錦屏一級水電站左岸底層灌漿平洞深孔帷幕灌漿施工

周杰,徐波

摘 要：錦屏一級水電站作為世界第一高的拱壩，在超高的水頭和復雜的地質(zhì)條件下，在底層灌漿洞中進行了超過170 m的深孔帷幕灌漿。施工中克服了各種不利條件，解決了多種非常規(guī)的施工技術(shù)難題，其經(jīng)驗可為其他類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：水電站；深孔帷幕灌漿；施工工藝；灌漿洞

中圖分類號：TV543+.18 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0066-02

1 概述

1.1 工程概況

錦屏一級水電站為雅礱江下游控制性梯級電站，主要由混凝土雙曲拱壩（305 m高）和右岸地下廠房（總裝機3 600 MW）組成，正常蓄水位為EL1 880 m。大壩采用帷幕灌漿防滲，左岸設置了6層灌漿洞，包括頂層的LGA6平洞（EL1 885 m）至底層的LGA1平洞（EL 1 601.25 m）。

1.2 底層灌漿洞帷幕灌漿的特點

在超高的水頭下設置深孔帷幕灌漿，其灌漿的質(zhì)量要求非常高，最大灌漿壓力達6.5 MPa，孔口接觸段灌漿壓力的要求為2～3 MPa。復雜的地質(zhì)條件加上施工干擾大、交通通風排污困難和施工強度高等因素，增加了灌漿的難度。

2 施工期的主要布置

施工期的主要布置分為以下兩方面：①施工供漿。在左岸EL1885平臺建設了1座集中制漿站，配置有750 t級水泥罐和CB900F自動化制漿系統(tǒng)，通過各層平洞打?qū)娱g傳遞孔，采用φ25 mm無縫鋼管自流送漿、程控電話通訊。②施工排污。為了減少對大壩基礎(chǔ)廊道的污染，在灌漿洞內(nèi)設置了一級沉淀池，廢漿、廢水可從傳遞孔向上抽至LGA3平洞內(nèi)，進行二級沉淀后，再排至壩下游污水系統(tǒng)集中處理。

3 材料和設備

3.1 灌漿材料

施工中使用的灌漿材料如表1所示。

表1 灌漿材料明細

序號 名稱 制漿材料 適用范圍

1 純水泥漿 P.O 42.5水泥+水 普通灌漿孔

2 水泥砂漿 P.O 42.5水泥+水+砂

（+水玻璃） 鉆孔不返水、斷層裂隙帶等孔段

3 濕磨細水泥漿 P.O 42.5水泥+水+減水劑

（濕磨機濕磨） 中間排Ⅱ、Ⅲ序灌漿孔、部分檢查孔

3.2 施工設備

施工設備包括XY-2B地質(zhì)鉆機、ZJ-800高速制漿機、JJS-2B配漿機、3SNS高壓灌漿泵、灌漿記錄儀、水泥漿濕磨機和測斜儀等。

4 帷幕灌漿施工

4.1 施工的程序和工藝流程

4.1.1 施工程序

施工程序為：設置風水電漿和排污系統(tǒng)→測量放孔→鉆機就位→抬動觀測孔→灌漿孔施工（先下游、后上游、最后中間排，排內(nèi)按先導孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔分序）→檢查孔施工。

4.1.2 施工工藝流程

施工工藝流程為：孔口段（入巖2 m）鉆灌→鑄孔口管→待凝3 d→第2段（段長3 m）鉆灌→第3段及以下各段（段長5 m、終孔段不超過6 m）鉆灌→置換和壓力灌漿封孔→孔口脫空段回填。

4.2 施工前采取的措施

施工前，在底板增設了用于固定地質(zhì)鉆機和膠球塞的插筋；為防止混凝土與巖石接觸面串漿抬動、節(jié)省孔口管待凝時間，在分排、分序地鉆灌各灌漿孔孔口段和鑄孔口管后，分排、分序地對各孔孔口及以下各段的鉆孔灌漿。

4.3 鉆孔

該工程額鉆孔施工可分為以下四方面：①鉆進工藝。根據(jù)大理巖石的抗壓強度選擇了地質(zhì)鉆機金剛石鉆進。在孔深超過60 m時，改用全斷面金剛石鉆頭和碎巖鉆頭鉆進，從而實現(xiàn)了不起下鉆桿連續(xù)灌漿。②鉆機固定。利用底板設置的插筋作為地錨固定鉆機底盤。③加強測斜?？咨?0 m內(nèi)每段測斜1次，20 m以下每兩段測1斜次。④鉆孔沖洗。通入了大流量的水沖洗，裂隙沖洗采用泵壓，遇斷層破碎帶改用脈動沖洗或風水聯(lián)合沖洗。

4.4 孔口段灌漿和鑄孔口管

孔口段的灌漿質(zhì)量尤為重要，采用較濃的漿液密實充填了連接混凝土與基巖的接觸面。控制了孔口管的角度和充填漿液的強度。此外，對于灌漿壓力較大的部分，采用在第二段灌漿后再鑲鑄，并加長了孔口管與基巖的搭接長度，從而降低抬動變形。

4.5 灌漿

第一段（或前兩段）灌漿采用了普通膠球塞卡塞法；以下段采用了孔口封閉、自上而下分段和孔內(nèi)循環(huán)灌漿法。

4.5.1 壓水試驗

灌漿前進行了簡易的壓水試驗，以根據(jù)不同的透水率選擇灌漿材料和開灌水灰比。

4.5.2 漿液配比

純水泥漿采用五級水灰比（3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1）灌注；在水泥砂漿方面，濃漿采用0.5∶1∶0.4（水∶水泥∶砂）灌注；在濕磨細水泥漿方面，水灰比與純水泥漿相同，減水的劑摻量為0.7%～1.0%.

4.5.3 灌漿壓力

根據(jù)前期試驗確定了灌漿壓力，當注入量過大或過小時，適當降低或提高了壓力標準。

4.5.4 灌漿過程控制

在灌漿過程中，嚴格控制了注入量與灌漿壓力之間的關(guān)系，防止發(fā)生抬動和破壞基巖結(jié)構(gòu)。

4.5.5 灌漿結(jié)束和封孔

在最大壓力下的注入率應≤1 L/min，繼續(xù)灌注60 min后結(jié)束。為了縮短重新下鉆桿的時間，在終孔驗收后，采用卷揚將高壓膠管深入至孔底，并注入配比為0.5∶1的濃漿置換孔內(nèi)稀漿，最后進行了壓力灌漿封孔。

4.6 檢查孔施工

質(zhì)量檢查以壓水檢查為主，以巖體鉆孔全景圖像測試、聲波縱波速為輔，灌后壓水檢查孔采用自上而下分段鉆孔和壓水試驗?？卓诙螇核捎媚z球機械塞，其余各段采用液（氣）壓塞，終孔后采用細水泥漿補灌。

5 帷幕灌漿成果分析

5.1 鉆孔孔斜成果

根據(jù)統(tǒng)計，孔深60 m范圍內(nèi)的孔斜均能滿足要求；孔深90 m范圍內(nèi)的孔斜與孔底的偏差基本不超過2 m；孔深超過100 m后，孔斜很難控制，在孔深超過150 m后，終孔后孔底的偏差多數(shù)都超過了2.5 m。對于偏差過大的部位，施工中增設了加密孔補強。

5.2 灌前壓水成果

根據(jù)統(tǒng)計，各單元灌前平均透水率的范圍為：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之間；中間排主要在0.5～1.0 Lu之間，均符合正常灌漿規(guī)律。

5.3 灌后質(zhì)量檢查情況

根據(jù)灌后壓水質(zhì)量的檢查成果，小于1 Lu的灌漿檢查孔段所占的比例為100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，這表明灌漿效果比較明顯。

6 結(jié)論

深孔帷幕灌漿孔斜控制的重點在于孔深20 m的范圍內(nèi)。在孔深不超過100 m時，鉆孔偏差易控制在設計范圍內(nèi)；當孔深超過100 m后，特別是超過150 m后，孔斜很難達到規(guī)范和設計的要求。因此，建議適當放寬孔斜要求和縮小灌漿孔的間距。

〔編輯：張思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole

5 帷幕灌漿成果分析

5.1 鉆孔孔斜成果

根據(jù)統(tǒng)計，孔深60 m范圍內(nèi)的孔斜均能滿足要求；孔深90 m范圍內(nèi)的孔斜與孔底的偏差基本不超過2 m；孔深超過100 m后，孔斜很難控制，在孔深超過150 m后，終孔后孔底的偏差多數(shù)都超過了2.5 m。對于偏差過大的部位，施工中增設了加密孔補強。

5.2 灌前壓水成果

根據(jù)統(tǒng)計，各單元灌前平均透水率的范圍為：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之間；中間排主要在0.5～1.0 Lu之間，均符合正常灌漿規(guī)律。

5.3 灌后質(zhì)量檢查情況

根據(jù)灌后壓水質(zhì)量的檢查成果，小于1 Lu的灌漿檢查孔段所占的比例為100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，這表明灌漿效果比較明顯。

6 結(jié)論

深孔帷幕灌漿孔斜控制的重點在于孔深20 m的范圍內(nèi)。在孔深不超過100 m時，鉆孔偏差易控制在設計范圍內(nèi)；當孔深超過100 m后，特別是超過150 m后，孔斜很難達到規(guī)范和設計的要求。因此，建議適當放寬孔斜要求和縮小灌漿孔的間距。

〔編輯：張思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole

5 帷幕灌漿成果分析

5.1 鉆孔孔斜成果

根據(jù)統(tǒng)計，孔深60 m范圍內(nèi)的孔斜均能滿足要求；孔深90 m范圍內(nèi)的孔斜與孔底的偏差基本不超過2 m；孔深超過100 m后，孔斜很難控制，在孔深超過150 m后，終孔后孔底的偏差多數(shù)都超過了2.5 m。對于偏差過大的部位，施工中增設了加密孔補強。

5.2 灌前壓水成果

根據(jù)統(tǒng)計，各單元灌前平均透水率的范圍為：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之間；中間排主要在0.5～1.0 Lu之間，均符合正常灌漿規(guī)律。

5.3 灌后質(zhì)量檢查情況

根據(jù)灌后壓水質(zhì)量的檢查成果，小于1 Lu的灌漿檢查孔段所占的比例為100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，這表明灌漿效果比較明顯。

6 結(jié)論

深孔帷幕灌漿孔斜控制的重點在于孔深20 m的范圍內(nèi)。在孔深不超過100 m時，鉆孔偏差易控制在設計范圍內(nèi)；當孔深超過100 m后，特別是超過150 m后，孔斜很難達到規(guī)范和設計的要求。因此，建議適當放寬孔斜要求和縮小灌漿孔的間距。

〔編輯：張思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole