黃登水電站帷幕灌漿質量管理工作實踐

余雅寧，喻華平

(華能瀾滄江水電股份有限公司黃登·大華橋水電工程建設管理局，云南 蘭坪 671406)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，采用堤壩式開發，是瀾滄江上游古水至苗尾河段水電梯級開發方案的第六級水電站，以發電為主。電站左岸布置3條灌漿洞，右岸布置2條灌漿洞。在大壩帷幕灌漿原設計灌漿量基礎上，根據質量監督總站專家組和灌漿咨詢專家組意見，將部分壩段灌漿孔進行了加密。考慮到帷幕灌漿質量關系到電站的長久安全運行，黃登、大華橋水電工程建設管理局(以下簡稱“建管局”)作為黃登水電站的建設管理機構，高度重視分別從組織機構，技術體系保障、工藝質量管控等縱橫交錯多方位進行了全面管理。

2 建立完善的灌漿質量管理體系，層層落實責任

為有序開展大壩灌漿工作，提升黃登、大華橋水電站隱蔽工程管理水平，確保大壩灌漿工程質量，項目實施前，即建立了建設單位、監理單位、設計單位、施工單位、監測檢測中心、第三方檢測單位組成的質量管理體系，建管局結合工程建設實際情況，成立了黃登、大華橋水電站以建管局總工程師牽頭的大壩灌漿隱蔽工程工作領導小組。領導小組下設工作組，主要負責大壩灌漿隱蔽工程的質量管控、技術指導、工程計量、綜合協調等。工作組根據工程進展情況，及時組織會議，對灌漿工作進行總結，協調解決工作中存在的問題，指導一下階段灌漿工作的開展，并對大壩灌漿隱蔽工程進行日跟蹤管理，定期或不定期進行巡視檢查。

3 建立完善的技術保障措施，杜絕現場造假現象

3.1 儀器儀表管理

建管局統一采購灌漿記錄儀交付施工單位使用，并對流量計、傳感器等部件進行鉛封。監理單位對施工單位運至施工現場用于灌漿作業的各種機械、儀器儀表、計量觀測裝置和其他輔助設備，進行檢查與率定，特別是灌漿自動記錄儀，監理單位要進行合格證書(經國家有關具有相應資質的部門鑒定)的檢查及現場率定，現場率定方法為采用標準壓力表率定壓力傳感裝置，容積法率定流量傳感裝置，保證了記錄成果的真實性和準確性。

3.2 建立數字黃登灌漿監控系統

灌漿施工工序繁多、資料量大，管理難度大，管理者難以及時掌握到灌漿進度、質量等信息，從而導致施工過程管理決策滯后。數字黃登灌漿監控系統覆蓋了灌漿施工的設計、計劃、施工、驗收等各個階段，從單元孔段的定義到施工過程數據、質量檢測數據的采集，到最終的單孔驗收、成果整理分析，可提供全過程的單元、孔、段、灌次、時程數據管理和分析，保證設計、施工、檢查等灌漿資料的完整性，顯著提高灌漿成果資料整理的工作效率。

大壩灌漿系統包括：灌漿準備、灌漿設計管理、施工過程管理、質量管理、灌漿成果查詢5個部分。

系統監控原理：在每個工作面開灌之前，在灌漿站架設無線網絡進行網絡覆蓋，開始施工時，每臺灌漿記錄儀通過傳感器自動實時采集灌漿各參數數值，然后通過無線網絡傳輸到中心數據庫，灌漿監控系統讀取數據后進行相關參數的監控，如圖1所示。

圖1 灌漿監控系統工作示意

3.3 引入第三方檢測

水電站大壩帷幕灌漿施工質量及效果關系著大壩的正常運行與安全，在借鑒其他電站的做法及成功管理經驗后，建管局在原標段承包人完成的帷幕灌漿施工質量檢查后，引入獨立的第三方檢測單位進一步通過鉆孔取芯、壓水檢查等手段對大壩帷幕灌漿施工質量及效果進行檢查，評價帷幕灌漿效果和防滲能力的改善情況，查明巖體破碎區域或帷幕灌漿缺陷區，為設計確定重點灌漿區域或補充灌漿提供依據，并確保灌漿質量滿足設計及規范要求。

(1)第三方檢測單位工作內容。主要包括：鉆孔、取芯、壓水試驗、封孔和資料整編分析等。鉆孔和取芯主要用于對帷幕灌漿質量隨機抽檢，根據鉆孔取芯結果評價灌漿效果和灌漿后巖體質量情況；壓水試驗主要用于對帷幕灌漿質量的隨機抽檢，根據壓水結果評價灌漿效果和巖體的滲透特性。

(2)第三方檢測布孔原則。黃登水電站帷幕灌漿施工質量第三方檢測孔位布置時主要考慮以下幾點：①位于帷幕中心線上；②巖石破碎、斷層、大孔隙等地質條件復雜的部位；③注入量大的孔段附近；④鉆孔偏斜過大的部位；⑤灌漿情況不正常以及分析認為帷幕灌漿質量有問題的部位。

(3)工作程序：①第三方檢測單位跟蹤施工進度，收集相關資料；②根據設計、地質和帷幕灌漿施工資料，第三方提出檢查孔初步布置方案；③由建管局主持召集設計、地質、監理等各方召開布孔專題會確定第三方檢查孔布孔方案；④根據工程師指示，進場檢測；⑤提交成果簡報；⑥驗收合格后壓力封孔；⑦提交階段性報告；⑧項目檢測完成；⑨提交最終檢測成果報告。檢測工作流程如圖2所示。

圖2 帷幕灌漿施工質量第三方檢測工作流程

3.4 監測檢測中心進行灌前、灌后聲波測試、孔內成像及CT波檢測

根據《黃登水電站大壩帷幕灌漿施工技術要求》、DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》、DL/T 5010—2005《水電水利工程物探規程》的規定，監測檢測中心采用了單孔聲波、全孔壁數字成像和彈性波層析成像(CT)的方法對壩基帷幕的施工質量進行檢測。

3.4.1聲波測試

(1)單孔聲波測試又稱聲波速度測井，采用單孔聲波探頭在鉆孔中每間隔20 cm測試一次聲波速度，從而得到一條沿鉆孔方向從孔口到孔底隨深度變化的波速曲線。該方法測出的聲波縱波速度主要反映孔壁附近的巖體質量。單孔聲波測試使用的聲波探頭有單發單收和單發雙收兩種類型，單發單收探頭受儀器因素及鉆孔影響，系統誤差較大，不利于精確測試；單發雙收探頭能夠很好地避免儀器因素及鉆孔條件的影響，測試精度較高。

(2)跨孔聲波測試目的在于了解孔間的巖體質量。將收、發換能器分別置于兩個鉆孔中，發射換能器F激發的聲波穿透巖體到達接收換能器S，通過聲波儀讀出首波的到達時間t。由于F、S在孔中的位置已知，根據F、S點坐標，算出兩點間的空間距離，便可得出兩點之間巖體的聲波速度，然后再根據聲波速度評價兩孔之間的巖體質量。

3.4.2全孔壁數字成像

全孔壁數字成像測試技術，是依靠光學原理使人們能直接觀測到鉆孔的內部。通過實時接收由井下探頭攝錄的圖像信息，圖像處理系統會以每一幅圖像所包含的方位信息將其依N-E-S-W-N方位順序進行展開，然后將所有的展開的數字化圖像拼接起來，就形成鉆孔全孔壁柱狀剖面圖和巖芯柱狀圖。全孔壁數字成像測試技術具有直觀性、真實性等優點。

圖3 全孔壁數字成像檢測成果示意

3.4.3彈性波CT測試

彈性波CT主要應用于帷幕灌漿效果檢測。彈性波層析成像(CT)是一種新的地球物理方法，具有分辨率高、可靠性強、信息量大、圖象直觀的特點，是通過對觀測到的彈性波各種振相的運動學(走時、射線路徑)和動力學(波形、振幅、相位、頻率)資料的分析，進而反演地下介質的結構、速度分布及其彈性參數等重要信息的一種地球物理方法。

3.5 邀請專家進行灌漿技術咨詢

建管局在帷幕灌漿施工期間，邀請了國內知名專家對灌漿工作進行現場咨詢指導，對當前灌漿工況提出意見及建議，有力地驗證了灌漿參數的合理性，為灌漿工作的推進指明了方向。

4 基于工藝流程的過程嚴格管控，保障每一道工序得到嚴格控制

4.1 施工方案的審查

為保證帷幕灌漿施工順利開展，施工單位根據招標、投標文件以及相關施工技術規范及會議要求編寫《黃登水電站壩基帷幕灌漿試驗大綱(修訂)》并提交監理單位，監理單位進行嚴格審查并批復。

施工單位嚴格按照批復進行灌漿試驗，取得成果，并根據各部位灌漿試驗成果、“施工技術要求”和 “灌漿規范”，結合現場施工條件，編制《大壩帷幕灌漿施工組織設計》報送監理單位，并依據監理單位批復意見進行施工。

4.2 過程質量控制

4.2.1施工前各項工作的檢查

(1)施工機械、儀器、儀表的校核。由監理單位對施工單位運至施工現場用于灌漿作業的各種機械、儀器儀表、計量觀測裝置和其他輔助設備，嚴格進行檢查與率定，確保各項機械滿足施工要求。

(2)灌漿材料的檢驗。由監理單位定期對水泥倉庫的水泥進行檢查，發現有受潮、結塊的水泥，及時進行清理。

(3)監理單位對施工單位配置灌漿試驗質檢、技術人員數量及資質進行審查，保證灌漿試驗施工的正常進行。

4.2.2施工過程中的控制

灌漿屬于隱蔽性工程，過程中嚴格執行“三檢制”的質量保證體系，即施工機組初檢、施工隊復檢、質量管理部門工作人員終檢，監理單位最終檢測，確保施工質量始終處于受控狀態。

(1)孔位的控制。設計技術要求中孔位偏差要求控制在10 cm以內，經專業的測量隊伍用精密的儀器放出部分孔位作為控制點，然后根據控制點放出其他灌漿孔的孔位。現場嚴格控制孔位的放點，確保滿足設計技術要求。如遇特殊情況，則根據現場實際情況進行調整孔位，并備注、記錄在冊。

(2)孔深的控制。按照“段孔抽測、終孔必測”的原則，施工單位、監理單位均要進行孔深檢查，檢查的內容還包括鉆孔原始記錄。并對循環鉆灌法射漿管下設深度進行抽查，經抽查，下設深度滿足設計要求，有效地保證了灌漿質量。

(3)孔向及孔底偏差的控制。深孔鉆進時，應嚴格控制孔深 20 m以內的偏差。灌漿孔每 10～15 m測量一次孔斜。灌漿孔的方位角偏差不得大于 5°。孔底偏差值應滿足設計技術要求。現場采用的測斜儀嚴格按照技術要求中的測斜頻次對帷幕灌漿孔進行測斜。若超出設計允許偏差范圍較小者，要求封孔后在原孔位開孔糾偏；若超出設計允許偏差范圍較大的，予以廢孔處理，要求封孔后在周邊重新開孔。

(4)鉆孔沖洗控制。鉆孔完成后必須進行鉆孔沖洗。

(5)灌漿條件的質量控制。在各灌漿孔開灌前，施工單位現場技術人員對開灌條件進行檢查(包括灌漿段長，灌漿儀器，灌漿材料儲備，技術、記錄人員到位情況等)，具備開灌條件后報請監理單位批準，并簽寫準灌證，施工人員憑證開灌。

(6)灌漿漿液的質量控制。監理單位每班均對正在灌漿的漿液進行了抽查，發現有漿液比重不滿足設計的孔段，要求立即調配，并予以了警告，情節嚴重的進行停工整改。

(7)灌漿壓力的質量控制。灌漿壓力采取壓力表及灌漿自動記錄儀雙重控制，不允許超壓，嚴禁欠壓，監理單位抽查壓力表值與灌漿自動記錄儀顯示的壓力值的大小關系，發現有明顯差別的，立即查明原因并處理，同時對現場操作人員進行批評、教育。

(8)灌漿結束標準的控制。各孔段灌漿結束前，施工單位均報請監理單位檢查確認，檢查的內容包括灌漿壓力是否達到設計壓力，注入率是否達到設計規定值以內，屏漿時間是否在設計規定值以上。

(9)封孔的控制。終孔灌漿結束后，及時封孔并留下封孔記錄。監理單位對封孔過程進行巡視、抽查，對封孔質量進行了認真檢查，在封孔過程中抽查的內容包括封孔前孔口是否有涌水或滲水、漿液的濃度、封孔的壓力、封孔程序等，對封孔質量檢查的內容包括封孔待凝后灌漿孔上部是否有空余，孔口是否有滲水等。

(10)不合格孔段管理。當出現檢測孔壓水孔段透水率大于設計要求時，由監理單位組織召開灌漿質量問題專題會，討論并明確處理措施。要求施工單位進行復檢，合格后由第三方檢測單位進行復檢，第三方檢測不合格，由施工單位進行補強灌漿，第三方復檢合格后，進行質量評定工作。

4.3 質量檢測成果及評價

4.3.1灌后質量檢查

(1)帷幕灌漿質量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結合對鉆孔取芯資料、施工記錄、成果資料和測試成果等進行綜合評定質量。由監理單位根據灌漿資料確定檢查孔的數量和位置。檢查孔的深度宜達帷幕底線。

(2)帷幕灌漿檢查孔的數量為灌漿總孔數的10%，一個單元工程內，至少應布置一個檢查孔并繪制鉆孔柱狀圖。

(3)帷幕灌漿檢查孔壓水試驗在該部位灌漿結束14天后進行。采用自上而下分段鉆孔分段卡塞，分段長度與灌漿段長相同。為能夠盡快確定檢查孔位置，在灌漿結束后7天或監理單位指示的時間內，將有關資料提交監理單位。

(4)主、副帷幕質量檢查采用“五點法”進行壓水試驗，五點法壓水試驗標準：在每一級壓力下，壓力穩定后，每5 min測一次壓入流量，當連續4次讀數最大值與最小值之差小于最終值的10%或最大值與最小值之差小于1.0 L/min時即可結束，并進行下一級壓力的壓水，取最大壓力階段下對應的最終流量值作為計算透水率的流量值；銜接帷幕質量檢查采用“單點法”進行壓水試驗，單點法壓水試驗標準：壓力穩定后，每5 min測一次壓入流量，當連續4次讀數最大值與最小值之差小于最終值的10%或最大值與最小值之差小于1.0 L/min時即可結束，取最終值作為計算透水率的流量值。

4.3.2成果分析

(1)帷幕灌漿成果分析。根據上游主帷幕及下游封閉帷幕灌漿各序孔灌漿成果分析，單位注入量和透水率均按孔序呈遞減趨勢，且遞減趨勢較明顯，符合灌漿規律。

(2)帷幕灌漿灌后檢查孔壓水成果分析。壩基帷幕檢查孔壓水試驗透水率合格率為100%，最小值為0 Lu。滿足黃登水電站大壩帷幕灌漿設計要求。

5 結 語

通過了一系列質量控制措施，黃登水電站帷幕灌漿質量滿足設計技術及規范要求，廊道內滲水測點折減系數均在設計范圍內，且各測點水壓力均趨平穩，各測點滲漏總量小于300 L/min，較高的灌漿質量為大壩安全運行提供了有力保障。