試論防滲灌漿在水利水電工程中的應(yīng)用

高雪冰

摘 要：當前在我國一些條件復(fù)雜的大中型水利水電項目中普遍應(yīng)用了防滲帷幕地基處理方法，如河北豐寧水電站和貴州烏江渡水電站。本文重點對上述水電站在從事相關(guān)項目中實施防滲灌漿工程所采用的灌漿方法進行了闡述，其中的包括“常壓灌漿法”、“孔口封閉高壓灌漿法”等方法，還包括帕幕灌漿工程的組織管理、技術(shù)管理、質(zhì)量管理等，以及灌漿施工中所遇到的相關(guān)問題，尤其關(guān)于石灰?guī)r地區(qū)溶洞的技術(shù)處理措施及灌漿效果。

關(guān)鍵詞：防滲灌漿 水利水利工程 常壓灌漿法

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家對水利水電事業(yè)的發(fā)展重視程度日益提高，在水電領(lǐng)域的投資也越來越多，水電建設(shè)規(guī)模也日益擴大。而在水電工程及水庫項目中，防滲工程占有極為重要的地位，直接影響著電站和水庫的安全穩(wěn)定運行，因此政府部門、業(yè)主、監(jiān)理部門、設(shè)計部門和施工單位越來越關(guān)注防滲工程。對水電工程來說，防滲灌漿技術(shù)具有很多優(yōu)點，如只需少量投資、適用性強、效果較好、不受干擾、可以保證施工工期，因此在水利水電行業(yè)得到了普遍推廣。

1.豐寧水電站施工中采用的常壓灌漿法

1.1工程概況

河北的豐寧水電站位于灤河上游，在豐寧縣城北面57公里處，北京在其南面約240公里處，此處距離京通鐵路大約90公里，在施工區(qū)設(shè)置了簡易公路同111國道相連，具備了交通便利的條件。豐寧電站樞紐工程由攔河壩、導(dǎo)流洞、引水隧洞、溢洪道、廠房等項目組成，攔河壩上流域面積達到10202平方千米，水壩高度達到35米，蓄水水位能夠達1050米，裝機容量20MW，水庫容量0.72億m3，該項樞紐以發(fā)電為主，并兼具旅游、養(yǎng)殖以及灌溉等功能，是河北省內(nèi)的一座中型水庫。依據(jù)設(shè)計標準此水電站在水庫進行蓄水之前，需要采取帷幕技術(shù)及固結(jié)灌漿技術(shù)對混凝土面板砂礫石壩展開施工。

1.2水文及工程地質(zhì)條件

據(jù)為施工提供的地質(zhì)勘察報告顯示，豐寧水庫大壩的水位為1017.3m，每年雨季來臨時水位可以達到1018.6m。河谷中大壩的斷面形狀呈非對稱“U”形，谷底高程l020m，大壩寬度200～250米之間。大壩左岸山勢較陡，巖石較多，在大壩河岸為I級階地。

2.灌漿質(zhì)量管理成功經(jīng)驗

2.1在質(zhì)量控制方面采取的措施

進行灌漿施工對技術(shù)要求較高，灌漿工程又具有隱蔽性的特點，所以進行大壩帷幕灌漿施工首要的是施工的組織和工藝的設(shè)計，設(shè)計應(yīng)滿足監(jiān)理人的要求。要求施工開始前要制訂嚴格的質(zhì)量控制辦法，全部依據(jù)規(guī)程規(guī)范和技術(shù)要求進行；實際施工過程中全部落實“三級檢查制度”和“驗收”制度，施工人員應(yīng)具有多年的經(jīng)驗，施工中質(zhì)量監(jiān)督人員實行二十四小時跟蹤檢查，嚴格控制鉆孔、沖洗、壓水和灌漿等環(huán)節(jié)質(zhì)量，依據(jù)一定操作規(guī)范進行施工保證灌漿質(zhì)量；利用嚴格控制施工全過程完善施工策略，實際施工要與技術(shù)標準、文件內(nèi)容完全符合以確保灌漿質(zhì)量。

具體操作如下：①依據(jù)技術(shù)標準與規(guī)程規(guī)范，確定質(zhì)量控制重點，并將其發(fā)給不同施工單位并監(jiān)督其嚴格執(zhí)行；②認真開展自檢與初檢，設(shè)置專職質(zhì)量管理員對各質(zhì)量控制點進行全過程監(jiān)督檢查，同時做好檢查記錄工作，如發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，則需立即指出并責(zé)令其利用一定時間重復(fù)建設(shè)，爭取在質(zhì)量問題剛剛出現(xiàn)時就將其消除。③要依據(jù)有關(guān)規(guī)定嚴格檢查各種儀器、儀表和水泥的質(zhì)量情況，依據(jù)設(shè)計要求選擇應(yīng)用不同壓力表、比重計等儀器，保證測量結(jié)果的準確性。④三檢和監(jiān)理具有依據(jù)技術(shù)標準和文件要求檢查驗收鉆孔、洗孔和壓水、終孔灌漿全過程的責(zé)任。⑤要隨時做好各種記錄工作，重視交接班工作的重要性。

2.2灌漿成果統(tǒng)計

與復(fù)雜的灌漿資料相比，灌漿成果統(tǒng)計所依據(jù)的資料則相對來說較為簡單，也就是對應(yīng)的原始資料。統(tǒng)計帷幕灌漿與統(tǒng)計固結(jié)灌漿使用內(nèi)容相同的統(tǒng)計表，統(tǒng)計表包括灌漿成果、分序統(tǒng)計、各次序孔灌漿成果、工程完成狀況、帷幕測斜成果、檢查孔及其壓水試驗成果等內(nèi)容統(tǒng)計表。統(tǒng)計過程可應(yīng)用Excel軟件，以最大限度降低技術(shù)人員的統(tǒng)計工作量。采取統(tǒng)一的統(tǒng)計表格式、編輯計算公式、設(shè)置不同工作表之間的鏈接、復(fù)制和管理等環(huán)節(jié)，將原來要進行數(shù)十項數(shù)據(jù)的輸入以及上百次計算相比，其工作量得到簡化，輸入若干個原始數(shù)據(jù)就可以完成全部計算，有效提高了工作效率。

在處理灌漿資料時雖然應(yīng)用了計算機技術(shù)，有效降低了工程技術(shù)人員的工作量，但統(tǒng)計和制圖工作依然非常艱巨，要求專職人員利用大量時間迅速處理帷幕灌漿施工工藝數(shù)據(jù)。在工程施工中上交資料同工程竣工的時間不存在太長間隔，所以不可能在施工結(jié)束后再做統(tǒng)計和進行繪圖，技術(shù)人員開展統(tǒng)計工作與繪圖應(yīng)同工程保持同步，灌漿孔工程結(jié)束時，要求統(tǒng)計資料工作也應(yīng)基本結(jié)束。

3.烏江水電站擴機項目中的采用的“孔口封閉高壓灌漿法”

3.1工程概況

烏江渡水電站進行的擴機工程建設(shè)，其總裝機容量為2×250MW，將廠房設(shè)計為地下模式，設(shè)計的引水發(fā)電機組處于壩下左岸山體內(nèi)，為了保證擴機工程地下廠房的安全性，要做好防止烏江河水和巖溶地下水的侵蝕，要求將防滲帷幕設(shè)置在地下廠房的上下游位置：在山體內(nèi)側(cè)設(shè)置上游帷幕，設(shè)置為兩層，分別在高程680米和640米兩層灌漿廊道內(nèi)；下游帷幕處于680米高程的公路上；所設(shè)計的地下廠房配置的防滲系統(tǒng)由上下游帷幕和大壩防滲帷幕，以及九級灘頁巖所組成。

在進行防滲帷幕施工前，要先進行先導(dǎo)孔的施工，通過巖芯進行壓水試驗，CT掃描也必不可少。在經(jīng)過上述過程后，可準確把握灌漿帷幕線施工的地質(zhì)條件。設(shè)計的高程680米的灌漿廊道以及地下廠房下游高程680米公路先導(dǎo)孔位于兩排灌漿孔的中軸線之上，設(shè)計的先導(dǎo)孔間距60米；高程640米灌漿廊道內(nèi)的先導(dǎo)孔位于地下廠房下游排帷幕的軸線之上，先導(dǎo)孔位于地下廚房下游排的I序孔中，設(shè)計先導(dǎo)孔間距為60米。

3.2施工采用的工藝

對帷幕灌漿孔實施灌注，第一段應(yīng)用的灌注方法為“阻塞灌漿法”，封閉應(yīng)用的方法是運用機械擠壓式膠球塞，使其處在基巖面的上部。第二段和下面不同段進行灌注時采取的方法是“孔口封閉灌漿法”，選擇孔口封閉器進行封閉，要確保灌漿管能夠于孔口封閉器的中心進行轉(zhuǎn)動與升降，并且不出現(xiàn)漏漿。為確保灌漿管于灌漿孔之內(nèi)不會被水泥漿所凝固，就要對灌漿管進行定時轉(zhuǎn)動和定時升降，灌漿管應(yīng)下探至孔底0.5m范圍內(nèi)。

3.2.1對孔口管的施工

水電站的地下廠房上游防滲帷幕工程，應(yīng)于廊道內(nèi)鉆孔，保持鉆孔到基巖面2米，采取阻塞法做第一段孔內(nèi)灌漿，灌漿結(jié)束后將孔口管進行置入；水電站地下廠房下游公路防滲帷幕工程，應(yīng)使鉆孔位于高程670米，灌漿結(jié)束將孔口鋼管進行置入。確?？卓诠芪挥诳卓谏戏?0cm處，并備有絲扣，向孔內(nèi)注進0.5：1水泥漿，若孔口管與孔壁間的水泥漿呈現(xiàn)同樣濃度，應(yīng)立即導(dǎo)正孔口管，凝結(jié)三天后，才能進行第二段的鉆灌。

3.2.2鉆孔

（1）利用氣動潛孔鉆機配合CIR90型潛于山中擊器氣動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進地下廠房下游公路防滲帷幕高程超過 670.00m的巖體，要求開孔直徑為75mm；對防滲帷幕高程不足670.00m巖體鉆孔，以及對地下廠房上游的防滲帷幕廊道內(nèi)鉆孔，可采取回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機，同時配備金剛石鉆頭，鉆孔的開孔直徑和終孔直徑分別為75mm和59mm。

（2）依據(jù)施工次序進行灌漿孔的施鉆，依據(jù)順序分段施工。保證鉆孔孔位偏差在10厘米內(nèi)，在孔深達到20米時，每鉆進5米就需調(diào)校鉆機一次；孔深達到20米以下時每鉆進10米調(diào)校鉆機一次，這樣做的目的是為了保證鉆孔的方向正確。

（3）對全部灌漿孔要檢測斜度，在孔深達到20米以上時每5米測量一次，孔深在20米以下時每10米測量一次，實際施工過程中要定期檢查鉆機的穩(wěn)固情況、鉆機立軸的垂直度、同時依據(jù)傾斜的檢測情況利用加長粗徑鉆具、準確控制鉆進壓力等辦法防止出現(xiàn)鉆孔傾斜情況。如果鉆孔傾斜情況超過標準則需立即進行糾偏。

（4）灌漿孔處在高程為680m640m灌漿廊道之間，要求灌漿孔應(yīng)至高程640m灌漿廊巡頂板上3m，此外，對高程640m的灌漿廊道和對水電站地下廠房下游公路帷幕設(shè)置灌漿孔，須達到九級灘頁巖以下5m深度。

參考文獻：

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