毛爾蓋水電站深大調壓豎井水平固結灌漿施工技術探討

高 永 民， 侯 麗 君， 羅 英

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

毛爾蓋水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內的黑水河中游，電站為引水式單一發電工程，工程規模為大(2)型，電站利用落差260 m，設計裝機容量420 MW。毛爾蓋水電站調壓豎井工程井筒采用鋼筋混凝土襯砌，開挖直徑為26 m，襯砌后的內徑為22 m，襯砌厚度為2 m。底部高程2 012.5 m，頂部井口高程2 183.5 m，井身高度為171 m，阻抗孔直徑為3 m。調壓豎井容水容量為63 862.3 m3，規模巨大，號稱“亞洲第一井”。

調壓井段的基巖為中厚層狀石英砂巖夾深色薄層含炭絹云母千枚巖。井口以下0～30 m段為強卸荷巖體，巖體松弛，完整性差，呈碎裂結構及散體結構，圍巖類別為Ⅴ類；30～70 m段為弱風化巖體，較破碎，呈鑲嵌-碎裂結構，以Ⅳ類圍巖為主；70～171 m段為微新巖體，完整性中等，呈塊裂-鑲嵌結構，以Ⅲ-2類圍巖為主。

該工程調壓井井筒設計采用水平方向固結灌漿，環間距(高度方向)為3 m，每環(圈)布置27個固結灌漿孔，孔深要求深入基巖12 m。固結灌漿實施范圍為高程2 183～2 026 m，總長度為157 m，共布置灌漿孔53排，累計鉆孔20 034 m，灌漿17 172 m。

2 固結灌漿采用的施工技術

2.1 施工準備

(1)預埋灌漿管。

采用φ60鋼管作為預埋管，預埋管管口裝有埋管彈簧，鋼管預先穿過鋼筋并固定好，埋管彈簧壓縮在模板內，滑模模板滑過時預埋管通過彈簧彈出后即可精確找到預埋管管口。

(2)同步灌漿臺車及載人電動吊籃的安裝與調試。

由于調壓井井筒直徑大、高度深，腳手架搭設工程量大、耗時長、成本高，項目部經論證后決定采用同步灌漿臺車代替腳手架搭設方案。同時，為避免人員上下與灌漿施工間的沖突、加快施工進度，項目部設計并定制了載人專用電動吊籃。

升降式同步灌漿臺車主要用于井壁水平固結灌漿造孔及灌漿施工。平臺(自重20 t)可承載一定的活荷載(10 t)并通過調壓井頂部設置的5臺卷揚機的牽引實現上下移動，臺車上下移動時，依靠井壁邊平臺上安裝的防摩阻輪起到水平限位作用，以免臺車被卡住。

臺車組裝件在調壓井內阻抗孔平臺高程2 026 m處進行安裝，安裝完畢，由專業人員進行調試。調試完成后進行荷載試驗，最后邀請專家、安監部門、建設單位等聯合驗收并備案。

載人電動吊籃的施工及驗收程序同灌漿臺車，單次載人數量不超過6人。

(3)關鍵工序采用的安全保障措施。

在同步灌漿平臺工作時，特別安裝了五個絲桿千斤頂進行水平定位，豎向定位除采用卷揚機鋼繩穩住平臺外，另外增加了五個5 t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。

在高空作業電動吊籃工作時，除了增加配重、更換鋼絲繩外，另外增加了六副安全繩(配安全鎖)，配備雙重保險以提高安全性。

2.2 施工工藝

(1)施工流程。

固結灌漿采用由低到高、環間分序、環內加密的原則進行。單個孔的固結灌漿施工流程見圖1。

圖1 單個孔固結灌漿施工流程示意圖

(2) 固結灌漿試驗。

在正式實施生產性灌漿前，首先進行灌漿試驗，通過比較灌前灌后的透水率，驗證原灌漿施工的設計參數是否合理并提出合理的灌漿參數，用以指導后續施工。

(3)鉆 孔。

選用YGZ-80圓盤鉆造孔，成孔直徑為60 mm。鉆孔分兩序，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，采用自上而下分段鉆孔、沖洗及壓水。

(4)鉆孔的沖洗。

固結孔在灌漿前必須進行鉆孔和裂隙沖洗。采用風水聯合方式進行鉆孔沖洗，即從孔底向孔外沖洗。裂隙沖洗的水壓采用80%的灌漿壓力；壓力超過1 MPa時則采用1 MPa。裂隙應沖洗至回水澄清后10 min結束且總的時間要求為：單孔不少于20 min，串通孔不少于30 min。

(5)壓水試驗。

固結灌漿孔灌漿前的壓水試驗應在裂隙沖洗后選擇有代表性的孔進行，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%；若壓力大于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。

(6)漿液的制備及供漿。

在調壓豎井施工平臺外側適當的位置設置集中制漿站，拌制水灰比為0.5∶1級純水泥漿液，通過輸漿泵、輸漿管路送至灌漿工作面，各施工機組將其調配成所需要的水灰比進行灌注。

(7)灌 漿。

①灌漿方法。灌漿采用自下而上分段、卡塞純壓式灌漿，單個孔分兩段，第Ⅰ段為0～6 m、第Ⅱ段為6～12 m。

②漿液水灰比與變漿原則。灌漿全過程采用灌漿自動監測儀監控、記錄并打印出灌漿原始記錄。

固結灌漿水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等五個比級，一般情況下開灌水灰比為3∶1，實際施工時需根據壓水情況做進一步調整。

變漿原則同灌漿規范相關章節要求。

③灌漿壓力及結束標準。調壓井高程2 183～2 130 m的灌漿壓力為0.6 MPa，高 程2 130～2 090 m的灌漿壓力為1 MPa，高程2 090～2 050 m的灌漿壓力為1.5 MPa，高程2 050 m以下的灌漿壓力為2 MPa。

固結灌漿各灌漿段的結束標準：在設計規定的壓力下，當注入率不大于1 L/min時，繼續灌注30 min，灌漿即可結束。

對于灌漿過程中出現的串漿、冒漿、大吃漿等特殊情況采用并孔灌漿、表面封堵、嵌縫、濃漿灌注、摻加砂及速凝劑等外加劑、間歇待凝及復灌等方式予以處理。

④封 孔。固結灌漿全孔灌漿結束后，采用“機械壓漿封孔法”封孔。

(8)質量檢查。

質量檢查方法及合格標準同灌漿規范相關章節要求。

3 技術創新分析與探討

3.1 滑模預埋水平固結灌漿孔彈簧鋼管技術

應用滑模預埋水平固結灌漿孔彈簧鋼管技術可以方便、快速地尋找鉆孔，避免鉆孔時損傷鋼筋，工效高。但其也有不利的方面：一但原設計的灌漿參數需要調整、特別是間排距需要調整時，原來已經埋設好的灌漿鋼管將全部或部分報廢，起不到預期的作用。

3.2 高空作業電動吊籃技術

豎井工程通常選用直爬梯或旋轉樓梯作為施工人員的上下通道，這種方法大量消耗施工人員的體力，影響施工進度。該項目引用高層建筑施工用高空作業電動吊籃技術，經有針對性的技術修改后作為工作人員上下交通的工具，既經濟、又安全，真正體現了“以人為本”的施工理念。

3.3 深大調壓豎井應用同步灌漿臺車技術

對于深大調壓豎井施工，采用常規搭設滿堂鋼管腳手架的方式工程量太大且極不安全，施工耗時太長。同步灌漿操作臺車技術在該工程中的應用，使灌漿施工既安全、又快捷，不但滿足了豎井水平固結灌漿施工，同時亦可作為閘門槽安裝及二期混凝土施工平臺，進一步節約了施工成本。但是，該技術在本次應用過程中無論從制作、安裝及驗收程序上，還是在運行過程中保持同步的要求上均不正規，有待今后使用時提高。

4 結 語

毛爾蓋水電站調壓井水平固結灌漿工程創新引入并成功應用了滑模預埋水平固結灌漿孔彈簧鋼管技術、高空作業吊籃技術以及同步灌漿平臺技術等，保證了施工安全、質量及工期，取得了良好的社會、經濟效益，得到建設、設計、監理等單位的高度評價，所取得的經驗可供類似深大豎井工程灌漿施工借鑒和參考。