水電站固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工工藝探索

摘要：在對(duì)水電站壩基進(jìn)行加固處理時(shí)，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿是常用的壩基處理措施，可以全面提升壩基的工程質(zhì)量，改善巖石的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，并有效解決壩基中的滲水問題。文章以實(shí)際工程為例，對(duì)工程的施工難點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水電站；固結(jié)灌漿；帷幕灌漿；施工工藝；壩基加固 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV473 文章編號(hào)：1009-2374（2016）23-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.073

1 工程概況

白鶴灘大壩為混凝土雙曲拱壩，工期緊，施工強(qiáng)度高，溫控標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。本工程最大壩高289.0m，屬于300m級(jí)特高型拱壩，大壩混凝土采用不分縱縫的通倉薄層澆筑方式。本標(biāo)段壩基鉆孔灌漿工程量大，施工強(qiáng)度高，施工占用直線工期，其他部位鉆孔灌漿工程，具備條件后，適時(shí)組織施工，不占用直線工期。壩基鉆孔灌漿工程中，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工占用直線工期，壩體接縫灌漿制約帷幕灌漿施工和工期節(jié)點(diǎn)。壩基岸坡接觸灌漿、鋼襯接觸灌漿、洞室回填灌漿、洞室封堵段灌漿（包括回填灌漿、接觸灌漿及接縫灌漿）、排水孔和化學(xué)灌漿等工程，具備灌漿條件后，適時(shí)施工，不影響其他工序施工和直線工期。

2 壩基固結(jié)灌漿

2.1 高程575m以下壩基固結(jié)灌漿

高程575m以下的13#～18#壩段位于河床部位，壩基部分（包括上游擴(kuò)大區(qū)）采用預(yù)留5m保護(hù)層巖石蓋重灌漿和引管灌漿方式，巖體保護(hù)層灌漿7000m3，固結(jié)灌漿33288m3，上下游擴(kuò)大區(qū)灌漿量為12430m3，共計(jì)45711m3，其中Ⅰ序孔11428m3，Ⅱ序孔22855m3，Ⅲ序孔11428m3。b13#～18#壩段，壩基寬82～86m，沿壩軸線長度共計(jì)142.26m，Ⅰ序孔灌漿間距按16m控制，可允許36臺(tái)灌漿泵同時(shí)灌注，采用自上而下分段灌漿法，每臺(tái)灌漿泵效率35m3/天（7段，5m/段）計(jì)，每天完成灌漿量1260m3，Ⅰ序孔施工需10天。Ⅱ序孔灌漿間距按10m控制，采用綜合灌漿法，每臺(tái)灌漿泵效率按45m3/天（9段，5m3/段）計(jì)，配置50臺(tái)灌漿泵，每天完成灌漿量2250m3，Ⅱ序孔施工需11天。Ⅲ序孔采用自下而上分段灌漿法，每臺(tái)灌漿泵效率按50m3/天（10段，5m/段）計(jì)，配置50臺(tái)灌漿泵，每天完成灌漿量2500m3，Ⅲ序孔施工需5天。

2.2 高程600～575m之間壩基固結(jié)灌漿

高程600～575m之間的11#、12#壩段采用無蓋重固結(jié)灌漿和引管灌漿方式，固結(jié)灌漿在建基面驗(yàn)收后即可進(jìn)行。無蓋重灌漿結(jié)束后利用固結(jié)灌漿孔下砂漿錨桿，11#、12#壩段固結(jié)灌漿須同期施工。

2.2.1 11#、12#壩段鉆孔灌漿量分別為21423m3和14808m3，合計(jì)36231m3，工期60天。物探孔和抬動(dòng)孔施工2天、灌后等強(qiáng)檢查孔施工、物探測試間隔14天，物探孔掃孔、測試1天，實(shí)際施工時(shí)間為43天。根據(jù)招標(biāo)文件澄清文件11#、12#壩段可采用無蓋重固結(jié)灌漿，扣除保護(hù)層巖石灌漿5580m3，基巖灌漿量為30651m3，其中Ⅰ序孔為7663m3，Ⅱ序孔為15236m3，Ⅲ序孔為7663m3。

2.2.2 Ⅰ序孔灌漿間距按16m控制，可允許12臺(tái)灌漿泵同時(shí)灌注。采用自上而下灌漿法，每臺(tái)灌漿泵效率35m3/天（7段，5m3/段）計(jì)，每天完成灌漿量420m3，完成Ⅰ序孔施工需18天。

2.2.3 Ⅱ序孔間距按10m控制，采用綜合灌漿法，配置20臺(tái)灌漿泵，每臺(tái)灌漿泵效率按45m3/天（9段，5m3/段）計(jì)，每天完成量900m3，完成Ⅱ序孔施工需17天。

2.2.4 Ⅲ序孔采用自下而上灌漿法，配置20臺(tái)灌漿泵，每臺(tái)灌漿泵效率按50m3/天（10段，5m/段）計(jì)，沒量完成灌漿量1000m3，完成Ⅲ序孔施工需8天。完成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔灌漿共需43天，符合工期要求。

2.3 高程600～750m壩基固結(jié)灌漿

高程600～750m之間，工期為206天。高程600～628m之間的9#、10#壩段，灌漿量為36778m3，沿斜坡長度約52m在排架上施工，Ⅰ序孔灌漿間距按16m控制，可允許12臺(tái)灌漿泵同時(shí)灌注，每臺(tái)灌漿泵效率按35m3/天（7段，5m3/段）（考慮排架施工難度）計(jì)，每天完成的灌漿量為420m3/天，需88天，施工抬動(dòng)孔、物探孔及灌前測試需2天，灌后等強(qiáng)、施工檢查孔、物探孔掃孔及測試需16天，完成9#、10#壩段固結(jié)灌漿需106天，滿足工期要求。QZJ-100B潛孔鉆機(jī)效率按30m3/天計(jì)，配備14臺(tái)QZJ-100B潛孔鉆機(jī)、XY-2地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)15臺(tái)（施工物探孔和檢查孔）即可滿足工期要求。高程628～650m之間的7#、8#壩段灌漿量共計(jì)41785m3，預(yù)留保護(hù)層灌漿已由其他承包人完成，本標(biāo)段只進(jìn)行保護(hù)層開挖后補(bǔ)強(qiáng)灌漿和引管灌漿，在混凝土澆筑前完成即可，不影響工期。高程650～750m之間為6#～3#（部分）灌漿量為32898m3，利用9#和10#壩段施工設(shè)備即滿足工期要求。

2.4 高程750～790m之間固結(jié)灌漿

此部位為墊座部位無蓋重固結(jié)灌漿，工程量為18082m3，工期92天，配備7臺(tái)灌漿泵，每臺(tái)灌漿泵效率按35m3/天（7段，5m3/段）（考慮排架施工難度）計(jì)，每天完成的灌漿量為245m3/天，完成灌漿需74天，施工抬動(dòng)孔、物探孔及灌前測試需2天，灌后等強(qiáng)、施工檢查孔、物探孔掃孔及測試需16天，共需92天，符合工期要求。QZJ-100B潛孔鉆機(jī)效率按30m3/天計(jì)，配備9臺(tái)QZJ-100B潛孔鉆機(jī)、XY-2地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)10臺(tái)（施工物探孔和檢查孔）即可滿足工期要求。

2.5 高程750～834m平臺(tái)壩基固結(jié)灌漿

此部位為墊座部位和高程834m平臺(tái)無蓋重固結(jié)灌漿，灌漿量為18082.5m3，工期122天，利用高程750～790m之間施工設(shè)備即可滿足工期要求。

2.6 洞室固結(jié)灌漿

洞室固結(jié)灌漿，具備施工條件后，及時(shí)組織施工，不影響節(jié)點(diǎn)工期。

2.6.1 灌漿平洞按MWL1→MWL2→MWL3→MWL4→

MWL5→MWL6順序施工，每條洞室配備2臺(tái)YG80圓盤鉆機(jī)，2套灌漿設(shè)備、2臺(tái)XY-2回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（施工物探孔和檢查孔）、空壓機(jī)1臺(tái)即可。

2.6.2 導(dǎo)流洞封堵段配置15臺(tái)QZJ-100B潛孔鉆機(jī)、4套灌漿設(shè)備、2臺(tái)XY-2回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（施工物探孔和檢查孔）、空壓機(jī)8臺(tái)即可。

2.6.3 導(dǎo)流洞2#施工支洞和左岸5#交通洞封堵段各配置2臺(tái)YG80圓盤鉆機(jī)、2套灌漿設(shè)備、2臺(tái)XY-2回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（施工物探孔和檢查孔）即可。

3 帷幕灌漿

3.1 600m高程以下

包括基礎(chǔ)灌漿廊道12～18#壩段和WML1灌漿平洞帷幕灌漿（包括搭接帷幕）兩部分。

3.1.1 12#～18#壩段共7個(gè)壩段，工程量為21090m3，計(jì)劃工期318天。配置6個(gè)機(jī)組，每個(gè)機(jī)組按二機(jī)一泵配置，月強(qiáng)度按400m3/月計(jì)（考慮深孔難度），月完成量為2400m3，完成帷幕灌漿需278天，滿足工期要求。

3.1.2 WML1灌漿平洞工程量為53763m3，計(jì)劃工期318天。每個(gè)機(jī)組按二機(jī)一泵配置，月強(qiáng)度按450m3/月計(jì)，配置12個(gè)機(jī)組，月完成量為5400m3，需299天，滿足工期要求。

3.2 600m高程以上

包括基礎(chǔ)灌漿廊道600m高程以上部分和WML2～WML6灌漿平洞帷幕灌漿（包括搭接帷幕灌漿）。

3.2.1 基礎(chǔ)灌漿廊道600m高程以上工程量為2538m3，計(jì)劃工期230天，配置1個(gè)機(jī)組，月強(qiáng)度按400m3/月計(jì)（考慮斜坡施工難度），完成帷幕灌漿需192天，滿足工期要求。

3.2.2 其他灌漿平洞如表1所示：

表1 WML1～WML6灌漿平洞強(qiáng)度分析表

由上述分析可知，帷幕灌漿施工高峰在600m高程以下部位，月強(qiáng)度為7800m3/月，配置18個(gè)機(jī)組，需XY-2地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)38臺(tái)（備用2）、3SNS灌漿泵19臺(tái)（備用1臺(tái)）、JJS-2B漿液攪拌機(jī)19臺(tái)（備用1臺(tái)）、灌漿自動(dòng)記錄儀10套（一拖二）。

3.3 接縫灌漿

在混凝土齡期、溫度接近設(shè)計(jì)要求時(shí)，提前進(jìn)行通水檢查、縫面檢查等灌漿準(zhǔn)備工作，混凝土齡期、溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，并及時(shí)進(jìn)行接縫灌漿。

根據(jù)類似工程接縫灌漿經(jīng)驗(yàn)，采用三級(jí)水灰比灌注，面積450m2的灌區(qū)，正常灌注時(shí)間為3小時(shí)，本標(biāo)段同高程灌區(qū)可在1～3天內(nèi)完成接縫灌漿作業(yè)。

3.3.1 高程609.00m以下為25#～31#灌漿層63個(gè)灌漿區(qū)，進(jìn)行7次灌漿，每次需1～2天。

3.3.2 高程609.00～681.00m之間為17#～24#灌漿層82個(gè)灌漿區(qū)，進(jìn)行8次灌漿，每次需2～3天。

3.3.3 高程681.00～744.00m之間為10#～16#灌漿層105個(gè)灌漿區(qū)，進(jìn)行7次灌漿，每次需2～3天。

3.3.4 高程744.00～789.00m之間為5#～9#灌漿層96個(gè)灌漿區(qū)，進(jìn)行5次灌漿，每次需3天。

3.3.5 高程789.00m以上為1#～4#灌灌漿層47個(gè)灌漿區(qū)，進(jìn)行4次灌漿，每層3天。

由上述分析可知，灌區(qū)混凝土齡期、溫度、縫面張開度達(dá)到灌漿條件時(shí)，接縫灌漿作業(yè)不影響節(jié)點(diǎn)工期。

3.4 灌漿平洞通風(fēng)

根據(jù)左岸壩肩邊坡洞室分布特點(diǎn)、洞室長度、洞室斷面尺寸等因素綜合考慮，各部位鉆孔灌漿洞施工通風(fēng)采用軸流式風(fēng)機(jī)通風(fēng)。經(jīng)計(jì)算WML1灌漿平洞施工時(shí)在洞口布置1臺(tái)SDF2×30kW的軸流式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行洞內(nèi)通風(fēng)排煙，風(fēng)筒直徑為Φ80cm即可滿足施工要求。按照由低高程至高高程施工順序，WML1灌漿平洞施工完成后轉(zhuǎn)移至按WML2灌漿平洞，以此類推。

4 結(jié)語

綜上所述，在壩基處理中固結(jié)灌漿和帷幕灌漿是非常重要的施工措施，可以顯著提升壩基的施工質(zhì)量，并提高建筑的使用年限。因此在施工時(shí)，要根據(jù)工程的實(shí)際情況選用合理的處理措施，本工程通過按照上述設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，在工期要求內(nèi)順利完成了工程建設(shè)，質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，施工效果良好。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：徐小軍（1981-），男，甘肅臨夏人，中國水利水電第四工程局有限公司中級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程建設(shè)。

（責(zé)任編輯：小 燕）