漿參數的確定

3.1.1 灌漿線

主帷幕灌漿:沿左岸460.0高程左右從壩址向上游呈直線延伸布置，上游超過溶蝕裂隙40.0 m為界，下游與大壩主帷幕線連接成整體，使正常高水位與溶蝕透水底界線閉合，在裂隙處主帷幕線上下兩側各增加一排副帷幕，分別距主帷幕線1.0 m。為增強主帷幕灌漿的可靠性，需沿J2裂隙作追蹤灌漿，且灌漿線距裂隙(J2)3.0 m。

3.1.2 灌漿深度

大壩正常高水位454.60 m，最大壩高51.0 m，根據水利水電工程地質勘察相關規范得:帷幕灌漿標準以q＜5Lu為合格，單位吸水率＞5 Lu的范圍為防滲范圍［1］。

帷幕灌漿設計深度進入河床高程(408.0 m)以下15.0～20.0 m，且q＜5Lu為帷幕底界線，設計最大孔深80.0 m，最小孔深61.0 m，

帷幕深度60.0 ～79.0 m。

追蹤灌漿:灌漿底界線以400.0 m高程為界，地表以地面線為界，防滲標準q＜5Lu為合格，設計最大孔深62.0 m，最小孔深12.0 m，

帷幕深度12.0 ～62.0 m。

3.1.3 灌漿孔排數、孔距

帷幕灌漿布設一排主帷幕二排副帷幕，追蹤灌漿布設一排，其中主帷幕及副帷幕:孔距3.0 m，排距1.0 m;追蹤灌漿孔距3.0 m。根據先導孔資料和帷幕施工過程中可在地質條件較差地段經設計方同意，可適當加密孔距和副帷幕［2］。

3.1.4 灌漿條件和灌漿壓力

帷幕灌漿:帷幕灌漿頂部高程為 459.0～461.0 m。灌漿壓力按1.5倍壩高取值，灌漿壓力值為:A 區0.5 MPa、B 區0.6 MPa、C 區0.7 MPa，若壓力表指針擺幅大時，取中值。

追蹤灌漿:灌漿高程410.0～467.0 m，灌漿壓力0.5 ～0.7 MPa。

3.1.5 灌漿段長

帷幕灌漿:采用循環式，一般段長為5～6 m，最長≤7 m，巖溶孔腔除外。先導孔中灌漿段長、栓塞、位置、管長應與壓水試驗段相對應。

追蹤灌漿:采用充填式灌漿，一般段長為5～6 m，最長≤7 m，巖溶孔腔除外。

3.2 灌漿次序

為保證灌漿質量，要求嚴格按照灌漿次序施工。

本次灌漿工程主要受汛期影響，為了在汛期前完成本次施工，故本次灌漿先進行4-4'追蹤灌漿，再進行2-2'副帷幕灌漿、3-3'主帷幕灌漿，最后進行1-1'副帷幕灌漿。施工時必須按設計說明進行分區、分序、分段進行。

帷幕灌漿高程:主帷幕高程460.0 m、副帷幕高程459.0 m、461.0 m，追蹤灌漿高程410.0 ～467.0 m。

根據有關規定帷幕灌漿必須按分序加密的原則進行。

灌漿分兩序:Ⅰ為一序灌漿孔，Ⅱ為二序灌漿孔。

施工序次:先導孔→一序孔→二序孔分序逐步加密進行。

先導孔必須按要求進行造孔，5～6 m作一次簡易壓水，連續三段q＜5Lu方能終孔。

灌漿施工時必須按造孔→沖洗→灌漿→終孔→驗收→封孔→造新孔的順序進行，鉆灌完一孔后再造新孔。

根據有關規定:已完成灌漿或正在灌漿的度區，其附近30.0 m以內不得進行爆破作業，如必須進行爆破作業，應采取減震或防震措施，并應征得設計或建設、監理部門同意。若確實需要進行的爆破作業，待爆破作業完成后，對影響部分必須進行重新按原設計灌漿［3］。

3.3 造孔與清洗

3.3.1 造孔

帷幕灌漿和追蹤灌漿均采用旋轉式鉆機，鉆頭采用金剛石或硬質合金鉆頭清水鉆進，鉆孔位置與設計位置偏差≤10 cm，因故變更孔位時，應征得設計同意，實際孔位應有記錄，孔深應符合設計要求，終孔直徑Φ=91 mm，為垂直孔。沖洗合格后方能進行灌注。全工程灌漿孔為垂直孔，孔底偏差見下表1。

表1 鉆孔偏差值允許表

3.3.2 鉆孔沖洗

帷幕灌漿和追蹤灌漿孔在灌漿前應進行沖洗，沖洗標準以回水中不見懸浮物，孔內沉砂厚度≤0.2 m。沖洗壓力為灌漿壓力的80%。

在巖溶空腔內堆積較厚黏泥堆積物時，沿帷幕線采用高壓水進行切割沖洗，高壓水壓力≥2.0 MPa，使在黏泥堆積體中切割沖洗處形成契形缺口，灌漿后形成強度較高抗滲性較強的結石塞。

3.4 灌漿

3.4.1 單位耗灰量

帷幕灌漿:基巖0.32 T/m，封孔耗灰0.025 T/m;追蹤灌漿:基巖0.4 T/m，封孔耗灰0.025 T/m。遇到特殊情況時可能會增大或減小單位耗灰量，應進行單獨計算。

3.4.2 灌注材料

帷幕灌漿采用標號≥425#的普通硅酸鹽水泥，用純水泥漿進行灌注。

追蹤灌漿采用標號≥425#的普通硅酸鹽水泥及通過直徑＜2 mm分篩后的細砂。砂灰比按1∶1充分攪拌后具有高流態、高合易性、高抗滲性的水泥砂漿進行灌注。

水泥細度的要求為通過80 μm方孔篩的篩余量≤5%;71 μm方孔篩的篩余量≤2%。不得使用未到安定期和受潮結塊的水泥。

本工程原則上不使用外加劑，如必須使用需征得設計方同意。

3.4.3 漿液變換及水灰比

灌漿漿液的濃度應由稀到濃，逐級變換。

1)當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，不得改變水灰比。

2)當某一級漿液的注入量已達300 L以上或灌注時間已達1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或不顯著時，應改濃一級。

3)當注入率＞30 L/min時，可根據具體情況越級變濃。

灌漿漿液水灰比為2∶1、1∶1、0.8∶1等 3 個比級，其中以1∶1為主要灌漿比級。在溶洞、溶隙、裂隙等地段使用0.8∶1的水灰比級為宜。

4)巖溶空腔灌漿:砂灰比按1∶1充分攪拌后具有高流態、高合易性、高抗滲性的水泥砂漿進行灌注。

5)巖溶空腔內灌注水泥砂漿時必須連續灌注直至達到要求，中途不得以任何理由間歇、停灌。

3.4.4 灌漿結束標準和封孔方法

1)自上而下分段灌注時，在設計壓力下，當注入率≤0.4 L/min時，繼續灌注60 min，或者 ＞1 L/min時，繼續灌注90 min，灌漿可結束。

2)采用自上而下分段灌漿時，灌漿孔封孔應采用“分段壓力灌漿封孔法”，封孔必須達到密實、不透水、與灌漿介質形成整體。

4 帷幕與追蹤灌漿特殊情況處理

1)灌漿過程中，發現冒漿、漏漿、應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

2)為避免串漿，該工程實行鉆灌完一個孔后再開新孔的施工方法。

3)在無地下水流動的灌段灌漿過程中，原則上不使用速凝劑。

4)灌漿栓塞、管線、閘閥、機械、動力等安裝好后，灌漿前先灌300～400 L水或5∶1左右的稀漿，以檢查灌漿設備安裝的完好性及可靠性。

5)已完成灌漿或還在灌漿的地區，其附近30 m以內不得進行爆破作業。必須進行爆破作業，應采取減震和防震措施，并應征得設計或做特殊情況的處理后，方能進行爆破作業。

6)灌漿段注入量大而難以結束時，可選用下列措施處理:①低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿;②灌注速凝漿液;③灌注混合漿液或膏狀漿液。

7)灌漿過程中如回漿變濃，可換用相同水灰比的新漿灌注，若效果不明顯，繼續灌注30 min，即可結束灌注，也不再進行復灌。

8)灌漿孔段遇特殊情況，無論采用何種措施處理，其復灌前應進行掃孔，復灌后應達到結束條件。

5 結語

綜上所述，坨寨電站在進行左壩肩補充灌漿設計中，應該充分考慮各種因素，對灌漿參數進行合理的確定。坨寨左壩肩補充灌漿設計之后，對工程的安全和穩定起到了非常重要的作用。

［1］張本華.關河水庫除險加固設計［J］.山西水利，2008(04):45-46.

［2］欒俊亮，羅強，李峙松.帷幕灌漿工程在處理壩肩繞滲中的應用［J］.水利科技與經濟，2002(02):67-68.

［3］李濤，郝學軍.西山灣水利樞紐左壩肩帷幕灌漿設計與施工［C］//中國水利學會地基與基礎工業專業委員會.2004年學術會議論文集:2004水利水電地基與基礎工程技術.北京:中國水利學會地基與基礎工業專業委員會，2004:90-91.

TV543

B

1007-7596(2014)05-0054-03

2013-11-05

安尊鵬(1975-)，男，土家族，貴州銅仁人，工程師，研究方向為水文及工程地質勘察。