淺談某水電站深厚覆蓋層帷幕灌漿技術

【摘要】某水電站在水庫蓄水后，大壩下游出現滲漏等異常情況，結合現場實際情況，需對大壩壩基覆蓋層進行帷幕灌漿，以減小滲流量，保證大壩安全穩定運行。本文以某水電站為例分析深厚覆蓋層帷幕灌漿關鍵技術，希望可以為其他類似工程提供有價值的參考意見。

【關鍵詞】某水電站；覆蓋層；帷幕灌漿

一、工程概述

某水電站大壩為粘土心墻堆石壩，壩體分為粘土心墻、反濾層、過渡層、壩殼堆石四大區。壩基河床段采用110m懸掛式防滲墻下接帷幕灌漿，封閉范圍高程為1310.00m～1200.00m，兩岸采用封閉式防滲墻。防滲墻厚度1.0m，墻下設置覆蓋層和基巖帷幕灌漿進行封閉防滲。電站壩址區河床覆蓋層比較深厚并且層次結構相對比較復雜。

二、施工難點分析

某水電站壩址處河床覆蓋層深厚，覆蓋層以礫石層和礫石土層為主、水庫已經蓄水，施工技術難度較大，采用傳統孔口封閉法鉆灌施工，施工過程中塌孔、涌水涌砂現象頻繁，進度緩慢，鉆孔成孔率低，難以控制漿液灌入量，上部地層在每次灌漿時都會被重復劈裂灌注，地表容易發生抬動，難以有效控制質量。該工程具體有以下幾方面的施工難點：

1、壩址處河床覆蓋層深厚，一般厚度為120m～130m，且覆蓋層以礫石層和礫石土層為主，在鉆孔過程中易出現塌孔現象。

2、水庫已經蓄水，施工過程中需承受約70m左右的高水頭壓力，易出現涌水涌砂現象。

3、在大壩灌漿廊道內施工，空間狹窄，不能夠采用大型鉆機，需要充分考慮和研究選擇適宜的鉆機設備。

4、水電站防滲墻厚度1.0m，防滲墻外帷幕灌漿孔位距防滲墻只有60cm，且覆蓋層帷幕灌漿深度在86～154m，為保證防滲墻在掃孔中不被破壞，對灌漿孔掃孔時要嚴格控制孔斜，孔斜控制要高于規范要求，對鉆孔技術人員、掃孔過程中孔斜測量及調整提出了更高的要求。受各種條件的制約，施工難度較大，為確保帷幕灌漿質量，需要根據施工現場的實際情況研究選擇適宜的帷幕灌漿技術顯得尤為重要。

三、帷幕灌漿關鍵技術

套閥管灌漿法克服了在砂礫石層中栓塞不能直接緊貼在鉆孔壁上進行止漿的缺點和困難，因而成為砂礫地基灌漿的最佳方法，根據國內外的實踐經驗，目前套閥管灌漿法已是一種成熟的和有效的灌漿工藝，具有傳統灌漿工藝無法比擬的優點，主要用于覆蓋層基礎防滲灌漿處理，在比較深厚的砂礫石地基中，這種灌漿方法的優越性更加突出。

根據某水電站壩基地質情況、高水頭流動狀態、帷幕灌漿工藝方法的特點，以及目前國內外采用的適合深厚覆蓋層帷幕灌漿的成功經驗，選擇采用套閥管灌漿法。套閥管法是采用鉆孔機械一次跟管成孔，施工工效較高，在跟管內下設高壓控制性灌漿專用套閥管，灌漿是在套閥管內進行，不會出現塌孔的情況。套閥管灌漿法是一種控制性灌漿方法，灌漿時通過控制漿液流動度和有效灌入量以達到可控灌漿的目的，不但能減少漿材耗用量，降低工程成本，實現全孔段均勻受灌；在下部基巖灌漿時套閥管又作為護壁套管，避免二次造孔對工期、成本的影響；可以多次對存在缺陷的部位進行重復補灌，以達到期望的灌漿效果；根據地層特點，可在同個套閥管內的不同孔段灌入不同漿液配合比或不同的漿液材料，可控可灌效果較好，從而減少不必要的漿液浪費。套閥管法工效高，可靠性好，工程質量能得到有效保證。

某水電站深厚覆蓋層帷幕灌漿關鍵技術具體工藝如下：

1、鉆孔

某水電站灌漿廊道里Φ114mm預埋灌漿管，有部分孔位采用原預埋灌漿管掃孔灌漿，因此限定了鉆機鉆頭和套閥管的尺寸，套閥管采用Φ73mm國標地質管（壁厚4.5mm），在一次性成孔后下設套閥管。由于孔深較深，鉆孔過程中可能會出現塌孔現象，為解決鉆孔過程中可能出現的塌孔、涌水涌砂問題，采用孔口封閉結合加重泥漿護壁鉆孔工藝。在孔口處安裝孔口封閉裝置，在加重泥漿發揮作用以前，可起到封閉孔內涌水涌砂的作用；加重泥漿發揮作用后，通過漿液的粘度來達到護壁效果，防止塌孔的情況出現。

2、下設套閥管

由于施工空間有限，套閥管長度不宜過長，長度宜為2m左右；由于孔深較深，套閥管需分節下設，節與節之間采用連接手連接，沿套閥管軸向每隔30cm設一環出漿孔，每環4個孔，孔徑Φ16mm。出漿孔外側采用彈性較好的橡皮箍圈套緊，套閥管底部進行封閉處理。套閥管下設過程中要保證垂直度和同心度，通過水平尺校直下設，下設完畢后在孔口安設定位器。

3、灌注套殼料

在套閥管下設完畢后，在套閥管與孔壁之間的環狀間隙中灌注套殼料，套殼料灌注成功與否直接決定著套閥管灌漿工藝的效果。

套殼料要求其脆性較高，收縮性要小，力學強度適宜，即要防止串漿又要兼顧開環。本工程采用以膨潤土為主、水泥為輔的套殼料，開環使用稀漿（或清水）上下移動，加壓開環，開環壓力一般為1MPa～7MPa，較大的開環壓力容易導致鉆機抬起，存在一定的安全隱患，在施工過程中，對鉆機進行錨固，確保鉆機在高壓力下的穩定性能。

4、灌漿

對于套閥管的灌漿方式可任意選擇自下而上或自上而下，可對某一段進行多次復灌，也可以將灌漿塞下設至需要灌漿的部位，灌注全孔中的任何一段。本工程在施工中采用自下而上的方式進行灌漿。

5、灌漿材料

灌漿能否達到目的的物質基礎是灌漿材料的選擇，灌漿的成敗很大程度上取決于灌漿材料，本工程在帷幕灌漿中使用了復合材料、速凝膏漿/速凝抗沖膏漿、硅溶膠等。

四、結語

水電站深厚覆蓋層帷幕灌漿施工并非一項簡單的工作，尤其是在各種制約條件下，帷幕灌漿施工更謂是難上加難。在本工程中選用孔口封閉結合加重泥漿護壁鉆孔工藝、套閥管灌漿工藝，使鉆孔成孔率提高、涌水涌砂現象減少，工藝已能成熟的應用在本工程中，對類似工程的施工有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]楊興斌.帷幕灌漿施工技術在水利工程中的應用分析[J].黑龍江水利科技，2013（04）：267-269.

[2]宋明利.淺論水利施工技術及灌漿施工應用研究[J].科技創新與應用，2015（06）：134.

[3]應金星.袖閥管注漿加固設計與施工工藝研究[J].吉林水利， 2009.7（7）.

[4]張作瑂，邰源臨.塑料套閥管在砂礫地基灌漿處理中的應用[J].水利水電技術， 1987（6）.

[5]駱秋林.桐子林水電站深厚覆蓋層全帷幕灌漿技術[J].四川水利， 2015（5）.

[6]陳上興.套管灌漿法在基坑支護補救工程中的應用[J].廣東土木與建筑， 2005（7）.