斜孔復勘技術在黃登水電站帷幕灌漿中的應用

常 昊 天， 董 立 安

(1.水電水利規劃設計總院，北京 100120；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

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斜孔復勘技術在黃登水電站帷幕灌漿中的應用

常 昊 天1， 董 立 安2

(1.水電水利規劃設計總院，北京 100120；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

斜孔復勘技術是指在大壩帷幕灌漿施工過程中兩岸灌漿平洞端頭掌子面斜向下施工的地質復勘孔，通過對該孔進行壓水試驗，檢查該部位實際地質參數與設計地質參數是否相符或相差多少的地質復勘技術。如果復核結果與原設計預期有偏差或偏差較大，即存在繞壩滲流的風險，可據此提前決策，采取主動措施，避免后期的被動調查和處理。黃登水電站工程在帷幕灌漿生產性試驗過程中采用斜孔復勘技術，查明、補充了灌漿區域的地質資料，在施工期調查、解決了工程隱患，具有重要的借鑒意義。

黃登水電站；帷幕灌漿；斜孔復勘技術

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，采用堤壩式開發，是瀾滄江上游曲孜卡至苗尾河段水電梯級開發方案中的第六級水電站，以發電為主。上游與托巴水電站、下游與大華橋水電站相銜接。控制流域面積9.19×104km2，多年平均流量908 m3/s。水庫正常蓄水位高程1 619 m，總 庫 容16.7 億m3；電站裝機容量1 900 MW，年發電量85.78億kW·h。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1 625 m，最大壩高203 m，壩頂長度464 m。壩體總工程量約為：常態混凝土92×104m3、碾壓混凝土275×104m3，帷幕灌漿基巖段鉆孔約7萬m。

2 帷幕灌漿施工采用斜孔復勘技術的必要性

《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》[1](DL/T 5148-2012)5.1.4條中明確：“在帷幕的先灌排或主帷幕孔中宜布置先導孔。先導孔應在一序孔中選取，其間距宜為16～24 m，或按該排孔數的10%布置。”先導孔是在灌漿工程中用于查明驗證或補充灌漿區域地質資料的、最先施工的少數灌漿孔。先導孔的主要作用是檢查實際地質參數與設計地質參數是否相符，或相差多少，也就是復核設計防滲帷幕的垂直深度是否滿足蓄水后的防滲需要；但其主要是對設計防滲底線的復核，而對防滲帷幕邊線未強制或建議采取復核措施。在工程實踐中，工程參建各方往往比較重視深度方向的壩基滲漏情況，目前很多大型水利水電工程在施工過程中甚至引入了第三方質量檢測機構對灌后質量進行復查和效果評價[2]，但對因防滲邊線深度不足而引起的繞壩滲流問題在工程施工過程中的關注相對較少。當工程蓄水后通過滲流觀測設施發現繞壩滲流問題時，最佳的處理時機已經錯過。這時，為了保證灌漿質量和灌漿效果，通常需要先降低庫水位后再進行灌漿施工。這種“后期補救”的處理方式，加大了處理難度，增加了經濟投入，容易造成工程蓄水和發電的滯后，與蓄水前在施工過程中即進行處理相比效果偏差。

大壩帷幕灌漿施工過程中通常可選擇在進行帷幕灌漿生產性試驗時，在兩岸灌漿平洞端頭掌子面斜向下施工地質復勘孔，孔深采取洞深的二分之一(建議值)，這樣實施可充分利用帷幕灌漿的風、水、電管線及人員、設備，在設計帷幕灌漿的區域外，調查、復核設計防滲帷幕邊線是否符合設計預期。如果復核結果與原設計預期有偏差或偏差較大時可提前決策，采取主動措施，避免后期的被動調查和處理。綜上所述，采用帷幕灌漿鉆孔復勘技術，特別是斜孔復勘技術，在施工期調查、解決工程隱患時具有重要的應用價值。

3 斜孔復勘技術在黃登水電站施工中的應用

3.1 黃登水電站大壩帷幕灌漿設計

黃登水電站碾壓混凝土重力壩在壩高大于70 m的壩段(即4～19號壩段)上游設雙排帷幕，其余壩段上游設單排帷幕。上游主帷幕最大孔深130 m，副帷幕孔深為主帷幕孔深的0.6倍。主、副帷幕孔之間的排距為1 m，所有帷幕孔孔距均為2 m，梅花形布置。

在建基面高程低于1 520 m(左岸)/1 506 m(右岸)的壩段(6～16號壩段)壩趾附近設置單排帷幕，下游帷幕的底線按下游校核水深的0.5倍及帷幕孔深不小于25 m進行雙控制，孔距2 m。下游帷幕通過6號及16號橫向廊道與主帷幕連接封閉。

左岸布置3條灌漿洞，右岸布置2條灌漿洞。左、右岸壩頂灌漿平洞均沿壩軸線布置，左岸最底層灌漿洞高程為1 463.5 m，灌漿孔最深約110 m，右岸岸坡壩段灌漿孔最深約94 m。灌漿洞內的銜接帷幕設置兩排，孔深15 m左右。

因黃登水電站工程規模大、地質條件復雜，在可行性研究階段，右岸灌漿平洞深度按照1 Lu線和地下水位線雙重標準進行控制。黃登水電站大壩上游帷幕灌漿設計情況見圖1。

圖1 黃登水電站上游帷幕中心線展示簡圖

黃登水電站帷幕灌漿質量檢查以分析檢查孔壓水試驗成果為主，結合鉆孔、巖芯資料、灌漿記錄、測試成果等評定其質量。根據水頭不同、位置不同該工程采用不同的透水率及合格標準(表1)。

3.2 右岸高程1 625 m平洞帷幕灌漿生產性試驗

表1 黃登水電站帷幕灌漿壓水試驗合格標準表

根據黃登水電站大壩帷幕灌漿施工技術要求，帷幕灌漿初期的施工應在壩基灌漿廊道及壩肩灌漿洞內選2～3個單元進行生產性試驗。該工程第一次帷幕灌漿生產性試驗[3]選擇在右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞，按單排灌漿孔布置，孔間距為2 m；帷幕灌漿孔鉆孔頂角為4°(傾向上游)，方位角為垂直于洞軸線。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工均采用“孔口封閉、孔內循環、自上而下分段灌漿”的施工方法。另外選取了2個Ⅰ序孔作為先導孔兼聲波測試孔。試驗灌漿檢查布設了3個檢查孔和2個加密第三方檢查孔。

此外，鑒于右岸F11斷層在壩肩開挖施工過程中被揭露出來(圖2)，現場地質工程師和施工管理人員在分析其走向后判斷該斷層可能會與右岸帷幕灌漿洞相交，然而，在該洞開挖過程中并未遇見該斷層。鑒于此情況，進行生產性試驗時在右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞最里端增設了2個地質復勘孔及1個I序孔，以進一步檢查實際地質參數與設計地質參數是否相符？在右壩肩深處是否存在滲漏通道的可能性。

圖2 黃登水電站右岸壩肩開挖面貌圖

其中，2個地質復勘孔中重點設置了1個斜孔(孔號：DZFK-1)，孔深55.2 m，孔徑91 mm，孔向為平行于壩軸線、朝向右岸下傾45°。采用“單點法”壓水試驗，自上而下分段進行，透水率計算依據該段的實際段長計。斜孔復勘屬于灌前檢查(灌漿前對巖石進行質量檢查)，主要包括鉆孔、壓水等項目，其中鉆孔主要是通過巖芯判斷巖體質量，壓水主要是通過透水率判斷巖體裂隙發育情況，壓水試驗成果見表2。

表2 復勘斜孔(DZFK-1)壓水試驗成果表

3.3 右岸帷幕灌漿施工方案的及時修正

前期地勘資料顯示，右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞最里端的透水率均在1 Lu以下(圖1)，施工技術要求也明確該部位透水率應小于、等于3Lu。然而，通過復勘斜孔的壓水檢查，發現實測透水率成果較可行性研究階段的設計資料有較大出入。為了滿足滲控要求，保證工程質量，經分析論證，及時對該部位防滲帷幕線進行了調整、修正，即：增加右岸高程1 625 m灌漿洞最里端部位垂直灌漿孔的深度，同時增設了3條深度約25 m的輻射狀斜孔[4](圖3)。此外，為保險起見，對左岸高程1 625 m灌漿洞的帷幕線也進行了相應的修正。

圖3 修正后的右岸高程1 625 m帷幕灌漿孔、洞剖面圖

4 結 語

瀾滄江黃登水電站工程帷幕灌漿大規模施工前，在兩岸灌漿平洞端頭補打了地質復勘孔(特別是斜向孔)，復核了大壩兩岸實際防滲帷幕邊線以外的透水率指標是否達到設計預期，利用施工期的有利時機發現工程隱患并通過增加輻射灌漿孔等施工手段，避免了蓄水過程中或蓄水后該部位出現繞壩滲流問題。斜孔復勘技術在黃登水電站中的成功應用，對其它在建和擬建大型水電工程帷幕灌漿施工具有重要的借鑒意義。

[1] DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌漿施工技術規范[S].

[2] 李維朝，梁 鐸，等.堤壩帷幕灌漿效果評價[J].中國水利水電科學研究院學報，2012，10(3)：214-218.

[3] 雷厚斌，周林勇.枕頭壩一級水電站防滲帷幕灌漿生產性試驗研究[J].水力發電，2015，41(8)：79-81,101.

[4] 脫云飛，王克勤，等. 斜孔帷幕灌漿在病險水庫防滲處理中的應用[J].南水北調與水利科技，2011，9(1)：145-147.

(責任編輯：李燕輝)

2016-06-06

TV7;TV543+.5;TV543;TV523

B

1001-2184(2016)05-0085-03

常昊天(1986-)，男，遼寧凌源人，工程師，博士，從事水電工程施工質量控制與質量監督研究；

董立安(1982-)，男，河南信陽人，工程師，學士，從事水電工程施工質量管控研究.