江埡水利樞紐工程岸坡接觸灌漿效果分析

袁國(guó)金 劉志輝 潘宣何

（湖南澧水流域水利水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙市 410004）

1 問(wèn)題的提出

江埡水利樞紐工程位于澧水支流溇水中游，距慈利縣城57 km。壩址控制流域面積3 711 km2，水庫(kù)總庫(kù)容17.41億m3，其中防洪庫(kù)容7.40億m3，多年平均年發(fā)電量7.56億kW·h。工程是一座以防洪為主，兼有發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、供水、旅游等綜合效益的水利樞紐。工程于1999年完工并投入運(yùn)行。

大壩主要建筑物包括擋水壩、地下廠房、灌溉取水口及預(yù)留升船機(jī)組成。正常運(yùn)行洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 000年一遇。大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，屬Ι等工程，最大壩高131 m，壩頂高程245m，建基面高程114m。

工程自建基面至壩頂兩岸分13級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖，各臺(tái)階之間形成了混凝土與岸坡接觸面。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，岸坡不同高程處的溫度和張開(kāi)度均發(fā)生變化，其溫度變化介于（1.0~3.0）℃，張開(kāi)度較2003年初均有所增加，說(shuō)明儀器安裝部位結(jié)合面已經(jīng)張開(kāi)。為確定岸坡接觸面的張開(kāi)情況，對(duì)大壩岸坡接觸面張開(kāi)度進(jìn)行鉆孔檢測(cè)，通過(guò)取芯、壓水試驗(yàn)等，結(jié)果顯示：鉆孔中混凝土與基巖接觸面已張開(kāi)28個(gè)，兩岸岸坡接觸張開(kāi)率達(dá)75.7%；壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)，46%的段次小于 10 Lu，49%的段次為（10～100）Lu，大于 100 Lu的段次為5%。兩岸岸坡接觸面大部分已張開(kāi)，具有一定的連通性，達(dá)到岸坡接觸灌漿的條件。

2 接觸灌漿施工

因大壩建成有十多年，原有的岸坡接觸灌漿預(yù)埋管基本堵塞和損壞，接觸灌漿采用鉆孔灌漿法[1-3]。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，灌漿施工在大壩160和200廊道內(nèi)，通過(guò)不同的鉆孔角度，對(duì)江埡大壩左岸EL 147.0-208.0、右岸EL 135.0-206.0共11級(jí)岸坡接觸面布置328個(gè)接觸灌漿孔進(jìn)行灌漿處理。為防止灌漿對(duì)大壩的抬動(dòng)影響，分別在左右岸共布置了8個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔，對(duì)灌漿過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保灌漿抬動(dòng)控制在安全范圍之內(nèi)。接觸灌漿上游邊緣孔設(shè)在帷幕中心線以下5m，孔距采用3m×3m梅花形布置。

接觸灌漿孔共11個(gè)施工區(qū)域，施工時(shí)按分區(qū)分序進(jìn)行，水泥采用普通水泥。區(qū)內(nèi)施工時(shí)，先施工所有I序孔，待I序孔施工完畢后，再進(jìn)行II序施工，灌漿結(jié)束21 d后進(jìn)行檢查孔施工。接觸灌漿施工于2014年1月6日開(kāi)工，5月2日完工。

3 試灌孔灌漿效果分析

為提高各工況條件下的灌漿效果，并確定灌漿對(duì)大壩抬動(dòng)是否有影響，分別在大壩左右岸選取5個(gè)孔作為先導(dǎo)試灌孔，孔號(hào)為右岸160廊道K2、K3、K13、K22、K23 和 左 岸 200 廊 道 K120、K121、K125、K130、K131。 每孔灌漿段長(zhǎng)為 1m，灌漿成果如表1所示。

表1 試灌孔成果統(tǒng)計(jì)表

由表1可知，右岸160廊道5個(gè)試灌孔中，每個(gè)孔的灌漿壓力都超過(guò)了1.2MPa，最大灌漿壓力為1.25MPa，最大注入量為177.3 kg/m，灌漿過(guò)程中無(wú)抬動(dòng)產(chǎn)生，灌漿過(guò)程平順正常。灌后檢查孔壓水透水率為3.44 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求（小于5 Lu）。

左岸200廊道試灌孔共有3孔出現(xiàn)抬動(dòng)，最大為90μm，最小為4μm，最大灌漿壓力1.13MPa，最小為0.85MPa，平均灌入量134.42 kg/m。其中，K120孔在壓力達(dá)到0.72MPa時(shí)，抬動(dòng)觀測(cè)孔觀測(cè)到有抬動(dòng)，抬動(dòng)值為34μm，壓力升至0.93MPa后，最大抬動(dòng)值為90μm，后控制灌漿壓力在0.7MPa，直至灌漿結(jié)束，共灌入漿液242.48 L，水泥單耗103.92 kg/m；K130在灌漿過(guò)程中，壓力達(dá)到0.85MPa時(shí)，抬動(dòng)觀測(cè)孔觀測(cè)到有抬動(dòng)，抬動(dòng)值為20μm，后控制灌漿壓力在0.7MPa，共灌入漿液253.5L，水泥單耗108.64 kg/m；K125壓水時(shí)出現(xiàn)了4μm抬動(dòng)量，后在灌漿時(shí)，出現(xiàn)壓力減少，流量增大的反常情況，在灌入300 L水泥漿液后，流量未見(jiàn)減少，后將漿液水灰比從2∶1改為1∶1，壓力無(wú)變化，流量反而有增大趨勢(shì)，該孔實(shí)際灌入量遠(yuǎn)超過(guò)了理論灌入量。經(jīng)巡查無(wú)漏漿及異常情況，暫停施工，停灌待凝，次日掃孔復(fù)灌，最大灌漿壓力1.04MPa，未發(fā)現(xiàn)抬動(dòng)影響。左岸200廊道灌后檢查孔壓水透水率為3.0Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)分析發(fā)生抬動(dòng)破壞的原因是岸坡接觸面張開(kāi)后，連通性好，初始灌漿時(shí)，漿液沿岸坡面貫通較遠(yuǎn)，灌漿漿液在灌漿壓力作用下，形成的面力超過(guò)蓋層的重力所致。后期灌漿過(guò)程中，由于灌入漿液的逐步凝固，接觸面連通度降低，灌入漿液的擴(kuò)散面積逐步受到限制，灌漿漿液在壓力作用下形成的動(dòng)力不足以克服蓋層的重力，抬動(dòng)也就不會(huì)發(fā)生。

結(jié)合試灌孔的灌漿抬動(dòng)、灌后岸坡接觸面透水率的改變和工程量等情況，考慮到灌漿對(duì)壩體抬動(dòng)的影響，確定160廊道灌漿壓力采用1.2MPa，200廊道采用1.0MPa，并加強(qiáng)對(duì)200廊道灌漿抬動(dòng)觀測(cè)，根據(jù)情況實(shí)時(shí)調(diào)整。

4 接觸灌漿效果分析

4.1 透水率對(duì)比分析

岸坡接觸灌漿孔和檢查孔均深入基巖1m后，按照壓水試驗(yàn)技術(shù)要求進(jìn)行洗孔，將栓塞置于接觸面以上1m，確認(rèn)栓塞止水良好后按簡(jiǎn)易壓水法或5點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)成果詳見(jiàn)表2。

由表2可知，各單元灌前I序孔透水率普遍在（19.76～30.28）Lu之間，灌前 II序孔透水率普遍在（12.39~20.99）Lu之間，而灌后檢查孔透水率普遍在（1.61~4.00）Lu之間，整體呈遞減趨勢(shì)，符合灌漿基本規(guī)律，檢查孔透水率全部滿足設(shè)計(jì)要求（小于5 Lu），灌漿效果較好。

4.2 各序次單位注入率分析

本次接觸灌漿共完成接觸灌漿孔318個(gè)，鉆孔長(zhǎng)度6921m，完成灌漿長(zhǎng)度328m，灌入水泥40367.4 kg，各孔序單位注入率見(jiàn)表3。

由表3可知，160廊道處，左岸I序孔灌漿總長(zhǎng)度56.0m，注入灰量9 615.1 kg，單位耗灰量171.7 kg/m，II序孔灌漿總長(zhǎng)度57.0m，注入灰量6 530.1 kg，單位耗灰量114.6 kg/m，II序孔較I序孔減少了33.2%；右岸I序孔灌漿總長(zhǎng)度65.0m注入灰量10 560.1 kg，單位耗灰量162.5 kg/m，II序孔灌漿總長(zhǎng)度65.0 m，注入灰量 6 285.5 kg，單位耗灰量 96.7 kg/m，II序孔較I序孔減少了40.5%。

表2 各單元灌漿孔(灌前)與檢查孔（灌后）透水率對(duì)比 Lu

表3 各孔序接觸灌漿單位耗灰量成果表

200廊道處，左岸I序孔灌漿總長(zhǎng)度20.0m注入灰量2 248.5 kg，單位耗灰量112.4 kg/m，II序孔灌漿總長(zhǎng)度20.0m，注入灰量1 352.8 kg，單位耗灰量67.6 kg/m，II序孔較I序孔減少了39.9%；右岸I序孔灌漿總長(zhǎng)度23.0m注入灰量2 429.8 kg，單位耗灰量105.6 kg/m，II序孔灌漿總長(zhǎng)度22.0m，注入灰量1 345.5 kg，單位耗灰61.2 kg/m，II序孔較I序孔減少了42.0%。

由此可見(jiàn)，在所有灌漿孔中，II序孔比I序孔單位耗灰量普遍減少了40%左右，遞減規(guī)律明顯，灌漿效果顯著。

4.3 檢查孔壓水試驗(yàn)分析

本次接觸灌漿檢查孔14個(gè)，進(jìn)行了14段壓水試驗(yàn)，其中左岸檢查孔6孔，右岸檢查孔8孔，每孔段長(zhǎng)1m，壓水試驗(yàn)成果如表4所示。

表4 檢查孔壓水試驗(yàn)成果表

由表4可知，左岸檢查孔壓水試驗(yàn)透水率介于（1.61~4.00）Lu，右岸檢查孔壓水試驗(yàn)透水率介于（1.61~3.44）L，壓水試驗(yàn)最大透水率為4.00 Lu，最小透水率為1.61 Lu，透水率均小于5 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.4 檢查孔芯樣完整性分析

接觸灌漿完成后，對(duì)檢查孔的芯樣進(jìn)行取樣，芯樣照片如附圖所示。圖中a為左岸160廊道GK4檢查孔芯樣，混凝土與基巖接觸面可見(jiàn)水泥結(jié)石，且充分填充裂隙，混凝土與基巖接觸面咬合完整；圖中 b為右岸200廊道GK8檢查孔芯樣，混凝土與基巖接觸面的裂隙明顯，接觸面有水泥結(jié)石，混凝土與基巖接觸面部位取芯完整，段痕為機(jī)械破碎。由此可知，大壩與岸坡接觸灌漿效果較好。

附圖 左岸160廊道GK4和200廊道GK8檢查孔芯樣

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）江埡大壩兩岸邊坡接觸灌漿采用鉆孔灌漿法，通過(guò)試驗(yàn)選定的灌漿材料、工藝參數(shù)、技術(shù)要求適合特定的施工環(huán)境和地質(zhì)條件，灌后14個(gè)檢查孔接觸段壓水試驗(yàn)透水率均在（1.61～4.00）Lu 之間，小于 5 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）試灌孔試驗(yàn)中，因初始灌漿時(shí)，漿液沿岸坡面貫通較遠(yuǎn)，灌漿漿液在灌漿壓力作用下，形成的面力超過(guò)蓋層的重力，導(dǎo)致右岸200廊道3個(gè)試灌孔出現(xiàn)了不同程度的抬動(dòng)現(xiàn)象，后期注入漿液逐步凝固，接觸面連通性下降后，再未出現(xiàn)抬動(dòng)現(xiàn)象。

（3）結(jié)合試灌孔的灌漿抬動(dòng)、灌后岸坡接觸面透水率變化及工程量等情況，確定160廊道灌漿壓力采用1.2MPa，200廊道采用1.0MPa，具體壓力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)調(diào)整。

（4）對(duì)比接觸灌漿前后的透水率、單位注入率、壓水試驗(yàn)及芯樣完整性檢查等，江埡大壩兩岸岸坡接觸灌漿效果較好。

[1]SL 29-2003.水利水電工程鉆探規(guī)程[S].

[2]SL 31-2003.水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)[S].

[3]DL/T 5148-2012.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].