甲巖水電站調壓井井筒固結灌漿施工技術淺析

張 賀 強， 南 波

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

甲巖水電站調壓井井筒固結灌漿施工技術淺析

張 賀 強， 南 波

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

甲巖水電站調壓井工程由中國水電十局有限公司承建，調壓井固結灌漿由十局基礎分局負責施工。采取升降式灌漿平臺，大量節約了以往調壓井常規灌漿所需要的架管、扣件。從工期所需要的時間上，經濟所需要考慮的效益上都取得預想的效果。通過灌漿成果分析數據來看，灌漿效果滿足設計及業主防滲要求，圓滿達成施工任務。

調壓井井筒；固結灌漿；設計與安裝；施工布置及臨建；施工方法

1 概 況

甲巖水電站位于云南省祿勸縣境內，為普渡河下游河段水電規劃的七個梯級電站的最后一個梯級，上游與魯基廠電站銜接，下游為金沙江干流上的白鶴灘水電站。甲巖電站壩址距祿勸縣城、昆明市公路里程分別為120 km、190 km。場外交通目前考慮：第一條線(主線)為昆明-祿勸-團街-中屏-小河口電站-魯基廠電站-甲巖上壩址-甲巖下壩址，全長190 km。

甲巖水電站以單一發電為開發任務，無防洪、灌溉、航運、供水等其他綜合利用要求。水庫正常蓄水位EL998 m，相應庫容1.62×108m3；校核洪水位EL1 003.97 m相應的總庫容為1.84×108m3，設計洪水位EL1 001.77 m相應的庫容為1.75×108m3；調節庫容0.83×108m3(調節特性為季調節，庫容系數0.021)，裝機容量240 MW，保證出力58.375 MW，多年平均發電量10.855×108kWh，年利用小時數4 523 h。

由于調壓井井圈直徑大(19 m)、井深(67 m)，地表井圈高度為5.4 m。為了進行井筒固結灌漿工程的施工，必須設計、定做一個可以承受一定荷載的操作升降式平臺，在平臺上進行鉆孔和灌漿施工。本工程施工難度大，安全施工要求高，灌漿平臺從制作安裝到操作運行均須嚴格考慮施工安全。

調壓井上部為坡積的碎石土、含塊石泥質碎石，下部為澄江組(Zac)弱風化砂巖，屬堅硬巖石，巖體完整性屬完整性差～較完整巖體。巖體以表層均勻風化為主，夾層風化現象不明顯。

根據實施階段設計圖紙，本工程調壓井井筒灌漿設計水平方向固結灌漿，環間排距(上下方向)2.0 m，同一高程的每環(圈)共計布置30個固結灌漿孔，孔深要求深入基巖4 m。固結灌漿實施范圍為EL.1 000 m～EL.949 m，總長51 m，按照2 m的環間距，共布置灌漿孔27排(環)。

2 灌漿升降平臺的設計與安裝

2.1 灌漿臺車

調壓井井筒固結灌漿前期施工準備采用搭設滿堂腳手架，由于調壓井井筒直徑19 m，井高接近70 m，搭設腳手架工程量太大，施工準備花費時間過長，調壓井井筒固結灌漿施工工期不能滿足調壓井施工計劃的總工期。采用搭設腳手架施工調壓井固結灌漿方案不可行。

通過綜合分析，工程部在調壓井井筒混凝土襯砌完成后設計、定做一個可以承受一定荷載的操作升降式平臺施工井壁水平固結灌漿。井壁水平固結灌漿孔造孔及灌漿施工都在灌漿平臺上進行，該平臺(自重20 t)可承載一定的活荷載(10 t)在調壓井井筒內上下移動，灌漿平臺靠調壓井頂部5臺卷揚機通過鋼繩牽引上下移動，平臺上下移動時靠井壁邊平臺上安裝的防摩阻輪起到水平限位作用，以免平臺被卡，平臺工作時靠安裝的絲桿千斤水平定位，豎向定位除卷揚機鋼繩穩住平臺不動外，另外增加手動葫蘆將平臺與調壓井壁預埋的灌漿管安裝的掛拉架拉緊，使灌漿平臺更加穩定。

為了保證調壓井施工的總工期，工程部將提前做好相關制作材料的準備，通過配置足夠的人力、設備材料資源保證施工工期。

2.2 灌漿臺車安全設計

甲巖Φ19 m 調壓井灌漿平臺的設計強度與剛度值依據《建筑結構荷載規范》(GB 50009-2012)、《鋼結構設計規范》(GB 50017-2003)等規范要求編制計算(圖1、圖2)。

圖1 Φ19調壓井灌漿平臺立面布置圖

圖2 Φ19調壓井灌漿平臺平面布置圖

2.3 灌漿平臺安裝

2.3.1 安裝施工準備

(1)井筒砼襯砌工作、調壓井頂部安全護欄安裝、卷揚機基礎和吊裝支架等的預埋基礎板已經完成，卷揚機基礎面與井口面高差不得超過10 cm。

(2)卷揚機、空載調試(包括聯動、單動調試)、吊裝支架和滑子倒向架、滑子、天輪等安裝工作完成，根據情況卷揚機安裝鋼繩和井口放繩。

(3)灌漿平臺部件運輸到井口，由井口塔機調運到井底部安裝，安裝部件為主架、鋪板架、起重滑子等機具。

(4)組裝灌漿平臺吊裝機具、設備、材料和組裝人員均已經到位，為灌漿平臺安裝工作提供的風、水、電系統完成，工作周邊環境安全。

2.3.2 安裝條件

(1)安裝設備為井口25噸吊車一臺，其余安裝機具設備和安裝工具。

(2)安裝人員按照安裝崗位到齊。

(3)灌漿平臺部件運到現場。

(4)安裝人員工作防護用具齊全。

(5)傷病救護方案中的機具設備齊全。

2.3.3 安裝要點

安裝灌漿平臺提供的臨時中心平臺搭設1組長寬為1.8 m高為4 m的排架，另需搭設5組長寬為1.8 m高為4 m的井壁排架，要高于調壓井底部斜面高度，必須穩定牢固。

灌漿平臺由若干塊大小部件組合而成，最重件為1.2 t，每一道工序必須檢查合格后再進行下一步安裝。

灌漿平臺各大部件組裝好后要焊接加固，須根據生產廠家的意見進行加固點焊接，由于運輸途中有變形損壞的部件必須經修復后才能安裝。

2.4 應急情況下處理措施

2.4.1 吊籃在工作中突然停電時應急處理措施

吊籃在工作中突然停電時，應立即切斷電源箱開關，防止送電時發生意外，待接到來電通知后再合上電源開關，并經檢查正常后開始工作。停電后需要返回到施工平臺時，應同時抬起兩端提升電機的手動滑降手柄，使吊籃自由滑降至施工平臺。如要返回地面時，待備用發電機發電正常后，再返回到吊籃上升至地面。

2.4.2 吊籃升、降過程中松開按鈕后不能停止的應急處理措施

吊籃在升、降過程中如松開按鈕后仍不能停止時，應立即按下電箱門上的紅色急停開關，使懸吊平臺緊急停止。然后切斷電箱電源開關，檢查接觸器情況，清理接觸器表面粘附油垢雜物，手按接觸器能恢復正常動作后，合上電源開關，旋動緊停開關使其恢復原位后繼續工作。如故障仍不能排出時，應切斷電源開關，采用手動滑降方法將吊籃降至施工平臺進行檢修。

2.4.3 吊籃因水平傾斜而自動鎖繩的應急處理措施

吊籃在在升、降過程中或一端滑降面水平傾斜至一定范圍時，安全鎖自動鎖繩。此時應立即停機，然后將電箱上的轉換開關轉向平臺低端，再按上升按鈕將吊籃降至施工平臺，檢查并調整兩端提升機中電磁制動器間隙至符合要求；或檢查兩端電機轉速差異，如差異明顯應更換電機。

2.4.4 工作鋼絲繩卡塞在提升機內的應急處理措施

工作鋼絲繩發生卡塞在提升機內時，應立即停機。嚴禁反復升降進行強行解脫。在確保安全的情況下，撤離吊籃內的施工人員，派遣經過專業培訓的維修人員進入吊籃進行維修。首先將安全鋼絲繩纏繞于兩端提升機安裝架上，用繩扣將安全鋼絲繩兩端扣緊，然后松開兩安全鎖擺臂滾輪的保護環，將工作鋼絲繩與滾輪脫開，使兩端安全鎖處于鎖繩狀態。在采取上述安全措施后，取下提升機檢查，并退出卡塞的鋼絲繩，將換好的鋼絲繩重新放下和穿入提升機內至拉緊鋼絲繩，然后將工作繩裝入安全鎖擺臂滾輪槽中，裝好保護環，使安全鎖打開后，將吊籃提升0.5米左右停止。取除安全鋼絲繩上的繩扣，將安全鋼絲繩放至懸垂位置，再將吊籃下降至地面，經過進行嚴格檢查，維修后，方允許繼續使用。

2.4.5 工作鋼絲繩斷裂時的應急處理措施

吊籃一端工作鋼絲繩斷裂時，吊籃發生傾斜，至一定傾斜位置時安全鎖自動閉合，將吊籃鎖住在安全鋼絲繩。此時，吊籃內施工人員應保持鎮靜，嚴禁在吊籃內奔跑和蹦跳，并按工作鋼絲繩卡塞在提升機內時的緊急措施進行處理。

3 施工布置及臨建

3.1 施工用風、水、電

施工用電：在調壓井出洞口變壓器處鋪設兩條185 mm2鋁芯電纜，并安裝電表計量，供鉆孔、灌漿用電。

施工用水：采用多級水泵將水從河內抽至引水隧洞5#洞外水池。施工用水直接從水池分別引至施工面和集中制漿站。

施工用風：依托土建空壓機房采用6寸風管(端部設有風包)集中供風，，鉆機用風需要用Ф32風管引至調壓井內施工面。

3.2 生活、生產用房

在調壓井施工平臺外側且在下方距平臺10 m處搭設板房供職工生活使用，在調壓井施工平臺外側搭設值班室和材料堆放間作為生產用房使用。

3.3 漿液制輸系統

采用引水隧洞5#洞外集中制漿站，在調壓井底部(即引水隧洞6#洞)設置轉漿站，制漿站設簡易的制漿房和水泥庫(面積150 m2左右，儲存水泥130 t)，安設2臺ZJ-400型高速攪拌機制漿，2臺JJS-2A型低速攪拌機儲漿，2臺SGB6-10灌漿泵輸漿。制好漿液直接用輸漿泵輸至工作面并注入孔內。

4 施工方法

4.1 施工工序(圖3)

圖3 施工工序

4.2 鉆孔

(1)鉆孔機具：選用YT-28手風鉆進行造孔，成孔直徑大于φ38 mm。

(2)鉆孔施工布置：排距2 m，每排30孔，梅花型布置，孔深深入基巖4 m。

4.3 鉆孔沖洗及簡易壓水試驗

固結灌漿孔灌漿前的壓水試驗應在裂隙沖洗后進行，試驗孔數為總孔數的5%，試驗采用單點法，其余孔段可結合裂隙沖洗進行簡易壓水。壓力為灌漿壓力的80%，若大于1 MPa時，采用1 MPa；壓水20 min，每5 min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。

4.4 灌漿設備

4.4.1 灌漿泵

本工程水泥灌漿采用SGB6-10型高壓灌漿泵。SGB6-10型高壓灌漿泵的排量和壓力滿足灌漿要求，且該灌漿泵能灌注水泥砂漿，有利于封堵大裂縫和空腔帶的封堵。

4.4.2 灌漿記錄儀

使用鳴天科技有限公司生產的便攜式多路灌漿自動監測儀。

4.4.3 高速攪拌機

采用杭州鉆探機械廠生產的ZJY-400型高速攪拌機進行制漿。

4.4.4 低速攪拌機

本工程水泥灌漿采用JJ-2B型低速攪拌機。

4.5 灌漿材料及漿液制備

4.5.1 灌漿材料

(1)水泥：采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥，細度要求為通過80 μm方孔篩的篩余量不大于5%。水泥必須符合質量標準，嚴格防潮并縮短存放時間，受潮結塊者不得使用。

(2)砂：灌漿用砂為質地堅硬的天然或機制中細砂，粒徑不大于2.5 mm，細度模數不大于2.0，其含泥量不大于3%，SO3含量小于1%，有機物含量不大于3%。

(3)水：灌漿用水應符合JGJ63-89第3.0.4條的規定，且拌漿用水的溫度不得高于40 ℃，并不小于5 ℃。

4.5.2 漿液制備

(1)所有制漿材料必須稱量，水泥、等固相材料應采用稱重法稱量，采用自動計量器進行加水量控制，稱量誤差不得大于5%。

(2)水泥漿液采用高速攪拌機攪拌，純水泥漿液的攪拌時間不少于30 s，漿液在使用前應過篩，自制備至用完時間不應大于4 h。

(3)采用集中制漿站制備漿液。

制漿站采用高速攪拌機拌制水灰比為2∶1級純水泥漿液，通過輸漿泵、輸漿管路送至灌漿工作面。

4.6 質量檢查

固結灌漿質量采用壓水試驗進行檢查，試驗采用單點法，壓水試驗檢查應在該部位灌漿結束3～7天后進行。透水率5≦lu灌漿結束后，將灌漿記錄和有關資料提交給監理人，以便擬定檢查孔的孔位。檢查孔的數量不應少于灌漿孔總數的5%，孔段合格率應在85%以上，不合格孔段的透水率不超過設計規定值的150%且不集中，灌漿質量可認為合格。否則，按監理人批準的措施進行處理。

5 結 語

甲巖水電站調壓井工程由中國水電十局有限公司承建，調壓井固結灌漿由十局基礎分局負責施工。采取升降式灌漿平臺，大量節約了以往調壓井常規灌漿所需要的架管、扣件。從工期所需要的時間上，經濟所需要考慮的效益上都取得預想的效果。

通過灌漿成果分析數據來看，灌漿效果滿足設計及業主防滲要求，圓滿達成施工任務。本文從臺車的設計、安裝、運行、拆卸等方面詳細敘述了各個環節所需要的設計參數及注意事項，以供類似灌漿施工借鑒與參考。

[1] 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范(DL/T 5148-2001).中國電力出版社，2002(1).

[2] 地基處理手冊(第三版).中國建筑工業出版社，2008(6).

[3] 錨固與注漿技術手冊.中國電力出版社，2009(10).

[TM622]；TV732.5+1；TV543+.5；U415.6

B

1001-2184(2017)05-0126-04

2017-08-24

張賀強(1983-)，男，漢族，河南新鄭人，河海大學水利水電工程專業畢業，工程師，注冊一級建造師，中國水利水電第十工程局有限公司，長期從事基礎處理施工與技術管理工作；

南 波(1986-)，男，陜西興平人，楊凌職業技術學院水利水電建筑工程專業畢業，助理工程師，中國水利水電第十工程局有限公司，長期從事基礎處理施工與技術管理工作.

(責任編輯卓政昌)