東湖電站圍堰復合灌漿技術研究

(遼寧省水資源管理集團有限責任公司，遼寧 沈陽 110003)

1 工程概述

東湖電站圍堰，位于桓仁水庫庫區內，圍堰全長81.70m，堰頂設計高程EL307.60m，最大堰高51.40m。圍堰修建過程中，進行分期填筑，一期填筑至EL304.00m高程處，其中EL296.00m以下采用石碴填筑，除鄰水面、背水面外，均采用粒徑小于20cm的石碴料；EL296.00m～EL304.00m采用風化砂進行填筑；EL296.00m及以下圍堰灌漿采用風化砂蓋板，填筑完成后對一期圍堰進行灌漿；二期圍堰在EL304.00m的基礎上，加高至EL307.60m處，圍堰中央3.50m采用砂礫料填筑，砂礫料最大粒徑40cm，采用高壓噴射灌漿對EL296.00m～EL304.00m段進行灌漿(東湖電站圍堰剖面如圖1所示)。

2 一期圍堰膏狀帷幕灌漿

將圍堰劃分為5個單元，并選取中間第三單元作為試驗區，進行生產性試驗，確定適合實際施工情況的灌漿孔排布置、材料選擇、漿液配置、設備選擇和工藝方法等。

2.1 布孔參數

圍堰堰體沿中線設4排灌漿孔，其中上游、下游兩排采用膏漿灌漿，中間兩排采用帷幕灌漿。其中兩排膏漿排距為3.50m，兩排帷幕排間距1m，分別距上下游排膏漿1.25m，上下游膏漿孔距1m，中間排帷幕灌漿孔距2m(一期圍堰防滲孔位布置圖如圖2所示)。

圖1 東湖電站圍堰剖面

圖2 一期圍堰防滲孔位布置

2.2 施工順序

鉆孔采用套管鉆進，施工時先施工下游排，再施工上游排。排內分兩序施工，先施工一序，再施工二序進行灌漿。

膏漿和帷幕灌漿采用自下而上分段灌漿法,膏漿灌漿基巖部分5m一段， 圍堰體部分1.50m(一根套管)控制；帷幕灌漿基巖部分5m一段， 圍堰體部分4.50m(三根套管)一段控制，灌漿方式為純壓式。膏漿孔深按照深入完整基巖1～1.50m控制。

2.3 材料選擇

水泥為普通硅酸鹽水泥；拌漿水溫不高于40℃；摻合料為偏鋁酸鈉，按照2‰的比例摻用；粉煤灰采用二級及以上標準；膨潤土吸水率(2h)≥400%，粒徑小于0.08mm的顆粒含量大于80%。

膏漿灌漿配比按照水固比1∶1.11控制，帷幕灌漿Ⅰ序孔采用水泥粉煤灰漿液灌注，水固比采用0.60∶1。帷幕灌漿Ⅱ序孔采用純水泥漿漿液灌注，水灰比采用1∶1和0.6∶1兩種漿液(見表1、表2、表3)。

表1 膏漿灌漿水泥漿液配合比

表2 帷幕灌漿Ⅰ序孔漿液配比

表3 帷幕灌漿Ⅱ序孔漿液配比

2.4 灌漿方法

圍堰灌漿采用套管跟進自下而上純壓式灌漿，鉆孔時先鉆至終孔孔深，用水壓塞壓至基巖5m段長上部，然后灌漿，在圍堰體部分，水壓塞壓至在最后一根套管根部，灌漿完成后，采用拔套管的方式控制灌漿段長，直至到灌漿孔頂部灌漿完成。

2.5 變漿及結束標準

當灌漿流量保持不變，灌漿壓力增加時，或者灌漿壓力不變，灌漿流量降低時，不改變水灰比；當某一比級漿液的灌注時間已達30min或注入量已達300L，而注入率和灌漿壓力改變不顯著時，應改濃一級。膏漿灌漿和帷幕灌漿均是在達到設計壓力，注入率不大于1L/min，延續穩定灌注10min后，灌漿即可結束。

2.6 灌漿結果分析

一期圍堰灌漿共計完成灌漿孔206個，共完成圍堰體鉆孔4561.30m、基巖鉆孔1542.30m，灌入膏漿水泥4635.49t、帷幕灌漿圍堰體水泥268.91t、帷幕基礎水泥287.83t。 完成檢查孔28個，檢查孔鉆孔取芯972.50m、檢查孔壓水試驗135段、聲波測試孔592m。

從檢查孔取芯揭露情況來看，圍堰采用洞挖石(花崗巖)碴料、砂礫土料、風化料(含黃泥、沙)等組成，且分布不均勻。取出的最長巖芯為0.70m，堰體不同填筑料與膏漿效結在一起，效結和結石情況較好，證明在堰體空腔部位膏漿可以保證充填。通過取芯情況分析，漿液擴散半徑是可以達到預期目的，兩孔之間的區域漿液充填效果明顯，可以保證膏漿墻體和整個防滲體厚度的。

在圍堰灌漿區域內共布置28個檢查孔，均采用單點法進行壓水試驗，所有壓水試驗測得透水率均滿足設計值，充分說明該次試驗基本達到設計預期的防滲效果。

3 二期圍堰高壓擺噴灌漿

二期圍堰在一期灌漿完成的基礎上進行填筑，對作為一期灌漿蓋板的EL296.00m～EL304.00m風化砂段進行高壓灌漿，二期圍堰從EL304.00m加高填筑至EL307.60m處，堰頂寬6m，其中中央3.50m采用砂礫料進行填筑，砂礫石最大粒徑4cm，礫石級配連續，小于5mm的顆粒含量為30%～50%。

3.1 布孔參數

二期圍堰高壓噴射灌漿的孔位分別分布在圍堰中軸線兩側，高壓擺噴灌漿孔布置為兩排，分別在圍堰軸線上游0.60m和1.40m處，排距為0.80m，孔距0.80m，為梅花形布置，孔深13.60～15.00m，共計196個孔(見圖3)。

圖3 二期圍堰高噴灌漿孔平面布置

3.2 鉆孔及孔深

二期圍堰高壓擺噴鉆孔采用KLEMM全液壓履帶式鉆機鉆孔，先確定孔位然后套管鉆進，鉆至終孔孔深后下套管施工。灌漿鉆孔至深入13.60～15.00m，灌漿鉆孔深入前期帷幕頂面線下1m，鉆孔孔徑φ133mm。鉆孔孔位和設計偏差不能大于50mm。鉆孔孔徑須大于高壓噴射管20mm。

3.3 材料及技術參數

高噴采用的注漿材料為普通硅酸鹽水泥PO42.5，漿液密度為1.40～1.50g/cm(高壓擺噴灌漿技術參數見表4)。

表4 高壓擺噴灌漿技術參數表

3.4 制漿標準

在圍堰高噴施工時，拌制水灰比為1∶1～1.5∶1，水泥漿液是由高速攪拌機攪拌而成，攪拌時間不少于30s。超過4h的水泥漿須作廢處理，不得用于高噴成墻。

3.5 灌漿方法及順序

高壓擺噴分兩序孔施工，先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔施工。周圍I序孔施工完待凝24h后，方可對Ⅱ序孔進行施工。施工方法采用雙重管高噴灌漿，高噴形式為高壓擺噴對接灌漿。

3.6 灌漿結果分析

二期圍堰灌漿共計完成灌漿孔196個，共完成圍堰體鉆孔2147.18m，灌入水泥507.60t，平均單位耗灰量236.40kg/m。 其中先灌注的下游排孔深1096.58m，灌注水泥300.80t，下游排平均單位耗灰量274.30kg/m后灌注的上游排鉆孔1050.60m，灌注水泥206.80t，上游排平均單位耗灰量196.8kg/m。

4 結 語

圍堰工程采用二次填筑，并采用一期圍堰膏狀帷幕灌漿，二期圍堰高壓旋噴灌漿構筑圍堰防滲體，二期高壓噴射灌漿孔深深入一期帷幕灌漿防滲體1m以下，保證了防滲體的連續性；采用孔隙率小的砂類物質代替常規的蓋板，進行有壓灌漿；后期對砂類進行處理，為圍堰修筑、灌漿提供了新的處理思路。取芯、聲波測試、下游基坑開挖時觀測透水情況、圍堰拆除時觀測渣體等檢測結果均表明該復合灌漿技術可行，并取得了預期效果，達到設計要求，滿足工程需要，確保了工程安全穩定。

[1] 宋國煒.復合灌漿技術在土石圍堰防滲中的應用[J].珠江水運,2013(17):74- 75.

[2] 劉亮,李文富.深水堆石體圍堰防滲灌漿試驗研究[J].東北水利水電,2014(9):45-48,55,72.