橙子溝水電站調壓井固結灌漿施工技術

劉桃紅　張瞳

摘 要：文章詳細介紹了甘肅省白龍江橙子溝水電站引水隧洞調壓井襯砌后，出于進度、安全原因，將原設計方案進行優化，將原設計的垂直井壁固結灌漿改為豎直方向環繞井壁固結灌漿，采用自上而下分段深孔固結灌漿方法進行施工，成功解決了進度、安全等施工難題，對以后類似工程施工有很好的借鑒作用。

關鍵詞：調壓井；固結灌漿；技術研究

1 工程概況

甘肅省白龍江橙子溝水電站位于江甘肅省隴南市境內，是白龍江干流上水電梯級開發規劃的第15級電站，壩址位于武都宗家壩村下游300m處，壩址、廠址左岸有212國道公路通過，對外交通便利。橙子溝水電站為徑流引水式電站，樞紐工程主要任務是發電，水庫正常蓄水位891.50m，壩頂高程895.50m，最大壩高19m，電站設計水頭50.4m，設計引用流量259.50m3/s，電站總裝機容量115MW，多年平均發電量4.6288億kW.h，年利用小時數4025h。

本工程調壓井中心位于引17+204.91m，為阻抗式調壓井，總高度為83.2m。調壓井井頂出露，井頂平臺高程920.00m，調壓井底板高程836.80m，最高涌浪水位918.40m，最低涌波水位861.48m。

調壓井段巖層呈單斜構造，巖層產狀為NW270～300°NE∠45～80°，出露規模較大的結構面為層間擠壓帶；裂隙結構面較發育。調壓井壁結構面較發育，以層面裂隙為主，其它三組結構規模不大，又受層面結構的控制和制約，不易形成規模較大的不利組合體，對裂隙密集發育部位和小型不穩定塊體需采取必要的錨固措施。調壓井采用鋼筋混凝土襯砌，同時采用固結灌漿方式補強和防滲，襯砌厚度為1.5m、1.0m。

2 施工難點及對策

橙子溝水電站調壓井主要為固結灌漿，根據原施工進度安排，固結灌漿是隨著混凝土澆筑灌漿作業逐層進行，在井口擇較寬敞部位設集中制漿站，通過管路輸送至井內施灌。但是實際情況是調壓井已全部澆筑完成，調壓井總高度為83.2m，井內固結灌漿施工時需要搭設80多米的腳手架，施工中存在嚴重的安全隱患，同時腳手架的搭設需要投入大量的人力和物力，對施工的總進度計劃也有較大影響。因此為加快工程進度、降低安全風險，經各方協商將原固結灌漿布置方案進行優化，采用自上而下分段深孔固結灌漿方法進行施工，將原設計的垂直井壁固結灌漿改為豎直方向環繞井壁固結灌漿。

優化方案采用井外深孔固結灌漿施工，在調壓井？犖921.5m平臺上距襯砌混凝土邊緣1.5m處布置一圈深孔固結灌漿孔，考慮到井內徑上下不同鉆孔時需設計斜孔鉆進，以保證有效的灌漿范圍，開孔角度為以調壓井中心線為基準偏斜6度，單孔孔深85.5m，共布置72個灌漿孔，共布設深孔固結灌漿6156m。

3 深孔固結灌漿施工技術

3.1 施工工藝流程

調壓井深孔固結灌漿按設計要求分兩序進行鉆孔，按分序加密的原則進行，先施工I序孔，后施工II序孔。

單孔灌漿采用自上而下分段卡塞灌漿法，具體施工工藝流程如下：鉆機校平固定→Φ60mm金剛石鉆頭鉆進→鉆進第一段→裂隙沖洗→簡易壓水→第一段卡塞灌漿→鉆進第二段→裂隙沖洗→簡易壓水→第二段灌漿→……→重復以下孔段至終孔段→封孔。

3.2 鉆孔施工

深孔固結灌漿鉆孔采用XY-2型回轉鉆機造孔，開鉆前先校平鉆機，確保鉆機平整穩固，開孔孔徑Φ60mm，孔位偏差不大于10cm。開孔時采用慢速、低壓鉆進。

在鉆孔過程中，應嚴格控制孔斜，孔斜應符合技術要求的規定，現場控制孔斜措施如下：

鉆孔前，安裝鉆機平正穩固；鉆機立軸方向應與設計孔向一致。使用帶扶正器的長鉆具，在鉆進過程中，應經常校測鉆機立軸方向是否與設計孔向一致，每隔10m測量孔斜，發現偏斜超過設計要求及時采取補救措施。

3.3 鉆孔沖洗和壓水試驗

灌漿孔均需進行沖洗，孔壁沖洗采用導管通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法，沖洗壓力可采用80%的灌漿壓力，壓力超過1MPa時，采用1MPa；裂隙沖洗可結合簡易壓水進行，裂隙沖洗沖至回水澄清，孔內殘存的沉積物厚度不得超過20cm。

固結灌漿孔灌漿前的壓水試驗在裂隙沖洗后進行，試驗孔的數量不少于灌漿總孔數的5%，其余孔段結合裂隙沖洗進行簡易壓水。簡易壓水試驗，壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa時，壓水20min，每隔5min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率q表示，單位為Lu。

3.4 灌漿壓力要求

孔口灌漿壓力計算：p=p0-ρgh

式中：p-孔口灌漿壓力，MPa；p0-灌漿全壓力，MPa；ρ-漿液比重，g/cm3；g-重力加速度，N/kg；h-灌漿段深度，m。

灌漿全壓力采用表所列壓力值。

3.5 分段灌漿施工

灌漿采用分段施工，第一段深入巖石5m，以下每段段長均為5.0m，終孔段不宜大于7m。根據孔深深度單孔劃分為17段，最后一段5.5m，自上而下卡塞分段灌漿時，下一段的卡塞位置必須設置在已灌段下部50cm以上防止繞塞。

漿液水灰比采用3、2、1、0.6（或0.5）四個比級，漿液變換條件遵循由稀到濃逐級變換，當灌漿壓力不變，注入率持續減少或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力及注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一級灌注。當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，立即查明原因，隨時調整，采取相應的措施處理。灌漿過程中，每隔一定時間測定漿液比重，灌漿結束時亦應測定漿液比重，并做出記錄。當采用最大濃度漿液施灌，注入量很大而不見減少時，經監理工程師同意可采用間歇灌漿法，同時考慮加砂，如因加入摻合料而使注入量突減，則停止使用摻合料。

固結灌漿在規定壓力下，當注入率不大于1.0L/min時，繼續灌注30min，灌漿即可結束。當長期達不到結束標準時，報請監理人共同研究處理措施。

3.6 封孔灌漿

采用壓力灌漿封孔法封孔。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用灌漿管后用為水泥漿純壓5min，壓力為最大灌漿壓力的80%。

4 結束語

橙子溝水電站調壓井采用優化后深孔固結灌漿方案施工完成后，按深孔固結灌漿孔數5%的比例布設質量檢查孔4個，單點法壓水試驗68段，均符合灌后基巖透水率≤5Lu的質量檢查標準。采用優化后的施工方案成功解決了進度、安全等施工難題，對以后類似工程施工有很好的借鑒作用。