丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿施工技術

王濤旭 楊緒偉

（中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710021）

1 工程概況

瑪爾擋水電站位于青海省海南藏族自治州同德縣與果洛藏族自治州瑪沁縣交界處的黃河干流上，電站工程規(guī)模為一等大型工程，樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、泄洪放空洞、溢洪道及引水發(fā)電系統(tǒng)等組成，樞紐主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級。工程主要任務是發(fā)電，正常蓄水位3275m，相應庫容14.822億m3，調節(jié)庫容6.7億m3，裝機容量2200MW，多年平均發(fā)電量73.04億kW·h。

本工程帷幕灌漿防滲主要分布在左岸3283m和右岸3283m、3240m、3200m、3138m高程5條帷幕灌漿洞，防滲帷幕布置2排孔，排距1.5m，孔距2.0m。防滲范圍自右岸壩頭向下游從地下廠房前緣向岸里延伸，防滲帷幕底高程3050m，帷幕灌漿總量為31.5萬m。

2 地質現狀

帷幕灌漿防滲工程作為混凝土面板堆石壩防滲體系中的一項重要的隱蔽工程，特別是在丹霞地貌地區(qū)，最突出的特點是“赤壁丹崖”廣泛發(fā)育，形成了頂平、身陡、麓緩的方山、石墻、石峰、石柱等復雜的地貌形態(tài)，地質條件一般為第三系紅層泥質粉砂巖，為軟巖，具有遇水軟化、膨脹，失水干縮、崩解等特殊物理性質，鉆孔及灌前沖洗、壓水試驗會對原有巖性造成破壞，導致巖性承壓能力弱，灌漿過程中漿液無序擴散，灌漿過程中出現冒漿、串漿、漏漿等特殊情況。

3 丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿施工技術的應用

根據丹霞地貌地區(qū)地質特性，需要對帷幕灌漿的施工技術進行分析，主要從帷幕灌漿布孔形式、沖洗壓水試驗、漿液水灰比、灌漿壓力、結束標準等方面，針對傳統(tǒng)帷幕灌漿技術的缺陷進行優(yōu)化。

4 封閉膏漿孔施工工藝流程

為滿足丹霞地貌特殊工程地質特性，按照設計要求，丹霞地貌紅層段帷幕灌漿區(qū)施工前，在帷幕灌漿四周布置封閉膏漿孔進行膏漿灌漿，并調整施工工藝及灌漿參數。

4.1 測量放線。先選取全站儀進行灌漿軸線、控制點的確定，并利用水準儀進行高程測定。在所有灌漿孔里程、灌漿軸線控制里程確定后，即可通過鋼卷尺對孔位進行測定。隨后利用水準儀將所有孔孔口高程測出，并按照設計帷幕底線進行具體鉆孔深度的計算。

4.2 封閉膏漿孔分兩序，并按分序加密的原則進行，灌漿順序按高程從低到高進行，孔口管深入基巖2m，外漏0.1m，封閉孔各段以5m為段長，終孔孔深以深入二長巖2.0m為限。封閉膏漿孔布置于主帷幕四周，排距與主帷幕孔軸線孔距為0.6m，孔間距為2m，孔口管直徑φ91，以下各段為φ76。

4.3 膏漿灌漿施工次序。抬動觀測孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔；灌漿工藝采用“自上而下分段灌漿，孔內卡栓塞、循環(huán)式灌漿法”。

4.4 單孔施工順序。鉆孔→卡阻塞→灌漿→封孔(取消裂隙沖洗和壓水)。

5 帷幕灌漿孔施工工藝流程

5.1 抬動觀測孔→先導孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔。

5.2 單孔施工工藝為。按設計孔位放孔→鉆接觸段(第一段)→灌接觸段→鉆第二段→灌第二段→循環(huán)往復直至全孔結束→封孔。

5.3 帷幕灌漿鉆孔采用地質鉆機鉆進，丹霞地貌帷幕灌漿試驗區(qū)鉆孔傾向上游，頂角：上游排7°，下游排6°。

5.4 先導孔試驗區(qū)只在Ⅰ序孔中選取1個孔進行，采用地質鉆機鉆進，要求取芯、地質編錄等試驗內容。先導孔孔口段孔徑為φ91mm，以下各段為φ76mm；常規(guī)帷幕灌漿孔布置2排，排距為0.9m，孔間距為2m，孔口段孔徑為φ76mm，以下各段為φ56mm；質量檢查孔孔徑為φ76mm，帷幕灌漿鉆孔孔底最大允許偏差值見表1。

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值

表2 膏漿配比

5.5 漿液水灰比控制。由于純水泥漿液流動性強，灌漿過程中出現了多處冒漿、串漿、漏漿等情況，為了減小漿液擴散范圍，現場采用了限量、間歇、待凝、復灌、摻加速凝劑、加砂等措施，但仍未達到設計灌漿結束標準。原設計技術參數不能適用本工程特殊的丹霞地貌特點。封閉孔灌漿采用膏漿漿液灌注，膏漿漿液由水泥、水玻璃及偏鋁酸鈉組成，膏漿配比為1∶1∶0.11∶0.002(水∶水泥∶膨潤土∶偏鋁酸鈉)。

5.6 灌漿方法。帷幕灌漿采用“小口徑鉆孔、孔口封閉、自上而下分段、孔內循環(huán)灌漿法”施工，灌漿過程采用灌漿自動記錄儀控制。灌漿段長第1段(接觸段)為2m，第2段為3m，第3段為5m，以下各段一般為5m，最大段長按不大于8m控制。

5.7 灌漿壓力及其控制。按照常規(guī)帷幕灌漿壓力，由于紅層段巖性承壓能力弱，灌漿過程中漿液無序擴散或擴散較遠，出現無壓無回現象。灌漿過程中多次出現待凝、復灌現象，且灌漿質量得不到保證。在紅層段和不整合帶壓力降低至0.3～0.5MP，基本解決了漿液擴散較遠和無壓無回現象。不整合帶以下二長巖段灌漿壓力大于3MPa后劈裂現象嚴重，所以二長巖段最大灌漿壓力降低至3MPa。

5.8 灌漿結束標準。膏漿灌注按照限量灌漿法(每次灌注量不超過1000kg，即單耗≤200kg/m)或壓力控制法(孔口壓力按級升至0.3～0.5MPa范圍可正常結束)，待凝24h后繼續(xù)進行下一灌漿段的灌注。

6 結束語

在施工過程中每一項技術含量非常高的系統(tǒng)性工程，采用封閉孔和帷幕灌漿相結合的方式，解決了丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿中遇到的塌孔、漏漿量大、擴散范圍廣、不起壓、不回漿等現象，使灌漿質量達到工程要求的技術標準。具有功效高、施工工期縮短、經濟效益明顯、成本節(jié)約、過程容易控制等優(yōu)點。對于推進在丹霞地貌中進行帷幕灌漿防滲施工具有重要意義。

綜上所述，需要對每一項施工環(huán)節(jié)進行嚴格把控，確保工程質量。灌漿技術憑借其強大的實用性，在水利工程中發(fā)揮防滲的重要作用，應對其進行不斷的完善和改進，以便于更好的支持水利工程建設。隨著社會經濟的高速發(fā)展，我國水利工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。帷幕灌漿技術作為水利工程施工的主要技術之一，有效提升其施工技術水平，規(guī)范施工工藝，做好質量控制工作，可進一步推動我國水利工程行業(yè)的發(fā)展。