解析水電站調壓井井筒固結灌漿施工技術

寧子龍

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司 四川成都 610072）

引言

我國的能源形式多種多樣，其中水力發電作為可再生能源，其資源豐富，裝機容量大，相關技術發展成熟，因此已經成為電力生產的重要來源。目前，我國水電工程西移設計的水利工程項目由于規模、中心建筑、地形和水力約束條件等，需要采用引水式開發模式，所以大型調壓井的介入是不可避免的，其對水電項目工程質量有很大的影響。在水電站調壓井建設施工中，井筒固結灌漿方面施工技術至關重要，本文中，以具體工程實例展開相關介紹。

1 工程概況

該水電站位于云南省境內，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EL998m，相應庫容1.62×108m3；校核洪水位EL1003.97m相應的總庫容為1.84×108m3，設計洪水位EL1001.77m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240MW，保證出力58.375MW，多年平均發電量10.855×108kWh，年利用小時數4523h。

由于井身圍巖穩定性較差，在井筒周圍進行了垂直預固結灌漿，并將錨筋插入孔內。由于調壓井井圈直徑大（19m）、井深（67m），地表井圈高度為5.4m。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。

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）2.0m，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4m。固結灌漿實施范圍為EL.1000～EL.949m，總長51m，按照2m的環間距，共布置灌漿孔27排（環）。

2 調壓井作用

當水電站引水道較長時，一般在隧洞和壓力管道連接處設置調節室。調壓室由主要包括以下三種形式：調壓井（從山體重開挖井型結構）；調壓塔（地面塔式結構）；以及兩種方式混合結構。

水電站機組正常工作狀況下，如果突然甩負荷關閉導葉，水電站中水流由于慣性作用，會形成很大的水錘效應，對電力設備造成損壞。因此需要有調壓井來調節水流，縮短管道長度，降低水錘沖擊，釋放水錘壓力，以此來避免水錘摧毀導葉以及其他過流組件等電力設備，營造良好的機組運行狀況。

3 灌漿升降平臺的設計與安裝

3.1 灌漿臺車

該水電站調壓井井筒固結灌漿施工前期如果選擇搭建腳手架的方式的話，考慮到工程狀況，調壓井井筒直徑19m，井深約70m，搭建腳手架的話，則會因為工程量較大、施工準備時間較長、使得調壓井井筒固結灌漿施工工期延長，不符合施工計劃。因此，選用腳手架施工方式不可行。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了一個可以承受一定的負荷操作升降平臺，井壁水平固結灌漿造孔以及施工都可以在該平臺上完成，該灌漿平臺，其自重20t，可承載10t活荷載在調壓井井筒上下移動施工，灌漿平臺通過調壓井頂部卷揚機上下移動通過鋼絲繩牽引，靠井壁邊緣平臺安裝防摩擦輪達到水平限位作用，為了避免平臺卡住，工作平臺可通過安裝絲桿千斤水平定位，豎向定位除了卷揚機鋼絲繩穩定平臺外，還可選擇添加手動葫蘆將平臺和調壓井壁預埋灌漿管安裝掛拉架拉緊，使灌漿平臺更穩定。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。

3.2 灌漿平臺安裝

3.2.1 安裝施工準備

①井筒混凝土襯砌工作、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10cm。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。

3.2.2 安裝條件

①安裝設備為井口25t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。

3.2.3 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1.8m高為4m的排架，另需搭設5組長寬為1.8m高為4m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1.2t，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。

從當前單向航道通航能力的研究進展來看，主要側重于對航道交通流量的統計，結合排隊論方法及仿真方法對航道內船舶通過數量進行估計，而由于對船舶速度差異性的影響考慮不足，特別是船舶減速引起的航道通航能力的下降情況。本文構建以單向航道船舶減速概率為目標，通過構建確定的數學模型揭示影響單向航道船舶通行效率的機理，研究結果可為單向航道通航能力評價及船舶組織調度提供理論基礎。

3.4 吊籃工作意外時應急處理措施

吊籃在工作中突然斷電，應立即切斷電源開關，防止在送電時發生意外，確認來電后，首先關閉電源開關，經過檢查確認一切正常后，開始工作。在停電后需要回到平臺時，需同時抬起兩端提升電機手動滑降手柄，同時使吊籃自由滑動到平臺的施工。如需返回地面，則等備用發電機發電正常后，再回到吊籃上升到地面上。

4 施工方法

4.1 施工工序

具體見圖1。

圖1 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φ38mm。②鉆孔施工布置：排距2m，每排30孔，梅花型布置，孔深深入基巖4m。

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1MPa時，采用1MPa；壓水20min，每5min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

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80μm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2.5mm，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漿液制備過程中，所有相關材料必須經過稱量后使用，誤差不可超過5%，其中，如水泥等固相材料采取稱重法稱量，水量控制則利用自動計量器進行控制。②采用高速攪拌機對水泥漿液進行攪拌，其攪拌時間不少于30s，漿液在使用前應過篩，從材料制備開始到完全使用，時間不應大于4h。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

對灌漿質量檢查時，可以選擇采用壓水試驗進行檢查，試驗采用單點法，灌漿過程完成后3～7d后進行該部位壓水試驗檢查。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。進行孔位檢查時，檢查孔數量不能低于灌漿總孔數的5%，其中，檢查的孔段合理率也應在85%以上，不合格孔段的透水率不超過設計值的150%，且不集中，則可認定灌漿質量合格。否則，按監理人批準的措施進行處理。

5 結束語

本文中結合具體水電站調壓井施工狀況進行分析，對調壓井井筒固結灌漿各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。以期可為類似工程調壓井導井施工提供參考、借鑒。

[1]吳 昊.水電站調壓井設計與施工技術研究[J].河南水利與南水北調，2013（04）.

[2]羅明全.麻窩水電站調壓井導井施工技術[J].價值工程，2017（06）.

[3]陳洪波，張永，成奇.靈關水電站調壓井豎井開挖施工技術[J].四川水力發電，2017（05）.

[4]何 東.周源水電站調壓井施工技術[J].施工技術，2017（04）.

[5]劉海峰，張紅梅.吉沙水電站引水調壓井設計[J].水力發電，2012（03）.

[6]王文學，陳俊濤，謝和平.預固結灌漿在永寧河四級水電站調壓井施工中的應用[J].四川水力發電，2010（06）.