高壓旋噴灌漿技術在楊家園水電站上游圍堰中的應用

谷琦琦

摘要：楊家園水電站上游圍堰建在河床砂礫石覆蓋層上，填筑材料為壩基開挖的石碴料，透水性大，采用了高壓旋噴灌漿技術對圍堰進行防滲處理。施工完成后，經過汛期運行，證明防滲效果滿足工程需要，并為同類地層的高壓旋噴灌漿設計與施工積累了經驗。

關鍵詞：圍堰工程；結構型式；工程地質；防滲處理；高噴灌漿；楊家園水電站

1 概述

楊家園水電站位于貴州省習水縣二郎鄉(xiāng)，地處赤水河一級支流桐梓河下游河段，屬桐梓河水電梯級開發(fā)規(guī)劃的第七級，是一座以發(fā)電為主、兼顧庫區(qū)零星農田灌溉和農村人畜飲水、并向二郎電廠供水的綜合水利工程。水庫正常蓄水位450.00m，死水位440.00m，水庫總庫容0.78億m3，調節(jié)庫容為0.28億m3，多年平均徑流量為14.63億m3，具有不完全年調節(jié)能力，電站裝機容量40MW，多年平均發(fā)電量1.389億kW.h。

2 上游圍堰工程地質特征及其結構型式

2.1 工程地質特征

堰基處于楠本臺背斜與二郞壩向斜的過渡地帶。區(qū)內無大的構造發(fā)育，但受區(qū)域構造影響，巖體較破碎，小斷層、小褶皺（擠壓帶）及節(jié)理裂隙等結構面較為發(fā)育，且分布較不均一，壩區(qū)巖體結構以互層狀—中厚層狀結構為主。堰基上部巖體為中等透水性。

堰體部位河床覆蓋層厚3.5～8m，以沖積砂礫層為主，夾較多的卵石、漂石，大粒徑（直徑 7～20cm）含量超過30%，為強透水層。

2.2 結構型式

上游圍堰位于壩軸線上游50m左右，河谷寬約80m，枯水期水深一般3～6m，河床覆蓋層高程391.5～393.9m，基巖高程388.0～385.5m。上游土石圍堰為過水圍堰，堰頂高程410.5m，擋水時段為10月～次年4月。

根據上游圍堰擋水要求和地質特征，防滲設計高程405m以下采用高壓旋噴灌漿防滲墻，上接粘土心墻防滲至過水保護頂面高程406.5m，過水保護頂面以上再接子堰防滲體。

高壓旋噴灌漿防滲墻頂高程405m，墻體高度約17.0m，包括堰基原河床覆蓋層和堰體。灌漿區(qū)圍堰填筑料為壩基開挖的石碴料，碎石含量占90%，大部份顆粒粒徑為8～20cm，空隙率較大。

3 主要施工方法及技術措施

3.1 鉆孔

河床砂礫石層造孔是本工程施工的難點，怎樣保證孔壁穩(wěn)定和提高單位時間內造孔進尺是保證圍堰能否按期閉氣的關鍵。

根據相關工程的施工經驗，結合本工程特點，施工中我們采用QLCN-120履帶式多功能潛孔鉆機跟管鉆進。鉆孔直徑均為Φ140mm，造孔效率可達6.0m/h。鉆機就位后，用水平尺校正機身，使鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，孔位偏差不大于5cm。

護壁：造孔結束，將鉆桿提出，下設底端用透水無紡布包扎的Φ120PVC護壁管，進行成孔護壁，護壁套管接頭用塑料密封帶連接。護壁套管下至孔底后，采用YGB液壓拔管機將套管分節(jié)拔出。

3.2 高噴灌漿

高壓旋噴灌漿采用三管法高壓噴射灌漿技術，分兩序施工。

（1）下噴射管 下放噴射管之前，必須在地面上進行試噴，以檢查管道的暢通性及各項指標是否達到設計要求。下管時，為防止噴嘴堵塞，采用邊低壓送水、氣、漿，邊下管的方法。當噴管下至設計孔底深度時，通知質檢人員到場檢查，確認具備灌漿條件后方可開噴。

（2）水泥漿液 使用的水泥漿液采用32.5級的普通硅酸鹽水泥，高速制漿機制漿。漿液水灰比為1：1～0.8：1，漿液比重大于或等于1.6。漿液制成后，存放時間不宜超過4h。

在施工過程中，對含泥量較少的回漿進行回收利用。回收漿液先沉淀過濾后，再摻拌適量水泥，經檢測達到設計進漿比重及水泥比時方可使用。從而使成本得到有效的降低。

（3）噴射灌漿 設備選用GTP-5 型高噴臺車。噴射灌漿必須在機長的統(tǒng)一指揮下進行，依次低壓送水、送漿、送氣，而后再提高至設計值，在孔底靜噴1～3min，等孔口回漿比重達到設計值后，再按設計要求進行由下而上的噴漿作業(yè)。

（4）靜壓充填 噴射作業(yè)結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿?？變然靥罟酀{完成后，若孔口漿面下沉，則可利用相鄰孔噴射時的孔口冒漿進行反復回灌（在粘土層中或淤積層中噴射時的冒漿不能用于回灌），直至孔口漿液面不再下沉為止。

4 施工質量控制

高噴施工前，做好如下準備工作：①根據孔深計算三重管長度，檢查管路暢通情況、密封是否良好；②每孔注漿前應對注漿管路進行試噴，觀察水、氣、漿的噴射情況。

鉆孔施工時要求開孔位置與設計位置偏差不大于5cm。鉆孔施工時在下入套管前對鉆孔進行測斜，鉆孔偏斜角滿足要求后再下套管，確保開孔符合設計要求；鉆進過程中發(fā)現偏斜及時糾斜。即在發(fā)現偏斜超過設計值時，采用加超徑管、跳級換徑、孔底埋管等方法進行糾斜處理。經處理重測偏斜合格后，方可續(xù)鉆。

高噴灌漿過程中三重管下入孔底的深度與實際鉆孔深度差值不得大于0.1m。

按技術參數確定的速度提升和旋轉噴射。處理事故或換管路重新噴射時，將噴射裝置下放至原位置以下0.5m重復噴射，確保搭接長度不小于0.5m。

5 質量問題及處理

5.1 鉆孔施工

采用潛孔鉆機，使用偏心鉆頭跟管鉆進時，回填層、覆蓋層砂卵石鉆進進尺比較快，每小時進尺6m左右。在遇到大塊石、鵝卵石和基巖則進尺較慢，更換偏心鉆頭，使用80型沖擊鉆頭鉆進，鉆穿大塊石、鵝卵石后，再使用偏心鉆頭進行跟管。

5.2 高壓噴射注漿施工

（1）在高噴灌漿過程中，出現過壓力突降或突升、孔口回漿濃度或回漿量異常等情況，及時查明原因并進行了處理?？變瘸霈F嚴重漏漿時，根據地層情況分別采取了以下措施：降低噴射管提升速度或停止提升；降低壓力、流量，進行原地灌漿；在漿液中摻加適當的水玻璃（速凝劑）。

個別孔高噴時不回漿，先進行了注漿，待凝固后再掃孔進行旋噴灌漿。鉆進無回水時向孔內投入粘土進行了泥漿固壁。在施工時有20多個孔無回漿，采用向孔內摻入粘土和水玻璃，既保證了質量，又確保了工期。

（2）在噴射過程中發(fā)生串漿時，填堵被串孔，在灌漿孔高噴灌漿結束后，應盡快進行被串孔掃孔、灌漿或繼續(xù)鉆進。

河床及回填層回漿量減少，有少量漿液漏失，回填層填筑的開挖料存在很大不均勻性，河床覆蓋層結構松散，空隙較大，很多孔段高噴施工開噴時孔口無回漿，向孔內填入粘土，在漿液中摻入水玻璃，加量為水泥重量的3%，孔口回漿量恢復正常。

6 防滲效果總體評價

6.1 開挖檢查

高噴防滲墻于2009年1月29日全部完工。2009年2月3日，在上游圍堰樁號0+22～0+24內側進行開挖檢測，坑長3m，深2m。從開挖情況來看，水泥含量均勻，單孔影響半徑最大可達1.5m；墻體連續(xù)性好，強度較高，在開挖深度內未見墻體開叉或墻體存在孔洞等情況。

6.2 基坑開挖滲水情況

2009年2月5日開始基坑抽水，2月7日開始基坑開挖。在開挖初期，由于砂卵石層中含水量呈飽和狀態(tài)，滲水量較大，但隨著開挖深度的增加，滲水量逐漸減少，最終總滲水量約為80m3/h，滲水主要來自于上游圍堰裹頭處和導流洞滲水，少量來自其他部位，總體防滲效果較好。

7 結語

近幾年，隨著我國水電站工程的大量建設，特別是在幾個大型水電站（如三峽）圍堰防滲中的應用，高噴灌漿作為水電站圍堰防滲技術已日趨成熟。但要達到預期的防滲效果，為基坑開挖創(chuàng)造良好的施工環(huán)境，必須認真對待高噴灌漿的設計與施工，根據地層正確選擇施工設備和施工技術參數是保證工程質量的關鍵。