錦屏一級(jí)水電站右岸河床壩段壩基固結(jié)灌漿施工優(yōu)化

魯運(yùn)河 楊友山 李曉勇 姚志強(qiáng)

（中國葛洲壩集團(tuán)股份有限公司錦屏一級(jí)水電站大壩右岸工程項(xiàng)目部 四川 西昌 615000）

1 右岸河床地質(zhì)情況概述

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣交界的雅礱江干流上，是雅礱江水能資源最富集的中、下游河段五級(jí)水電開發(fā)中的第一級(jí)水電站。

右岸河床14#～16#壩段壩基巖性為第二段第3層，淺灰～灰色，厚～巨厚層條紋狀大理巖夾深灰色互層狀大理巖，以微風(fēng)化～新鮮為主，產(chǎn)狀N40°～60°E，NW∠20°～35°。同時(shí)煌斑巖脈出露于EL.1600m～1583m，斜貫建基面，出露寬度1.0m～2.0m，弱～強(qiáng)風(fēng)化為主，少部分微風(fēng)化，產(chǎn)狀N50°～55°E，SE∠75°～80°。該部位主要地質(zhì)缺陷包括煌斑巖脈、斷層破碎帶（f18及f18-1斷層、fRC1斷層、fRC2斷層）、溶蝕裂隙（KL21、KL23、KL24）等三類。另根據(jù)壩基巖體質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，右岸河床壩段壩基巖體質(zhì)量以Ⅲ1級(jí)為主，Ⅱ級(jí)巖體位于上游側(cè)弱卸荷線以內(nèi)，Ⅳ1級(jí)巖體為煌斑巖脈，呈帶狀分布，Ⅴ1級(jí)巖體沿f18斷層破碎帶分布。

2 壩基固結(jié)灌漿施工方案及優(yōu)化

2.1 壩基固結(jié)灌漿施工方案

右岸河床壩段壩基固結(jié)灌漿原設(shè)計(jì)采用有混凝土蓋重的灌漿，應(yīng)在蓋重高度滿足要求，且混凝土達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在混凝土倉面上鉆孔灌漿。灌漿實(shí)施時(shí)要求混凝土蓋重厚度≥7.5m，相鄰壩段澆筑高度≥6.0m。Ⅰ序孔、Ⅱ序孔采用自上而下分段卡塞灌漿，Ⅲ序孔可采用自下而上段段卡塞灌漿法。

表1 無蓋重固結(jié)灌漿分段及壓力使用表

2.2 壩基固結(jié)灌漿方案優(yōu)化

溫控計(jì)算及無蓋重灌漿試驗(yàn)表明，有蓋重灌漿將造成混凝土澆筑層長間歇，大壩混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)極大。同時(shí)，河床壩段為Ⅱ級(jí)和Ⅲ1級(jí)巖體，根據(jù)目前監(jiān)測情況，由地應(yīng)力引起的壩基回彈變形不明顯，河床壩段具備無蓋重灌漿條件，故對(duì)壩基固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化方法為：河床14#～16#壩段（除第一塊先澆壩段）基礎(chǔ)范圍內(nèi)的固結(jié)灌漿采用無蓋重施工，力爭在壩體混凝土澆筑之前完成；在混凝土滿足有蓋重灌漿條件后，再在混凝土倉面上鉆孔對(duì)基巖淺表5m進(jìn)行有蓋重加強(qiáng)灌漿。首澆塊在壩體混凝土澆筑之前，盡可能多地完成河床第一塊先澆壩段壩基的Ⅰ序、Ⅱ序和Ⅲ序無蓋重灌漿；未完成的部分孔在混凝土澆筑滿足蓋重厚度要求時(shí)，再在混凝土上鉆孔進(jìn)行有蓋重灌漿。

3 壩基固結(jié)灌漿施工

在河床壩段首倉混凝土澆筑前，于2009年9月2日至20日完成了河床14#壩段溶蝕裂隙及小斷層灌漿，2009年9月25日正式開始?jí)位探Y(jié)灌漿施工。截止2010年3月18日完成河床14#～16#壩段固結(jié)灌漿施工。

3.1 灌漿材料

水泥采用峨勝牌42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，減水劑采用江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-PCA羧酸類緩凝高效減水劑，經(jīng)試驗(yàn)水泥、減水劑及水泥漿液各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 施工程序

河床壩段固結(jié)灌漿施工程序：無蓋重灌漿→未完成無蓋重灌漿的作有蓋重灌漿→無蓋重灌漿質(zhì)量檢查→淺層加強(qiáng)灌漿→加強(qiáng)灌漿檢查→不合格檢查孔補(bǔ)強(qiáng)灌漿→補(bǔ)強(qiáng)檢查。

3.3 壩基固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)參數(shù)

壩基固結(jié)灌漿一般按方格形式布孔，間排距均為3.0m。0～6m加強(qiáng)灌漿孔布置在無蓋重灌漿矩形布孔中間。在有明顯地質(zhì)缺陷部位（如河床15#壩段、16#壩段溶蝕裂隙部位）按間排距2.0m布孔。

河床壩段壩區(qū)鉆孔方向豎直向下，上游發(fā)散孔孔位以現(xiàn)場放樣為主，頂角范圍3.9°～20°。建基面灌漿區(qū)和建基面外擴(kuò)大灌漿區(qū)（壩踵外延伸10m、壩趾至貼腳）主要為B區(qū)，固結(jié)灌漿孔孔深25m，加強(qiáng)灌漿孔孔深為6.0m。

無蓋重固結(jié)灌漿分段及壓力使用如表1所示。

3.4 灌漿方法

壩基固結(jié)灌漿孔分三序逐序加密灌漿施工。灌前測試孔利用固結(jié)灌漿Ⅰ序孔，采用自上而下分段鉆孔，自下而上分段灌漿法；一般的Ⅰ序灌漿孔采用自上而下分段鉆孔、分段灌漿；Ⅱ序、Ⅲ序孔采用一次性成孔，自下而上分段灌漿的灌漿方法。

3.5 鉆孔

一般灌漿孔采用TYQZJ100D、KSZ100型潛孔鉆或CM351高風(fēng)壓潛孔鉆、XY-2型巖芯鉆鉆孔，孔徑76mm～91mm。鉆孔測斜采用Kxp-1型測斜儀，終孔孔斜率按不大于2.5%控制。

3.6 壓水試驗(yàn)

各灌漿孔在壓水試驗(yàn)前均采用高低壓力水脈動(dòng)沖洗。無蓋重固結(jié)灌漿在Ⅱ級(jí)、Ⅲ1級(jí)巖體中Ⅰ序孔采用自上而下分段簡易壓水；Ⅱ、Ⅲ序孔及其他一次成孔、自下而上分段灌漿的鉆孔僅在終孔段作簡易壓水；灌前、灌后物探檢測孔采用自上而下、單點(diǎn)法、分段壓水試驗(yàn)。

3.7 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔

在孔段規(guī)定灌漿壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min，采用自上而下分段灌漿時(shí)繼續(xù)灌注60min結(jié)束灌漿，采用自下而上分段灌漿時(shí)繼續(xù)灌注30min結(jié)束灌漿。

有灌漿孔均采用置換和壓力灌漿法封孔。無蓋重固結(jié)灌漿封孔阻塞在孔口，壓力采用第1段灌漿壓力，灌漿時(shí)間持續(xù)60min。有蓋重固結(jié)灌漿分基巖和混凝土段分別進(jìn)行封孔，基巖段采用第1段灌漿壓力，混凝土段防止表層新澆混凝土破壞，封孔壓力適當(dāng)降低。

3.8 特殊情況處理

根據(jù)現(xiàn)場條件和灌漿情況，對(duì)串漏量較小的，采用低壓、濃漿灌注，并進(jìn)行棉花嵌堵；當(dāng)外漏量較大，嵌堵效果不明顯時(shí)，采用濃漿灌后待凝、掃孔復(fù)灌的方法處理。邊排封閉灌漿孔待水泥凈灌入量達(dá)到500kg/m后采用待凝復(fù)灌方式處理；中間排灌漿孔一般情況下采用不限量灌注。

4 固結(jié)灌漿成果及分析

固結(jié)灌漿在無蓋重條件下，巖體內(nèi)裂隙松弛、張開，透水率較大，可灌性好；有蓋重條件下，壩基透水率較無蓋重時(shí)小，巖體透水性、可灌性較好。淺層基巖經(jīng)過無蓋重低壓灌漿處理后，透水率大幅度減小，通過加強(qiáng)灌漿，細(xì)小裂隙進(jìn)一步得到有效填充。右岸河床壩段分別在壩段上游側(cè)和下游側(cè)各布置了1個(gè)抬動(dòng)變形觀測孔，采用抬動(dòng)自動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行沖洗、壓水、灌漿等帶壓作業(yè)工序全過程監(jiān)測。累計(jì)監(jiān)測壓水2502次，灌漿7696段次。根據(jù)灌后成果顯示，未發(fā)生抬動(dòng)變形。

5 灌后效果檢查與補(bǔ)強(qiáng)處理

灌漿檢查孔在防滲帷幕中心線上下游5m范圍內(nèi)共布設(shè)9孔，共壓水49段次，透水率全部小于1Lu；在5m范圍外共布設(shè)46孔，共壓水244段次，其中241段次透水率小于3Lu。只有16#壩段3個(gè)孔口段壓水不合格，不合格孔段不超過規(guī)定的150%，故滿足要求。根據(jù)取芯情況分析三個(gè)壩段灌后取芯率較灌前的都有所提高，絕大部分檢查孔鉆孔裂隙中發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)石充填，且膠結(jié)較好。根據(jù)灌漿后檢查孔聲波波速檢查,發(fā)現(xiàn)除15#壩段在無蓋重灌漿結(jié)束后進(jìn)行聲波檢測不合格，進(jìn)行全面補(bǔ)強(qiáng)灌漿后檢測合格，其他壩段聲波檢測總體合格。對(duì)于局部不合格部位已進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理并重新進(jìn)行檢查，結(jié)果合格。

6 結(jié)論

錦屏一級(jí)水電站右岸河床壩段壩基固結(jié)灌漿施工過程中，嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求進(jìn)行灌漿作業(yè)，灌漿成果數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，灌漿成果具有較好的規(guī)律性，灌后檢查孔壓水試驗(yàn)成果、聲波測試成果、變模測試成果均滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。由單一有蓋重灌漿方式優(yōu)化為無蓋重加有蓋重方式灌漿，減少砼內(nèi)鋼筋切割、設(shè)備搬遷次數(shù)、倉面污染，降低了打斷冷卻水管概率及鉆孔高精度控制要求，且在工期上比原方案節(jié)省42天，優(yōu)化后效益明顯。陜西水利