試述旁多水庫基礎帷幕灌漿施工

次仁卓瑪 米瑪次仁

(1.西藏旁多水利樞紐管理局,西藏拉薩 850000;2.西藏自治區水文局那曲水文分局,西藏那曲 852000)

試述旁多水庫基礎帷幕灌漿施工

次仁卓瑪1米瑪次仁2

(1.西藏旁多水利樞紐管理局,西藏拉薩 850000;2.西藏自治區水文局那曲水文分局,西藏那曲 852000)

西藏旁多水庫左岸帷幕灌漿,采用“上墻下幕”的防滲形式,上下游排非灌段為覆蓋層,最深的部位在120米以下,鉆孔過程中施工難度大,孔斜率很難控制。筆者將闡述帷幕灌漿施工中的技術處理措施,并依據灌漿成果分析灌漿質量情況,為高海拔地區深厚覆蓋層帷幕灌漿提供一些可以借鑒的經驗。

深厚覆蓋層 帷幕灌漿 質量控制

1 工程概況

旁多水利樞紐工程位于西藏自治區林周縣旁多鄉下游1.5km處的拉薩河干流上，為拉薩河中段梯級開發之首，是西藏自治區“十五”期間重點水利工程項目，工程任務以灌溉、發電為主，兼顧防洪和供水。樞紐由大壩、泄洪洞、引水系統、發電廠房、灌溉輸水洞等組成。工程規模為大(1)型，工程等別為Ⅰ等，大壩為1級建筑物。正常蓄水位4095m，設計洪水位4096m，校核洪水位4098.7m，水庫總庫容12.3×108m3。本工程地震基本烈度為Ⅷ度，大壩的地震設計烈度采用Ⅸ度。

2 灌漿施工地質條件

左岸帷幕灌漿區覆蓋層厚約20m～128m左右，主要為混合土碎(塊)石、碎(塊)石混合土、沖積卵石混合土和冰水積卵石混合土其中冰水積卵石混合土(fglQ2)厚約30m～100m。基巖為粗安巖、花崗巖，花崗巖與粗安巖呈熔融接觸，粗安巖埋深8m～51m，巖石破碎，裂隙發育，下伏花崗巖巖芯完整、堅硬、裂隙不發育，局部存在少量陡傾角裂隙。地下水埋深35m～80m。

(1)樁號0+23m~0-158m為強透水區；(2)強透水區主要集中在粗安巖地層中；(3)地層不均一，地質條件復雜，粗安巖地層中不規則分布有極強透水層；(4)5Lu線位于設計帷幕底線之上，經先導孔驗證，設計帷幕底線是合理的。

3 左岸帷幕灌漿設計方案

為確定左岸帷幕灌漿合理的施工工藝和施工參數，2010年8月至2011年7月，在高程4143平臺和4121平臺分別進行了單排孔和多排孔灌漿試驗。經試驗及施工階段補充地質勘察結果表明，單排孔不能滿足設計防滲要求。為此，業主組織相關專家召開了左岸施工方案咨詢會，決定將帷幕灌漿調整為兩排(樁號0+147m-0+85m)和三排(樁號0+85m-0-230m)。并確定最終設計方案為：上下游排孔距1.5m，入花崗巖15m；第二排孔距2.0m，入5Lu線以下5m。設計方案特別說明：可根據施工情況和檢測成果，對局部地段可采取加密措施，保證防滲效果滿足設計要求。

4 左岸帷幕灌漿施工工藝

4.1 鉆孔方法

左岸地層上部主要為卵石混合土、混合土碎石，深度較大，堆積不均勻；下部為粗安巖，巖石破碎、裂隙發育，基巖為花崗巖，上部較破碎，下部完整。因此對于卵石混合土等破碎地層合金鉆頭不能滿足鉆進要求，因此采用金剛石鉆頭鉆進，而且必須配備性能良好的固壁泥漿方能成孔，卵石混合土石地層滲漏量大，泥漿耗量也較大。

左岸中間排樁號0+147m～0-120m段為混凝土防滲墻，采用在墻體中預埋灌漿管的方法。其余部位均需要鑲孔口管。覆蓋層中鑲孔口管采用砸管工藝和全液壓跟管鉆機跟管鉆進進行。淺孔(0～40m)采用跟管鉆機鉆進，孔徑φ168mm，并下設φ91mm套管；其他孔用φ91mm金剛石鉆頭邊鉆進邊砸管直到設計下管深度。下射孔口管直徑φ89mm，壁厚3.5mm。

4.2 鑲注孔口管

溫度是影響反應熱力學限度和合成氣制備效果的重要因素。在Fe2O3/C比為0.50條件下，考察TFR在700 ～ 1 175℃范圍內對合成氣制備系統性能評價指標的影響，結果見圖 3。在較低反應溫度下（700℃），生物質主要發生低溫熱解反應，碳轉化率僅為 72.2%，平衡產物中有焦炭生成，冷氣效率較低，為 37.9%。由于生物質在低溫下主要發生熱解反應，會產生較大量的CO2，而CO含量較低，因此低溫下合成氣H2/CO比相對較高。

4.3 鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗

帷幕灌漿在各段鉆孔完成后，要對所有孔段進行裂隙沖洗和壓水試驗。

4.3.1 鉆孔沖洗

灌漿孔段在灌漿前均進行了鉆孔沖洗，孔內沉淀厚度不超過20cm。

4.3.2 裂隙沖洗

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各灌漿孔段在灌漿前進行了裂隙沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，若大于1MPa時，采用1MPa，直至回水清凈為止。

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4.3.3 壓水試驗

4.3.4 施工程序和灌漿方法

本工程先導孔和檢查孔采用了“五點法”壓水試驗，灌漿孔采用了“簡易壓水”，壓水試驗在裂隙沖洗完成后進行，簡易壓水的壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1.0MPa，采用1.0MPa；壓水時間20min，每5min記錄一次壓水流量，取最后的流量作為計算值，其成果以透水率表示。“五點法”壓水按“94灌規”執行。

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左岸對于三排孔采用先施工下游排再施工上游排，最后施工中間排的順序進行；對于兩排孔組成的帷幕，先施工下游排，再施工上游排；第一排和第三排孔分兩序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。中間排在加密區按三序施工，先施工Ⅰ序孔和Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。

左岸及右岸第三區灌漿由于覆蓋層較深以及其下巖石裂隙發育、破碎，鉆孔塌孔，因此采用了“孔口封閉”“孔內循環”“至上而下”的灌漿方法。

4.3.5 灌漿壓力和段長

左岸灌漿壓力的使用經歷了兩個階段，第一階段壓力采用的是2012年北京咨詢會前按《大壩基巖帷幕灌漿施工技術要求》原則確定的壓力。

4.3.7 結束標準

表2 第二階段左岸上下游排覆蓋層段灌漿壓力表

表3 各排間單位注入量統計

表4 倒序孔段統計表

表5 左岸灌前先導孔與灌后檢查孔呂榮值對比表

按設計變更圖紙要求，采取加密、補充灌漿施工，旁多共完成灌漿鉆孔1132個，其中最深的孔為145.18米，平均孔深為117米，鉆孔總進尺63947米，灌漿總進尺62189米。工程量大，而且上、下游排帷幕灌漿為深厚覆蓋層下帷幕灌漿，非灌段鑲管工程量大，且鑲管地層均為覆蓋層，如果采用常規的清水鉆孔，容易出現塌孔、掉塊等孔內事故，且功效很低。經過多次試驗，采用膨潤土漿液護壁鉆孔后，孔內事故大大減少，確保了灌漿質量和施工進度。事實證明，膨潤土漿液在覆蓋層帷幕灌漿施工中的應用是合理、可行的。

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左岸灌注漿液主要為純水泥漿，比級為3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1五個比級。對于一、三排滲透性較大的孔段采用灌注膏狀漿液進行先期堵漏的方法進行，膏狀漿液配比為水：水泥：澎潤土=0.5：1：(0.06～0.08)。

第二階段灌漿壓力是根據北京咨詢會后，根據專家意見，壓力不宜過高，而且升壓不宜過快以及排與排之間壓力幅差不宜過大等原則，進行了調整，調整后的灌漿壓力見表1、表2。

左岸帷幕灌漿采用“孔口封閉法”結束標準為同時滿足以下兩個條件：(1)在設計壓力下，注入率不大于1L/min時，延續灌注時間部少于90min；(2)灌漿全過程中，在設計壓力下的灌漿時間不少于120min。

5 施工難點、特點和處理措施

5.1 常規鉆孔方法對深孔帷幕灌漿施工效率的影響

4.3.6 灌注漿液

5.2 深厚覆蓋層帷幕灌漿中鑄管的預防

前期在生產性試驗中多次發現，當使用使用3：l、2：l的純水泥漿灌漿時，在注入率偏小時常會出現回漿變濃現象，返漿濃度最大可超過0.5：1，如不及處理時，幾分鐘之內孔內鉆桿即會鑄管，帶來非常大的損失并嚴重影響正常施工。

將區域S0流場內所有速度都按照相同的方式處理，可以求得初始區域S0經過Δt 時間后其在方向運動的最遠位置Xmax和最近位置Xmin，同理也可求得Ymax和Ymin。漂移物體的位置為

發生上述異常情況的原因主要有：(1)由于循環式灌漿本身的特點，在深孔帷幕灌漿過程中，漿液在狹窄的通道上遠距離長時間的流動摩擦，將產生熱量，使漿液溫度迅速升高，水化過程加快，黏度劇增，出現回濃漿現象。(2)當灌漿段遇到超固結的粉質壤土層或沙層時，地層致密完整，基本上不吸漿，即使在很高壓力下也無法將其劈裂，此時的高壓灌漿僅能起到進一步擠密壓實粉質壤土層的作用，地層會出現吸水不吸漿的現象，而純水泥漿液是非穩定漿液，漿液中的水分會迅速被粉質壤土層吸收，漿液即會變濃。

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旁多左岸帷幕灌漿工程的孔深普遍超過110米，且地層中有分布不均、厚度不等的細沙層。前期的兩個生產性試驗區內，曾發生過類似的情況，如果在后期的大規模施工中繼續這樣，施工中容易堵管，經過多次分析討論，對于吃漿量大和沙層較厚的孔段采用膨潤土膏漿進行灌注。相比純水泥漿液，水泥膨潤土漿液有以下幾個優點：(1)漿液穩定性高，在長時間的灌漿過程中能保持良好的均勻性，不容易產生沉淀，減少了鑄管的危險。(2)漿液的流動性較好，析水率低，在灌漿過程中能形成均勻穩定的的傳播前沿，有利于漿液中均勻的擴散。(3)膨潤土摻量不超過水泥量的10%時，漿液所形成的結石強度不僅不會降低，甚至比水泥結石的強度還要略高，漿液有具有較低的析水率，可以使被灌地層填充密實，并形成密實性和強度較高的結石。這種結石具有較高的抗侵蝕能力，因而可以提高帷幕的耐久性。

5.3 吃漿量大多次復灌難易達到結束標準孔段的處理

左岸灌漿區域地層的特點是：覆蓋層深厚，粗安巖破碎、厚度不一、透水性強、局部夾泥和砂、存在陡傾角裂隙。

鑒于以原因，灌漿中冒漿、漏漿、串漿、吸漿量大難以結束等現象非常普遍，以致造成工效低、進度慢、勞動強度高。在施工中主要采取了降壓、限流、間歇、加大水泥灌注量、待凝、多次復灌、灌膏狀漿液等措施。限流一般控制在15L/min～20L/min，水泥灌注量控制在5t～10t/段左右，待凝時間一般控制在12h～72h不等。

6 灌漿質量成果的分析

6.1 灌漿過程符合一般地層規律的分析從上表3可以看出：排與排之間單位注入量有明顯遞減趨勢，上游排較下游排遞減29.3%，中間排較上游排遞減25.3%，比下游排遞減47.2%。說明灌漿效果明顯。

6.2 灌漿過程異常情況分析

從上表可以看出旁多左岸帷幕灌漿的效果是明顯的，各排序間、個次序孔之間有明顯的遞減。但是左岸帷幕灌漿地層復雜、地層不均一，有部分單元各次序孔、各排序孔之間也存在這倒序現象。如表4

發生倒序現象的根本原因：左岸帷幕灌漿地層不均一，地層很復雜，和一般的基巖灌漿是不同的。

6.3 灌漿前后地層滲透性的變化

灌漿施工中在每個單元下游排布置的先導孔，在灌漿前分段鉆孔、壓水。從壓水度驗資料看出先導孔中平均透水率小于5的沒有。從左岸灌前先導孔與灌后檢查孔呂榮值對比看出左岸帷幕灌漿的地層透水率較大、可灌性較好，帷幕灌漿效果良好。表5是左岸部分單元灌前先導孔與灌后檢查孔呂榮值對比表。

從左岸施工的單元檢查孔透水率情況看，均滿足設計防滲標準標準。

7 結語

西藏旁多水庫大壩帷幕灌漿工程在施工方案、施工工藝、質量、進度、安全等各方面取得了預期效果，總結起來成功之處以及值得借鑒的地方主要有以下幾個方面。

(1)灌漿質量滿足設計要求：左岸帷幕灌漿設計防滲標準q≤5Lu，共計34個單元，灌漿孔745個，檢查孔86個，通過對灌漿成果資料的統計分析，排內各序孔以及排間單位注入量呈現明顯的遞減規律；依據《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》(SL62-94)質量評定標準評定，檢查孔透水率全部合格，施工質量全部滿足設計要求。

雖然彌漫的霧氣有助于體現畫面的縱深感，但同時也影響了畫面的細節體現，所以我還是希望解決這個問題。對于這種局部性問題，漸變濾鏡和適當的畫筆補充能起到很理想的效果。

(2)跟管鉆進成孔與砸管工藝切實有效：對于在深厚覆蓋層下基巖帷幕灌漿，覆蓋層深度超過40m，上部采用全液壓跟管鉆進成孔，下部采用地質鉆機、泥漿護壁、砸管鉆進工藝比較可行，雖然是基本的方法，效率中等，但在控制好鉆進參數的情況下，對于孔斜控制和成孔的可靠性是有保障的。

(3)科學決策與良好配合是成功的關鍵：旁多帷幕灌漿施工地層復雜、施工難度大，施工方案、工藝、參數經歷了多次調整和優化，通過參建各方積極、良好的溝通與配合，最終保質保量順利的完成。本工程的圓滿完工無論從設計方案、施工工藝、結算單價等方面都為西藏高海拔地區今后的深厚覆蓋層帷幕灌漿起到指導和借鑒作用。

次仁卓瑪,性別：女,出生年月：(1978.5—),職稱：工程師,專業：水工,研究方向：主要從事水利水電工程施工與管理工作。