某水電站河床廊道兩端大體積混凝土與岸坡基巖直立基礎(chǔ)面實(shí)施的灌漿措施

干 海 勇， 王 宏 剛， 甘 貽 強(qiáng)， 孫 起 軍

(1.中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066；2.中電建振沖建設(shè)工程股份有限公司,北京 100048)

1 概 述

某水電站位于四川省甘孜州境內(nèi)的雅礱江干流上，為我國大型水電能源基地——雅礱江干流中、下游的控制性水庫電站工程。電站壩址控制流域面積6.57萬km2，壩址處多年平均流量為666 m3/s。水庫正常蓄水位高程2 865 m，相應(yīng)庫容101.5億m3，調(diào)節(jié)庫容65.6億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。設(shè)計(jì)壩頂高程為2 875 m，壩高295 m，為礫石土直心墻堆石壩，電站裝機(jī)容量為3 000 MW，多年平均年發(fā)電量110億kW·h，為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫。該工程為Ⅰ等大(1)型工程。

大壩心墻的施工順序?yàn)橄葷埠哟捕卫鹊理敳堪镀禄炷粒鬂沧蟆⒂野渡襟w兩側(cè)端頭混凝土，后澆混凝土與廊道端頭基巖存在直立接觸面。左右岸齒槽部位固結(jié)灌漿完成后布置了9個(gè)檢查孔(6個(gè)斜孔，3個(gè)直孔)，所測得的最大透水率為2.15 Lu，單孔聲波檢測全部合格，6個(gè)斜孔(穿過混凝土與廊道上、下游接觸面)的全景圖像顯示基巖與混凝土結(jié)合較好，說明灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

心墻填筑前，在排查齒槽混凝土裂縫時(shí)發(fā)現(xiàn)河床廊道中間塊與兩端混凝土施工縫處有4～5 mm寬的裂縫，推測隨著河床廊道大體積混凝土齡期增長和10月份夜間降溫可能產(chǎn)生一定的側(cè)向收縮或張裂[1]。為保證河床廊道混凝土的施工質(zhì)量并檢查端頭混凝土與基巖直立接觸面之間的結(jié)合情況，在傾斜直立接觸面布置了29個(gè)加密檢查孔，其中3個(gè)檢查孔(左岸2個(gè)，右岸1個(gè))有少量滲漏水現(xiàn)象[2]，說明局部直立接觸面產(chǎn)生了一定程度的收縮。

考慮到河床廊道兩側(cè)端頭部位隨著混凝土齡期的增長(達(dá)到90 d以后)可能還會(huì)產(chǎn)生小范圍的收縮縫[3]，且國內(nèi)同類土石壩在蓄水運(yùn)行后亦多從河床廊道兩側(cè)的直立接觸面處發(fā)生滲漏[4]。為保證該部位的灌漿質(zhì)量，避免電站蓄水運(yùn)行后在高水頭壓力作用下沿河床廊道兩側(cè)直立接觸面發(fā)生較大滲漏并影響到底層廊道配電室和集水井抽水設(shè)施的安全運(yùn)行，經(jīng)研究決定：在底層廊道內(nèi)對(duì)兩側(cè)直立接觸面(圖1，2)進(jìn)行化學(xué)灌漿處理[5]。

圖1 河床廊道兩側(cè)端頭直立接觸面化學(xué)灌漿處理斷面圖

圖2 河床廊道兩側(cè)端頭直立接觸面化學(xué)灌漿處理斷面圖

2 處理措施

2.1 鉆孔方法

(1)鉆孔布置：在河床廊道與ZGJ6、YGJ6灌漿平洞結(jié)合部位每側(cè)布置2環(huán)發(fā)散狀(錐形)化學(xué)灌漿孔(圖3)。

(2)鉆孔參數(shù)：孔深宜穿過接觸面不少于1 m，計(jì)算孔深為2.82～11.87 m，孔徑為56 mm。

(3)鉆孔方法：采用Dm-30全液壓鉆機(jī)清水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并一次成孔，該鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是自身重量小、操作靈活、鉆孔角度可調(diào)。

(4)因化學(xué)灌漿孔周圍埋有監(jiān)測儀器、混凝土內(nèi)布有止水銅片，為避免因鉆孔偏差而導(dǎo)致預(yù)埋設(shè)施、止水片損壞失效，若遇到預(yù)埋片時(shí)應(yīng)調(diào)整孔位。

2.2 灌漿方法

(1)灌漿分序：化學(xué)灌漿孔分兩序施工，同序孔應(yīng)自低向高依次施工。

(2)灌漿方法：采用孔口阻塞，全孔一次、純壓式灌漿法，灌漿前用壓縮空氣先排除孔內(nèi)的積水，然后進(jìn)行化學(xué)灌漿[6]。阻塞位置為進(jìn)入基巖50 cm處，在孔口安裝封閉器。孔口封閉灌漿塞的安設(shè)要求見圖4。

(3)下斜孔進(jìn)漿管距孔底的距離不大于10 cm，回漿管距阻塞位置約20 cm；上仰孔回漿管距孔底位置不大于20 cm，進(jìn)漿管距阻塞位置約20 cm。在進(jìn)、回漿管上各裝一套球閥，待回漿管返出漿液與進(jìn)漿管相同后關(guān)閉回漿管球閥并繼續(xù)灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后關(guān)閉進(jìn)漿管球閥。

(4)灌漿壓力：2.5～3 MPa。

(5)漿液配比：采用501系列9∶1的改性環(huán)氧樹脂；遇灌前壓水流量較大或501系列9∶1漿液的灌注量已達(dá)10 kg/m時(shí)，改用530系列8.5∶1或6∶1的速凝漿液灌注。

(6)漿液變換[7]。① 應(yīng)遵循“長時(shí)間、慢速率、盡量達(dá)到一定的注入量，滿足質(zhì)量要求”的原則控制好灌漿注入率與壓力的關(guān)系。② 一般情況下，注入率宜控制在0.15～0.25 L/(min·m)；當(dāng)注入率≤0.15 L/(min·m)時(shí)適當(dāng)升高灌漿壓力(至最大灌漿壓力為止)；當(dāng)注入率≥0.25 L/(min·m)時(shí)適當(dāng)降低灌漿壓力。③ 當(dāng)PSI-501系列9∶1的化學(xué)漿液注入量達(dá)到10 kg/m時(shí)，改用PSI-530系列8.5∶1和6∶1的速凝漿材灌注。

圖4 孔口封閉灌漿塞安設(shè)情況

(7)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：各段達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿壓力后，當(dāng)注入率不大于0.02 L/(min·m)并繼續(xù)灌注30 min即可結(jié)束[8]，且單段灌注時(shí)長不少于6 h；或單段吸漿量達(dá)到100 kg限量結(jié)束。

3 灌漿成果

(1)鉆孔情況。在河床廊道兩側(cè)直立接觸面化學(xué)灌漿孔鉆孔過程中，大多數(shù)孔揭示有地下水，實(shí)測最大涌水量為1.9 L/min，共揭示滲水和涌水15個(gè)孔，占總灌漿孔22個(gè)的68.2%，且出水量穩(wěn)定，水溫為18℃左右，與雅礱江水溫度差異較大，說明其屬于山體裂隙水，與雅礱江水無水力聯(lián)系，證明河床廊道兩側(cè)直立接觸面隨著混凝土齡期的增長確實(shí)出現(xiàn)了收縮縫，山體水在長時(shí)間徑流后通過微細(xì)貫穿裂隙和直立接觸面從洞內(nèi)出露，且滲水量和滲水面積隨季節(jié)變化明顯，具體統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 化學(xué)灌漿孔鉆孔揭示地下水情況統(tǒng)計(jì)表

(2)灌漿情況。河床廊道兩側(cè)直立接觸面共完成環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿22 m，總注入量為266.15 kg，平均單位注入量為12.1 kg/m，灌后河床廊道大體積混凝土與灌漿平洞襯砌混凝土之間的施工縫不再有滲水，說明化學(xué)灌漿對(duì)混凝土收縮縫的填充效果明顯。具體統(tǒng)計(jì)情況見表2，灌漿前后的效果對(duì)比見圖5。

4 結(jié) 語

表2 化學(xué)灌漿孔環(huán)氧樹脂灌漿成果統(tǒng)計(jì)表

某水電站高程2 575 m河床廊道兩側(cè)直立接觸面鉆孔揭示的地下水及化學(xué)灌漿成果說明：(1)

圖5 化學(xué)灌漿前/后效果對(duì)比圖

隨著混凝土齡期增長，河床廊道大體積混凝土與岸坡巖石之間會(huì)產(chǎn)生收縮縫；(2)兩岸高邊坡埋深山體賦存水在長期重力作用下會(huì)沿著陡傾角裂隙向下徑流并通過水泥灌漿后的微細(xì)裂隙及混凝土施工縫薄弱部位向洞內(nèi)出露；(3)此類水往往會(huì)隨著季節(jié)發(fā)生明顯變化，汛期水量和滲水面積會(huì)明顯增大；(4)該直立接觸面收縮縫張開度小，水泥顆粒無法進(jìn)入(前期水泥灌漿時(shí)不吸漿且壓水檢查滿足設(shè)計(jì)1 Lu的防滲標(biāo)準(zhǔn))，只有采用滲透性好、強(qiáng)度更高的化學(xué)漿液才能達(dá)到預(yù)期的灌漿效果；(5)高壩大庫水電工程河床廊道兩側(cè)直立接觸面的收縮縫如果不在施工期進(jìn)行灌漿處理，待水庫蓄水運(yùn)行后在長期高水頭作用下可能會(huì)發(fā)展成為庫水外漏通道并影響到河床廊道抽排水設(shè)施的安全運(yùn)行，且水庫蓄水后高壓動(dòng)水條件下的灌漿處理難度大、效果差、費(fèi)用高。