控制性灌漿工藝在老撾南立1水電站圍堰防滲中的應(yīng)用

黃 俊 杰， 胡 鳴， 張 衛(wèi) 東

(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

南立1水電站位于老撾萬象省北部PhonHong區(qū)的Nam Lik河上，電站距離上游南立2水電站直線距離約33 km。電站為河床式電站，最大壩高47.67 m，設(shè)計(jì)正常蓄水位高程195 m，水庫最低運(yùn)行水位高程191.5 m，電站裝機(jī)容量為64.72 MW。

電站下游圍堰地處河床中央，兼顧基坑擋水及過河通道功能，早期韓國的施工單位采用大塊石及黏土進(jìn)行圍堰填筑并用鋼板樁進(jìn)行圍堰防滲。但由于堰體底部存在大量的孤石，滲漏通道難以封閉，且隨著河水長期不停沖刷、掏空，進(jìn)一步加劇了堰體滲水，嚴(yán)重影響到基坑的開挖以及后續(xù)工作的順利開展，因此，圍堰防滲處理勢在必行。

2 防滲工藝的選擇

目前水電站基礎(chǔ)防滲采取的工藝以高噴防滲墻、混凝土防滲墻、控制性灌漿、噴灌結(jié)合防滲墻等為主，幾種工藝各具優(yōu)劣。

高噴防滲墻適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土、碎石土等地基基礎(chǔ)的防滲和加固處理；對(duì)基巖和碎石土中含有卵石、塊石、漂石呈骨架結(jié)構(gòu)的地層以及地下水流速過大和已涌水的地基工程適用性差，應(yīng)慎用。

混凝土防滲墻一般適用于黏土、砂土、淤泥和卵石粒徑小于100 mm的砂礫石地層；對(duì)松散漏失及涌水的地層，其槽孔護(hù)壁困難，成槽難度大，應(yīng)慎用。

控制性灌漿技術(shù)地層適應(yīng)性強(qiáng)，灌漿中加入膨脹及速凝材料后，對(duì)漏失地層具有較好的處理效果。

噴灌結(jié)合防滲墻技術(shù)綜合了高噴防滲墻與控制性灌漿技術(shù)的特點(diǎn)，具有地層適應(yīng)性強(qiáng)，防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)；但其施工難度大，設(shè)備人員投入大。

結(jié)合本工程圍堰基礎(chǔ)底部多孤石且存在大量滲水通道的地質(zhì)特點(diǎn)，綜合考慮施工工期、防滲能力、施工質(zhì)量控制及經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)，最終決定采用控制性灌漿工藝進(jìn)行圍堰防滲處理。

3 控制性灌漿方案的設(shè)計(jì)

3.1 孔位布置

結(jié)合下游圍堰現(xiàn)場實(shí)際情況，首先進(jìn)行下游圍堰素混凝土子圍堰漏水的處理。沿素混凝土子圍堰共布置了7排控制性灌漿孔，其中子圍堰槽口位置布置了4排，孔距預(yù)先設(shè)置為1～2 m，再根據(jù)現(xiàn)場初灌情況設(shè)置具體的孔距。要求終孔深度應(yīng)深入地層15 m。灌漿過程中先灌迎水面排，再灌背水面排，最后灌中間排。

主圍堰控制性灌漿孔上下交錯(cuò)布置兩排，每排26個(gè)孔，每孔深15 m；根據(jù)灌漿后的實(shí)際情況，再對(duì)漏水匯集處進(jìn)行加密處理。

3.2 灌 漿

本工程控制性灌漿先灌注迎水面排，再灌背水面排。同排孔分兩序施工，即先施工I序孔，再施工Ⅱ序孔。灌漿時(shí)，將迎水面的灌漿孔灌漿壓力控制在0.2～0.3 MPa；將背水面的灌漿孔灌漿壓力控制在0.3～0.6 MPa。

對(duì)于滲水通道大而密集的部位采取加密、反復(fù)灌漿的處理方式。處理過程中，必要時(shí)灌注水泥砂漿、摻外加劑(水玻璃等)或膨脹性材料以達(dá)到更好的阻水防滲效果。

4 控制性灌漿施工

4.1 鉆 孔

子圍堰控制性灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)造孔，根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況，子圍堰槽口混凝土澆筑后，上吊地質(zhì)鉆機(jī)于混凝土上鉆加密孔。

主圍堰控制性灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)潛孔錘偏心跟管鉆進(jìn)，鉆孔孔徑為127 mm，套管采取螺紋連接，鉆進(jìn)、擴(kuò)孔、跟套管護(hù)孔連續(xù)完成。

鉆進(jìn)過程中，詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄鉆孔時(shí)遇到的各種現(xiàn)象，根據(jù)返渣情況、鉆進(jìn)速度、鉆壓以及沖擊器運(yùn)行情況判斷地下水位、漂(孤)石的分布、埋深，地層的架空、漏失與串通，動(dòng)水及地下承壓水等的分布狀況，為后續(xù)灌漿提供依據(jù)。

4.2 灌漿方法

(1)子圍堰。實(shí)際灌漿施工中，由于子圍堰槽口底板混凝土下游2～3 m處存在大量滲水通道，滲水量大、流速快。故在子圍堰槽口混凝土澆筑前，先采取淺孔注漿并摻入水玻璃、細(xì)砂、豆石等灌漿堵漏材料。當(dāng)該部位滲水量減小、待凝一段時(shí)間后進(jìn)行二次造孔，余下的孔段采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法進(jìn)行加壓灌漿。

子圍堰槽口混凝土澆筑后，上吊地質(zhì)鉆機(jī)于槽口混凝土上進(jìn)行灌漿施工。采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法進(jìn)行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。灌漿過程中，分序、分段并逐次加深，直到孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度且滲水得到很好的控制后結(jié)束該部位控制性灌漿施工。

(2)主圍堰。主圍堰控制性灌漿孔鉆孔完畢，向孔內(nèi)下入一根灌漿花管，花管采用φ80 PVC花管，管底部切割布置水口，花管下設(shè)完畢，起拔套管，然后采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法進(jìn)行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。

實(shí)際灌漿施工過程中，由于主圍堰底部存在大量孤石且其主要由黏土以及碎石填筑而成，存在大量的滲水通道，滲水量大，灌漿過程中存在大量漏漿，無法采取孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法有效灌漿。于是，在主圍堰第一階段處理過程中，主要采取孔口注漿并摻入水玻璃、砂、豆石等灌漿堵漏材料并結(jié)合限流、待凝等灌漿方法的方式進(jìn)行處理。當(dāng)滲水量減小后，再采用“孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法(純壓式)”進(jìn)行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。第一階段處理后，圍堰滲水主要匯集于中部位置(河床正中附近)。第二階段，于滲水匯集處加密設(shè)置一排灌漿孔。灌漿前于滲水匯集處扎一小圍堰，通過小圍堰平衡壓力的作用并結(jié)合第一階段的處理方式進(jìn)行灌漿。第二階段處理后，滲水得到了很好的控制。第三階段，為保證圍堰較小的孔隙得到填充，對(duì)滲水匯集處再設(shè)置了一排加密孔進(jìn)行灌漿處理。

4.3 漿液配比

灌漿施工中，水泥漿與水玻璃比可根據(jù)實(shí)際情況選用1∶0.5、1∶1等配比，水泥-水玻璃漿液不同條件下的膠凝時(shí)間見表1。

表1 水泥-水玻璃漿液不同條件下的膠凝時(shí)間(M=3)表

4.4 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)迎水、背水面灌漿孔的實(shí)際施工情況，分別采用不同的灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

(1)迎水面灌漿孔：采用限量灌漿控制結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)壓力及注入率結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)單位耗灰量達(dá)1 000 kg/m時(shí)，可結(jié)束灌漿；或當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力且吸漿量小于5 L/min時(shí)，持續(xù)灌注15～20 min即可結(jié)束。

(2)背水面灌漿孔：當(dāng)灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力且吸漿量小于5 L/min時(shí)，持續(xù)灌注15～20 min即可結(jié)束灌漿。

4.5 封 孔

灌漿孔灌漿結(jié)束后，在驗(yàn)收合格24 h后用水泥砂漿進(jìn)行封填并將孔口壓實(shí)抹平。

5 結(jié) 語

南立1水電站下游圍堰經(jīng)采用控制性灌漿防滲處理后，圍堰大滲水的情況得到了根本性的控制，防滲效果良好，為基坑開挖及整個(gè)項(xiàng)目后續(xù)工作的順利展開打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

控制性灌漿技術(shù)具有工期短，場地適應(yīng)能力強(qiáng)，地層適用范圍廣，防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，在圍堰、堤岸等孤石含量高、塊徑大、地層破碎、空間受限等地層或區(qū)域的防滲加固領(lǐng)域具有寬廣的應(yīng)用前景，值得類似工程參考借鑒。