橙子溝水電站調(diào)壓井固結(jié)灌漿施工技術(shù)

劉桃紅　張瞳

摘 要：文章詳細(xì)介紹了甘肅省白龍江橙子溝水電站引水隧洞調(diào)壓井襯砌后，出于進(jìn)度、安全原因，將原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，將原設(shè)計(jì)的垂直井壁固結(jié)灌漿改為豎直方向環(huán)繞井壁固結(jié)灌漿，采用自上而下分段深孔固結(jié)灌漿方法進(jìn)行施工，成功解決了進(jìn)度、安全等施工難題，對(duì)以后類似工程施工有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：調(diào)壓井；固結(jié)灌漿；技術(shù)研究

1 工程概況

甘肅省白龍江橙子溝水電站位于江甘肅省隴南市境內(nèi)，是白龍江干流上水電梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃的第15級(jí)電站，壩址位于武都宗家壩村下游300m處，壩址、廠址左岸有212國(guó)道公路通過(guò)，對(duì)外交通便利。橙子溝水電站為徑流引水式電站，樞紐工程主要任務(wù)是發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位891.50m，壩頂高程895.50m，最大壩高19m，電站設(shè)計(jì)水頭50.4m，設(shè)計(jì)引用流量259.50m3/s，電站總裝機(jī)容量115MW，多年平均發(fā)電量4.6288億kW.h，年利用小時(shí)數(shù)4025h。

本工程調(diào)壓井中心位于引17+204.91m，為阻抗式調(diào)壓井，總高度為83.2m。調(diào)壓井井頂出露，井頂平臺(tái)高程920.00m，調(diào)壓井底板高程836.80m，最高涌浪水位918.40m，最低涌波水位861.48m。

調(diào)壓井段巖層呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為NW270～300°NE∠45～80°，出露規(guī)模較大的結(jié)構(gòu)面為層間擠壓帶；裂隙結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。調(diào)壓井壁結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，以層面裂隙為主，其它三組結(jié)構(gòu)規(guī)模不大，又受層面結(jié)構(gòu)的控制和制約，不易形成規(guī)模較大的不利組合體，對(duì)裂隙密集發(fā)育部位和小型不穩(wěn)定塊體需采取必要的錨固措施。調(diào)壓井采用鋼筋混凝土襯砌，同時(shí)采用固結(jié)灌漿方式補(bǔ)強(qiáng)和防滲，襯砌厚度為1.5m、1.0m。

2 施工難點(diǎn)及對(duì)策

橙子溝水電站調(diào)壓井主要為固結(jié)灌漿，根據(jù)原施工進(jìn)度安排，固結(jié)灌漿是隨著混凝土澆筑灌漿作業(yè)逐層進(jìn)行，在井口擇較寬敞部位設(shè)集中制漿站，通過(guò)管路輸送至井內(nèi)施灌。但是實(shí)際情況是調(diào)壓井已全部澆筑完成，調(diào)壓井總高度為83.2m，井內(nèi)固結(jié)灌漿施工時(shí)需要搭設(shè)80多米的腳手架，施工中存在嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)腳手架的搭設(shè)需要投入大量的人力和物力，對(duì)施工的總進(jìn)度計(jì)劃也有較大影響。因此為加快工程進(jìn)度、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)各方協(xié)商將原固結(jié)灌漿布置方案進(jìn)行優(yōu)化，采用自上而下分段深孔固結(jié)灌漿方法進(jìn)行施工，將原設(shè)計(jì)的垂直井壁固結(jié)灌漿改為豎直方向環(huán)繞井壁固結(jié)灌漿。

優(yōu)化方案采用井外深孔固結(jié)灌漿施工，在調(diào)壓井？犖921.5m平臺(tái)上距襯砌混凝土邊緣1.5m處布置一圈深孔固結(jié)灌漿孔，考慮到井內(nèi)徑上下不同鉆孔時(shí)需設(shè)計(jì)斜孔鉆進(jìn)，以保證有效的灌漿范圍，開孔角度為以調(diào)壓井中心線為基準(zhǔn)偏斜6度，單孔孔深85.5m，共布置72個(gè)灌漿孔，共布設(shè)深孔固結(jié)灌漿6156m。

3 深孔固結(jié)灌漿施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

調(diào)壓井深孔固結(jié)灌漿按設(shè)計(jì)要求分兩序進(jìn)行鉆孔，按分序加密的原則進(jìn)行，先施工I序孔，后施工II序孔。

單孔灌漿采用自上而下分段卡塞灌漿法，具體施工工藝流程如下：鉆機(jī)校平固定→Φ60mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)→鉆進(jìn)第一段→裂隙沖洗→簡(jiǎn)易壓水→第一段卡塞灌漿→鉆進(jìn)第二段→裂隙沖洗→簡(jiǎn)易壓水→第二段灌漿→……→重復(fù)以下孔段至終孔段→封孔。

3.2 鉆孔施工

深孔固結(jié)灌漿鉆孔采用XY-2型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)造孔，開鉆前先校平鉆機(jī)，確保鉆機(jī)平整穩(wěn)固，開孔孔徑Φ60mm，孔位偏差不大于10cm。開孔時(shí)采用慢速、低壓鉆進(jìn)。

在鉆孔過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制孔斜，孔斜應(yīng)符合技術(shù)要求的規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)控制孔斜措施如下：

鉆孔前，安裝鉆機(jī)平正穩(wěn)固；鉆機(jī)立軸方向應(yīng)與設(shè)計(jì)孔向一致。使用帶扶正器的長(zhǎng)鉆具，在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常校測(cè)鉆機(jī)立軸方向是否與設(shè)計(jì)孔向一致，每隔10m測(cè)量孔斜，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

3.3 鉆孔沖洗和壓水試驗(yàn)

灌漿孔均需進(jìn)行沖洗，孔壁沖洗采用導(dǎo)管通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法，沖洗壓力可采用80%的灌漿壓力，壓力超過(guò)1MPa時(shí)，采用1MPa；裂隙沖洗可結(jié)合簡(jiǎn)易壓水進(jìn)行，裂隙沖洗沖至回水澄清，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20cm。

固結(jié)灌漿孔灌漿前的壓水試驗(yàn)在裂隙沖洗后進(jìn)行，試驗(yàn)孔的數(shù)量不少于灌漿總孔數(shù)的5%，其余孔段結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1MPa時(shí)，壓水20min，每隔5min測(cè)讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率q表示，單位為L(zhǎng)u。

3.4 灌漿壓力要求

孔口灌漿壓力計(jì)算：p=p0-ρgh

式中：p-孔口灌漿壓力，MPa；p0-灌漿全壓力，MPa；ρ-漿液比重，g/cm3；g-重力加速度，N/kg；h-灌漿段深度，m。

灌漿全壓力采用表所列壓力值。

3.5 分段灌漿施工

灌漿采用分段施工，第一段深入巖石5m，以下每段段長(zhǎng)均為5.0m，終孔段不宜大于7m。根據(jù)孔深深度單孔劃分為17段，最后一段5.5m，自上而下卡塞分段灌漿時(shí)，下一段的卡塞位置必須設(shè)置在已灌段下部50cm以上防止繞塞。

漿液水灰比采用3、2、1、0.6（或0.5）四個(gè)比級(jí)，漿液變換條件遵循由稀到濃逐級(jí)變換，當(dāng)灌漿壓力不變，注入率持續(xù)減少或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1h，而灌漿壓力及注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，改濃一級(jí)灌注。當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。灌漿過(guò)程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，立即查明原因，隨時(shí)調(diào)整，采取相應(yīng)的措施處理。灌漿過(guò)程中，每隔一定時(shí)間測(cè)定漿液比重，灌漿結(jié)束時(shí)亦應(yīng)測(cè)定漿液比重，并做出記錄。當(dāng)采用最大濃度漿液施灌，注入量很大而不見減少時(shí)，經(jīng)監(jiān)理工程師同意可采用間歇灌漿法，同時(shí)考慮加砂，如因加入摻合料而使注入量突減，則停止使用摻合料。

固結(jié)灌漿在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于1.0L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結(jié)束。當(dāng)長(zhǎng)期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理人共同研究處理措施。

3.6 封孔灌漿

采用壓力灌漿封孔法封孔。全孔灌漿結(jié)束后，用0.5：1的水泥漿置換孔內(nèi)漿液并取出所用灌漿管后用為水泥漿純壓5min，壓力為最大灌漿壓力的80%。

4 結(jié)束語(yǔ)

橙子溝水電站調(diào)壓井采用優(yōu)化后深孔固結(jié)灌漿方案施工完成后，按深孔固結(jié)灌漿孔數(shù)5%的比例布設(shè)質(zhì)量檢查孔4個(gè)，單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)68段，均符合灌后基巖透水率≤5Lu的質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)。采用優(yōu)化后的施工方案成功解決了進(jìn)度、安全等施工難題，對(duì)以后類似工程施工有很好的借鑒作用。