試論防滲灌漿在水利水電工程中的應用

高雪冰

摘 要：當前在我國一些條件復雜的大中型水利水電項目中普遍應用了防滲帷幕地基處理方法，如河北豐寧水電站和貴州烏江渡水電站。本文重點對上述水電站在從事相關項目中實施防滲灌漿工程所采用的灌漿方法進行了闡述，其中的包括“常壓灌漿法”、“孔口封閉高壓灌漿法”等方法，還包括帕幕灌漿工程的組織管理、技術管理、質量管理等，以及灌漿施工中所遇到的相關問題，尤其關于石灰巖地區溶洞的技術處理措施及灌漿效果。

關鍵詞：防滲灌漿 水利水利工程 常壓灌漿法

隨著經濟的發展，國家對水利水電事業的發展重視程度日益提高，在水電領域的投資也越來越多，水電建設規模也日益擴大。而在水電工程及水庫項目中，防滲工程占有極為重要的地位，直接影響著電站和水庫的安全穩定運行，因此政府部門、業主、監理部門、設計部門和施工單位越來越關注防滲工程。對水電工程來說，防滲灌漿技術具有很多優點，如只需少量投資、適用性強、效果較好、不受干擾、可以保證施工工期，因此在水利水電行業得到了普遍推廣。

1.豐寧水電站施工中采用的常壓灌漿法

1.1工程概況

河北的豐寧水電站位于灤河上游，在豐寧縣城北面57公里處，北京在其南面約240公里處，此處距離京通鐵路大約90公里，在施工區設置了簡易公路同111國道相連，具備了交通便利的條件。豐寧電站樞紐工程由攔河壩、導流洞、引水隧洞、溢洪道、廠房等項目組成，攔河壩上流域面積達到10202平方千米，水壩高度達到35米，蓄水水位能夠達1050米，裝機容量20MW，水庫容量0.72億m3，該項樞紐以發電為主，并兼具旅游、養殖以及灌溉等功能，是河北省內的一座中型水庫。依據設計標準此水電站在水庫進行蓄水之前，需要采取帷幕技術及固結灌漿技術對混凝土面板砂礫石壩展開施工。

1.2水文及工程地質條件

據為施工提供的地質勘察報告顯示，豐寧水庫大壩的水位為1017.3m，每年雨季來臨時水位可以達到1018.6m。河谷中大壩的斷面形狀呈非對稱“U”形，谷底高程l020m，大壩寬度200～250米之間。大壩左岸山勢較陡，巖石較多，在大壩河岸為I級階地。

2.灌漿質量管理成功經驗

2.1在質量控制方面采取的措施

進行灌漿施工對技術要求較高，灌漿工程又具有隱蔽性的特點，所以進行大壩帷幕灌漿施工首要的是施工的組織和工藝的設計，設計應滿足監理人的要求。要求施工開始前要制訂嚴格的質量控制辦法，全部依據規程規范和技術要求進行；實際施工過程中全部落實“三級檢查制度”和“驗收”制度，施工人員應具有多年的經驗，施工中質量監督人員實行二十四小時跟蹤檢查，嚴格控制鉆孔、沖洗、壓水和灌漿等環節質量，依據一定操作規范進行施工保證灌漿質量；利用嚴格控制施工全過程完善施工策略，實際施工要與技術標準、文件內容完全符合以確保灌漿質量。

具體操作如下：①依據技術標準與規程規范，確定質量控制重點，并將其發給不同施工單位并監督其嚴格執行；②認真開展自檢與初檢，設置專職質量管理員對各質量控制點進行全過程監督檢查，同時做好檢查記錄工作，如發現施工過程中出現質量問題，則需立即指出并責令其利用一定時間重復建設，爭取在質量問題剛剛出現時就將其消除。③要依據有關規定嚴格檢查各種儀器、儀表和水泥的質量情況，依據設計要求選擇應用不同壓力表、比重計等儀器，保證測量結果的準確性。④三檢和監理具有依據技術標準和文件要求檢查驗收鉆孔、洗孔和壓水、終孔灌漿全過程的責任。⑤要隨時做好各種記錄工作，重視交接班工作的重要性。

2.2灌漿成果統計

與復雜的灌漿資料相比，灌漿成果統計所依據的資料則相對來說較為簡單，也就是對應的原始資料。統計帷幕灌漿與統計固結灌漿使用內容相同的統計表，統計表包括灌漿成果、分序統計、各次序孔灌漿成果、工程完成狀況、帷幕測斜成果、檢查孔及其壓水試驗成果等內容統計表。統計過程可應用Excel軟件，以最大限度降低技術人員的統計工作量。采取統一的統計表格式、編輯計算公式、設置不同工作表之間的鏈接、復制和管理等環節，將原來要進行數十項數據的輸入以及上百次計算相比，其工作量得到簡化，輸入若干個原始數據就可以完成全部計算，有效提高了工作效率。

在處理灌漿資料時雖然應用了計算機技術，有效降低了工程技術人員的工作量，但統計和制圖工作依然非常艱巨，要求專職人員利用大量時間迅速處理帷幕灌漿施工工藝數據。在工程施工中上交資料同工程竣工的時間不存在太長間隔，所以不可能在施工結束后再做統計和進行繪圖，技術人員開展統計工作與繪圖應同工程保持同步，灌漿孔工程結束時，要求統計資料工作也應基本結束。

3.烏江水電站擴機項目中的采用的“孔口封閉高壓灌漿法”

3.1工程概況

烏江渡水電站進行的擴機工程建設，其總裝機容量為2×250MW，將廠房設計為地下模式，設計的引水發電機組處于壩下左岸山體內，為了保證擴機工程地下廠房的安全性，要做好防止烏江河水和巖溶地下水的侵蝕，要求將防滲帷幕設置在地下廠房的上下游位置：在山體內側設置上游帷幕，設置為兩層，分別在高程680米和640米兩層灌漿廊道內；下游帷幕處于680米高程的公路上；所設計的地下廠房配置的防滲系統由上下游帷幕和大壩防滲帷幕，以及九級灘頁巖所組成。

在進行防滲帷幕施工前，要先進行先導孔的施工，通過巖芯進行壓水試驗，CT掃描也必不可少。在經過上述過程后，可準確把握灌漿帷幕線施工的地質條件。設計的高程680米的灌漿廊道以及地下廠房下游高程680米公路先導孔位于兩排灌漿孔的中軸線之上，設計的先導孔間距60米；高程640米灌漿廊道內的先導孔位于地下廠房下游排帷幕的軸線之上，先導孔位于地下廚房下游排的I序孔中，設計先導孔間距為60米。

3.2施工采用的工藝

對帷幕灌漿孔實施灌注，第一段應用的灌注方法為“阻塞灌漿法”，封閉應用的方法是運用機械擠壓式膠球塞，使其處在基巖面的上部。第二段和下面不同段進行灌注時采取的方法是“孔口封閉灌漿法”，選擇孔口封閉器進行封閉，要確保灌漿管能夠于孔口封閉器的中心進行轉動與升降，并且不出現漏漿。為確保灌漿管于灌漿孔之內不會被水泥漿所凝固，就要對灌漿管進行定時轉動和定時升降，灌漿管應下探至孔底0.5m范圍內。

3.2.1對孔口管的施工

水電站的地下廠房上游防滲帷幕工程，應于廊道內鉆孔，保持鉆孔到基巖面2米，采取阻塞法做第一段孔內灌漿，灌漿結束后將孔口管進行置入；水電站地下廠房下游公路防滲帷幕工程，應使鉆孔位于高程670米，灌漿結束將孔口鋼管進行置入。確保孔口管位于孔口上方10cm處，并備有絲扣，向孔內注進0.5：1水泥漿，若孔口管與孔壁間的水泥漿呈現同樣濃度，應立即導正孔口管，凝結三天后，才能進行第二段的鉆灌。

3.2.2鉆孔

（1）利用氣動潛孔鉆機配合CIR90型潛于山中擊器氣動沖擊回轉鉆進地下廠房下游公路防滲帷幕高程超過 670.00m的巖體，要求開孔直徑為75mm；對防滲帷幕高程不足670.00m巖體鉆孔，以及對地下廠房上游的防滲帷幕廊道內鉆孔，可采取回轉式地質鉆機，同時配備金剛石鉆頭，鉆孔的開孔直徑和終孔直徑分別為75mm和59mm。

（2）依據施工次序進行灌漿孔的施鉆，依據順序分段施工。保證鉆孔孔位偏差在10厘米內，在孔深達到20米時，每鉆進5米就需調校鉆機一次；孔深達到20米以下時每鉆進10米調校鉆機一次，這樣做的目的是為了保證鉆孔的方向正確。

（3）對全部灌漿孔要檢測斜度，在孔深達到20米以上時每5米測量一次，孔深在20米以下時每10米測量一次，實際施工過程中要定期檢查鉆機的穩固情況、鉆機立軸的垂直度、同時依據傾斜的檢測情況利用加長粗徑鉆具、準確控制鉆進壓力等辦法防止出現鉆孔傾斜情況。如果鉆孔傾斜情況超過標準則需立即進行糾偏。

（4）灌漿孔處在高程為680m640m灌漿廊道之間，要求灌漿孔應至高程640m灌漿廊巡頂板上3m，此外，對高程640m的灌漿廊道和對水電站地下廠房下游公路帷幕設置灌漿孔，須達到九級灘頁巖以下5m深度。

參考文獻：

[1]梁建柏.水利水電工程灌漿施工技術與質量控制措施分析[J].Chinas Foreign Trade. 2011（14）.

[2]盧學強.淺談天雹水庫帷幕灌漿施工技術[J].技術與市場. 2011（08）.

[3]蔡光榮.論新形勢下如何加強水利水電工程的施工質量控制[J].經營管理者. 2010（07）.