黃家灣水利樞紐工程大壩帷幕灌漿質量檢測

方 偉，周 成，金黎明

(1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081； 2.貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽 550006)

1 工程概況

黃家灣水利樞紐工程是綜合利用的水利工程，工程任務是以城鄉生活和工業供水、農業灌溉為主，并結合發電。水庫總庫容15 720萬m3，水庫工程等級為Ⅱ等，工程規模屬于大(2)型。本工程由首部樞紐工程、供水、灌溉工程組成。首部樞紐工程主要包括混凝土面板堆石壩、副壩、左岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、右岸供水灌溉取水系統、右岸壩后電站等。

大壩防滲帷幕灌漿，壩體部分防滲帷幕線沿趾板線布置，帷幕灌漿孔布置于趾板中部，并與固結灌漿孔結合。兩岸帷幕結合地形條件往岸坡延伸，以正常蓄水位1 055 m與地下水位的交點為帷幕端點，帷幕下限以巖體透水率q≤3 Lu且深入微風化巖體15 m～25 m聯合控制，帷幕線長598 m，防滲帷幕共分為8段，左岸壩肩坡段、左岸坡段、河床段、右岸坡段和右壩肩岸坡段，兩岸帷幕灌漿均為地表灌漿。帷幕灌漿孔按單孔布置，孔距2 m。帷幕灌漿按分序加密的原則進行，按Ⅲ序進行施灌。帷幕灌漿總進尺10 725 m。

2 帷幕灌漿施工工藝

帷幕灌漿施工工藝主要包括鉆孔、帷幕灌漿洗孔、壓水試驗[1]、防滲帷幕灌漿、防滲帷幕灌漿封孔。

2.1 鉆孔

采用XY-2PC型地質鉆機鉆進，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔?？孜慌c設計孔位偏差不得大于10 cm，其深度超過設計帷幕底界1個～2個灌漿段。帷幕灌漿段長宜為5 m～6 m，巖體破碎、孔壁不穩時灌漿段長應縮短?；炷两Y構和基巖接觸處的灌漿接觸段長取為1 m～3 m。灌漿孔開孔孔徑為φ91 mm，終孔孔徑不小于φ76 mm，鉆孔孔壁應平直完整，保證孔向準確。

帷幕灌漿孔應分段進行孔斜測量，孔深30 cm以上每5 m測斜一次，發現偏斜超過要求應及時采取補救措施。鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進時，可先進行灌漿處理，而后繼續鉆進。如發現集中漏水，應查明漏水部位、漏水量和漏水原因，經處理后再鉆進。

2.2 裂隙沖洗和壓水試驗

各灌漿段在灌漿前應進行裂隙沖洗。裂隙沖洗宜采用壓力水沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1.0 MPa，沖洗時間至回水澄清時止或不大于20 min。對遇水后性能易惡化的地層，不進行裂隙沖洗。帷幕灌漿先導孔,質量檢查孔應自上而下分段進行壓水試驗，壓水試驗采用單點法，按SL62-2014附錄B執行。

2.3 灌漿

本工程先導孔和檢查孔采用自下而上分段灌漿法，其他孔采用自上而下分段灌漿法，初擬帷幕表層段灌漿壓力為0.4 MPa～0.7 MPa，孔底段為1.0 MPa～1.2 MPa。帷幕灌漿所用漿液由稀到濃逐級變換，漿液水灰比(質量比，下同)采用:5∶1,3∶1,2∶1,1∶1,0.7∶1,0.5∶1六個比級[2-3]。漿液變化原則如下：

1)當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，不得改變水灰比。

2)當某一比級漿液注入量已達300 L以上，或灌漿時間已達30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級水灰比漿液繼續灌注。

3)當注入率大于30 L/min時，可根據具體情況越級變濃。

當灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續灌注30 min，灌漿可結束。

2.4 封孔

全孔灌漿結束后，應以水灰比為0.5的新拌制水泥漿液置換孔內稀漿或積水，采用全孔灌漿封孔法封孔。灌漿壓力為全孔段平均壓力或2 MPa；封孔灌漿時間為1 h。

2.5 特殊情況處理

1)帷幕灌漿孔終孔段的透水率或單位注入量大于設計規定值時，其灌漿孔宜繼續加深。

2)灌漿過程中，發現冒漿、漏漿時，應根據具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

3)灌漿過程出現串漿時，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時進行灌漿，應一泵灌一孔。否則應將灌漿孔用塞塞住，待灌漿孔結束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進和灌漿。

4)出現大耗漿情況時，一般采用下列處理措施：a.降低灌漿壓力，使吸漿率不超過1 L/(min·m)～2 L/(min·m)灌注。在此情況下若灌注的干料已達限定數量后吃漿率仍不減小，可采用間歇灌漿。b.漿液中摻速凝劑灌注，速凝劑的摻量應根據速凝劑的品種由試驗確定。c.灌注水泥砂漿。

5)灌漿工程必須連續進行，若因故中斷，宜按下列原則進行處理：若中斷時間超過30 min，應設法沖洗鉆孔，如沖孔無效，則應掃孔重灌。恢復灌漿時，開始應使用中斷前的水灰比，如吸漿量相似或略有減少，則可逐漸加濃漿液，直至灌漿結束，如吸漿量較中斷前減少很多，且在很短時間內停止吸漿，則認為該灌漿段不合格，應采取補救措施。

3 檢測目的

黃家灣水利樞紐工程大壩帷幕灌漿質量檢測任務，對大壩左、右岸帷幕區進行鉆孔、壓水試驗檢測，驗證黃家灣水利樞紐工程大壩左岸帷幕、右岸帷幕部位灌后質量是否滿足設計要求。其主要目的如下：

1)黃家灣水利樞紐工程作為Ⅱ等大(2)型工程，大壩為面板堆石壩，壩高81 m，屬高壩。大壩帷幕灌漿技術是壩基防滲處理的主要手段，屬于隱蔽性工程，灌漿效果直接影響大壩質量和安全。

2)參考同類工程經驗，本次鉆孔壓水試驗是在灌漿施工質量自檢合格的基礎上，對其質量進行項目法人抽檢，復核施工自檢檢測結果，為工程提供準確、可靠的檢測數據。

4 試驗儀器及設備

鉆孔壓水試驗設備主要包含壓水系統、量測系統和止水系統。壓水系統包括水箱、水位表和水泵；量測系統為JDK300-40灌漿壓水測控系統，包括壓力表和流量計；止水系統包括止水栓塞、氣泵等。

5 檢查孔布置

黃家灣大壩帷幕灌漿孔共計300個，施工方檢查孔數為灌漿孔總數的10%，為30個孔。根據SL 734—2016水利工程質量檢測技術規程附錄A要求，結合設計、監理等各方意見確定大壩帷幕灌漿項目法人檢測數量為4個孔，為施工單位檢測數量的13.3%，具體孔位布置及參數見表1。

表1 大壩帷幕灌漿檢查孔1號～4號孔位參數 m

6 鉆孔壓水試驗

6.1 鉆探

采用普通地質鉆機(XY-2PC型)鉆進，鉆孔孔徑76 mm。鉆孔按規定編號，并作好鉆孔記錄，當鉆進發生異常時應及時報告檢測技術人員。檢查孔方位角度、頂角等參數與灌漿孔一致?？孜慌c設計孔位的偏差不得大于10 cm。檢查孔應嚴格控制孔斜和方位角，尤其注意上部20 m范圍內的偏斜和方位角的控制，如發現孔斜超過標準時應及時糾正。鉆進至相應深度并按要求對鉆孔進行沖洗后，方可取出鉆具下栓塞進行壓水試驗。

6.2 壓水試驗

鉆孔壓水試驗，用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段壓水，根據一定時間內壓入水量和施加壓力大小的關系來確定巖體透水性的一種原位滲透試驗。常用的壓水方法有：頂壓式、雙管循環式、水壓式、氣壓式等。

本次壓水試驗采用一級壓力的單點法壓水試驗，順序為自上而下逐段壓水，壓水試驗壓力為該孔段最大灌漿壓力的80%，灌漿壓力值初擬為：孔口第一段次(段長2 m)0.4 MPa、第二段次(段長3 m)0.8 MPa，其下各段次(段長5 m)1.0 MPa，灌漿應盡快達到設計壓力，但注入率大時應分級升壓。每3 min～5 min測讀一次壓入流量，連續4次讀數中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 L/min時，結束本階段試驗，取最終值作為計算值[4-5]。

6.3 公式計算

單點法壓水試驗的成果按下式計算：

q=Q/P·L。

其中，q為試段透水率,Lu；Q為壓入流量,L/min；P為作用于試段內的全壓力,MPa；L為試段長度,m。

根據公式求得其各孔試段各次透水率，選用各段最后一次壓水值作為衡量標準。

6.4 結果評定

根據設計要求，防滲評定標準以q≤3 Lu為防滲合格標準。

7 檢測成果分析

7.1 大壩防滲帷幕鉆孔

大壩防滲帷幕項目法人質量檢測自2020年9月29日開鉆～2020年10月29日完工，完成壓水試驗鉆孔148.54 m，從取芯結果來看，巖芯呈柱狀～長柱狀，整體較完整、局部巖芯稍破碎，呈短柱狀、碎塊狀。芯樣巖體總體較完整，局部裂隙發育。單孔巖芯獲得率在80.1%～81.4%。

7.2 大壩防滲帷幕壓水試驗

黃家灣水利樞紐工程大壩帷幕灌漿，1號孔完成壓水試驗8段，2號孔完成壓水試驗7段，3號孔完成壓水試驗8段，4號孔完成壓水試驗9段，共計完成壓水32段。壓水試驗成果見表2～表5。

表2 大壩帷幕灌漿1號鉆孔壓水試驗成果表

表3 大壩帷幕灌漿2號鉆孔壓水試驗成果表

表4 大壩帷幕灌漿3號鉆孔壓水試驗成果表

表5 大壩帷幕灌漿4號鉆孔壓水試驗成果表

根據壓水檢測結果，大壩帷幕灌漿1號～4號孔壓水試驗透水率不大于3 Lu，滿足設計要求。

將1號～4號孔透水率進行統計分析，結果見表6。由表可知，透水率最大為2.52 Lu，為W1壓水孔，高程EL1 045 m～EL1 040 m。透水率最小為0.72 Lu，為W2壓水孔，高程EL1 022.35 m～EL1 017.35 m，平均透水率為1.55 Lu。透水率小于1 Lu的有7段，占21.9%，透水率1 Lu～2 Lu的有18段，占56.3%，透水率2 Lu～3 Lu的有7段，占21.9%。

表6 大壩帷幕灌漿4號鉆孔壓水試驗成果表

8 結語

大壩帷幕灌漿技術是壩基防滲處理的主要手段，帷幕灌漿質量檢查以檢查孔壓水試驗成果為主，結果的準確性將直接影響大壩壩基處理的方案和投資效果。本文采用鉆孔壓水試驗對黃家灣大壩帷幕灌漿質量進行了項目法人抽檢。鉆孔壓水試驗資料表明，單孔巖芯獲得率在80.1%～81.4%，大壩帷幕灌漿1號～4號孔壓水試驗透水率在0.72 Lu～2.52 Lu，滿足設計要求，保證了大壩帷幕灌漿的效果和質量。