毛爾蓋電站廊道斜坡段帷幕灌漿施工技術(shù)淺談

王建強

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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毛爾蓋電站廊道斜坡段帷幕灌漿施工技術(shù)淺談

王建強

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

毛爾蓋電站大壩帷幕灌漿廊道垂直高差達144m，且中部廊道只有進口端作為唯一通道，在施工工期緊、強度高、斜坡廊道施工坡度陡、難度大的情況下，要確保該部位帷幕灌漿能夠快速、經(jīng)濟、安全、可靠的完成，需要在工程施工中科學(xué)設(shè)計、精心施工，為斜坡段的帷幕灌漿施工創(chuàng)造積極有利的條件。

毛爾蓋電站廊道 斜坡段 帷幕灌漿 施工技術(shù)

1 工程概況

毛爾蓋電站采用混合式開發(fā)方式，首部樞紐由擋水建筑物、溢洪道、放空洞組成。攔河大壩采用礫石土心墻堆石壩，大壩壩頂高程2138.00m，壩頂寬12.0m，最大壩高147.00m。開敞式溢洪道布置在大壩左壩肩，全長約532m。放空洞布置在河道左岸，全長1145.51m。引水建筑物布置在河道左岸，由進水口、引水隧洞、調(diào)壓井及壓力管道組成。廠房樞紐為地面廠房系統(tǒng)，由主機間、安裝間、尾水渠、副廠房、生活區(qū)等建筑物組成，安裝有3臺混流式發(fā)電機組，單機容量140MW，總裝機420MW。

河床覆蓋層下伏基巖表層具強風(fēng)化、強卸荷、強透水的特性，其透水率最大達100Lu；河床及岸坡弱卸荷、弱風(fēng)化巖體，壓水試驗透水率平均值達19.2Lu，屬中透水帶；弱風(fēng)化下段巖體透水率平均值為6.7Lu，總體視為弱透水。

帷幕灌漿區(qū)域大多基巖裸露，巖性組合復(fù)雜，兩岸山體風(fēng)化卸荷較強，強風(fēng)化、強卸荷帶水平埋深30m～45m，右岸變形體最大鉛直厚度達38.35m，巖體破碎松弛，透水率Q值大于100Lu，屬于強透水層；弱卸荷、弱風(fēng)化水平深度一般為50m～70m，透水性不均一，透水率Q平均值為19.2Lu，總體屬于中等透水；弱風(fēng)化下段水平深度一般90m～120m，透水率Q最大值為10.9Lu，平均值6.7Lu，總體屬于弱至中等透水；其下部新鮮巖體透水率Q平均值為3.1Lu，屬于弱透水巖體。

主帷幕灌漿主要分布于左右岸灌漿平洞(高程2138m)、兩岸岸坡廊道(高程2066m)和壩基廊道(高程1994m)，總體分三層廊道布置，總工程量約90400m，最大孔深113m，施工方法采用“孔口封閉、自上而下、分段灌漿法”。各部位帷幕灌漿孔均按雙排、呈梅花型布置，排距1.2m，孔距2m。搭接帷幕灌漿布置兩排，排距2m，孔距2.0m，呈梅花型布置。

2 施工方案

2.1 斜坡廊道軌道及臺車布設(shè)安裝

2.1.1 軌道鋪設(shè)

軌道作為鉆灌臺車的支撐及行走構(gòu)件，要求安裝平順、牢固可靠，按確保安全及方便施工的原則安裝布置。軌道材料采用12kg/m的輕軌，安裝于廊道兩側(cè)，軌道間距2.2m。

2.1.2 臺車設(shè)計安裝

2.1.2.1 臺車采用槽鋼、角鋼焊接而成，槽鋼作為承重及支撐構(gòu)件，角鋼作為連接(斜支撐)構(gòu)件。平臺防護欄采用架管、扣件連接，其下部鉆灌平臺焊接制作為一整體，要求焊接牢固可靠，上部防護欄為活動式結(jié)構(gòu)(見圖1)。

2.1.2.2 臺車牽引采用5t卷揚機，為確保臺車行走安全，在行走過程中臺車禁止作業(yè)及人員停留，同時增加一根φ22mm附繩(安全保護繩)，附繩固定于專用地錨上(φ36mm螺紋鋼)，同時要求臺車行走到位后必須將附繩繃直鎖定，確保附繩處于受力狀態(tài)。

2.1.2.3 臺車行走到位后，對臺車進行“三保險”(軌道卡、騎馬卡、架管支撐、保險鋼線繩)加固；施工期間臺車上、下采用鋼絲網(wǎng)封閉，防止上部臺車落物對下部施工人員造成傷害，將安全風(fēng)險降到最低。

圖1 臺車設(shè)計布置示意

2.2 制漿站

集中制漿站搭設(shè)在右岸漁巴度隧道口，配備DJ600高速制漿機4臺，JJS-2B儲漿攪拌機4臺，3SNS灌漿泵4臺；漿液通過φ25mm的鋼管及高壓鋼編管送至灌漿施工作業(yè)面。

各工作面的灌漿站根據(jù)施工機組的實際情況配置，分別配置2～3臺套，包括JJS-2B配漿攪拌機、3SNS灌漿泵、記錄儀、流量計、壓力計、密度計。根據(jù)實際灌漿需要，在灌漿站配制施工所需的水泥漿液。制漿、灌漿流程見圖2。

圖2 制漿、灌漿流程

2.3 施工用水、電

施工用電分別配置有左岸2121m施工平臺、右岸2138m平臺變壓器的主配電柜，采用240mm2鋁芯電纜及120mm2銅芯電纜搭接動力電源，將其牽引至各個工作面。

為保證帷幕灌漿施工進度，施工用水共布置2趟系統(tǒng)水管：(1)將右岸漁巴渡水源引至左岸2138m灌漿平洞的系統(tǒng)水池，主要供應(yīng)右岸集中制漿站用水及備用系統(tǒng)水；(2)導(dǎo)流洞至高程1994.5m灌漿平洞系統(tǒng)水，作為壩基灌漿平洞施工用水。

2.4 施工程序及施工方法

帷幕灌漿施工程序：施工準備→孔位放樣→抬動孔施工→先導(dǎo)孔(灌前測試孔)施工(壓水試驗)→下游排(Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔)→上游排(Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔)→灌后檢查孔壓水→質(zhì)量驗收。

灌漿方式采用“孔口封閉、自上而下、分段循環(huán)灌漿法”施工。

3 灌漿方式及參數(shù)

所有灌漿孔均鑲注孔口管，孔口管鑲?cè)牖鶐r深度為2.0m，孔口管在第一段(基巖接觸段)灌漿完成后鑲注，接觸段灌漿采用孔內(nèi)阻塞法(其栓塞卡在混凝土內(nèi))，孔口段以下采用孔口封閉自上而下分段循環(huán)灌漿法。各灌漿孔段不論透水率大小均應(yīng)按要求進行灌漿，灌漿時，射漿管距離孔底不大于0.5m。

3.1 帷幕灌漿段長劃分

第一段：孔口段0～2m,段長2m；第二段：基巖面以下2m～5m，段長3m；③以下每5m為一段。

3.2 灌漿壓力

灌漿壓力見表1(搭接帷幕除外)。

表1 帷幕灌漿壓力

3.3 灌漿壓力與注入率

在灌漿過程中壓力與注入率必須相適應(yīng)，其對應(yīng)關(guān)系見表2。

表2 灌漿壓力與注入率對應(yīng)關(guān)系

3.4 結(jié)束條件

帷幕灌漿各灌漿段采用孔口封閉自上而下分段灌漿法時，灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min后，持續(xù)灌注60min即可結(jié)束。

當(dāng)長期達不到結(jié)束標準時，應(yīng)報請監(jiān)理人共同研究處理措施。

3.5 封孔

全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)及時報請監(jiān)理工程師驗收，合格的灌漿孔才能進行封孔。

灌漿孔封孔應(yīng)采用“分段灌漿封孔法”或“全孔灌漿封孔法”；封孔壓力采用相應(yīng)灌漿孔的最大灌漿壓力，封孔水灰比為0.5∶1；壓力灌漿封孔結(jié)束后，其灌漿孔口空余部分，采用水泥砂漿人工封填密實。

4 施工重點及難點

4.1 施工環(huán)境

左右壩肩2138m高程灌漿平洞是進入各施工面的唯一通道，從2138m平洞到1994m平洞垂直高差144m，人員、材料、設(shè)備進出難度非常大，極大地影響了施工效率。

解決方案：在岸坡廊道未封閉前，將部份閑置材料、設(shè)備倒入平洞內(nèi)，岸坡廊道封閉后利用自制臺車運送材料設(shè)備。

4.2 施工用水

高峰期施工用水量大，附近無水源可用。

解決方案：在離右壩肩約2800m的漁巴渡溝內(nèi)引水，水管貫穿左右壩肩斜坡廊道至各工作面形成系統(tǒng)水，該系統(tǒng)水受季節(jié)影響較大，冬季水量供應(yīng)不足。為保證高峰期施工用水，在左岸1994m廊道鉆孔至導(dǎo)流洞(約12m)，從導(dǎo)流洞抽取河水至各工作面，形成備用系統(tǒng)水。

4.3 排污

廊道較深，下兩層平洞無排水通道，排污困難。

解決方案：熟悉圖紙，對各洞室的空間關(guān)系充分了解，在左岸1994m灌漿平洞內(nèi)設(shè)置集水坑、沉淀池，用地質(zhì)鉆機在左岸1994m平洞鉆φ110mm排污孔至導(dǎo)流洞(約12m)，其它部位污水通過排污泵匯集于此，通過三級沉淀后集中排入導(dǎo)流洞。在左岸2066m平洞中部，采用同樣的方法，在對應(yīng)部位直接鉆排污孔至導(dǎo)流洞，經(jīng)三級沉淀后排至導(dǎo)流洞內(nèi)。

4.4 斜坡廊道帷幕灌漿施工

采用常規(guī)排架施工，耗費人工，鉆機及灌漿泵移動頻繁，移動難度大，安全風(fēng)險極大。

解決方案：采用自制移動臺車結(jié)合軌道進行鉆灌設(shè)備移動，由于斜坡廊道坡度較大，為降低臺車行走速度，增大其摩擦力，將原設(shè)計臺車輪子取消，采用槽鋼反扣在軌道上，從而防止脫軌及臺車下滑速度過快。

4.5 孔斜控制措施

帷幕灌漿孔最大孔深達113m，鉆孔孔斜控制難度較大。

解決方案：采取可靠的防斜措施，保證孔深20m以內(nèi)的孔斜、孔向的準確，第5段(包括第5段)按灌漿分段段長進行孔內(nèi)測斜，第5段以下按每兩段測斜一次，孔斜值應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜超過規(guī)定時，應(yīng)及時糾偏，糾偏無效時報廢原孔，重新鉆孔。

為保證鉆孔孔向、孔斜符合設(shè)計要求，在鉆孔施工中應(yīng)做好以下幾項工作：

(1)開鉆前采用地質(zhì)羅盤反復(fù)校正鉆孔孔向，確保開孔角度滿足要求；

(2)校正鉆孔孔向后，用地錨將鉆機固定，防止在施工平臺上發(fā)生位移，保證鉆機穩(wěn)固、周正、水平；

(3)開始鉆孔時，技術(shù)質(zhì)檢人員必須反復(fù)檢查鉆機，并加強孔口段鉆孔孔斜檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾偏；

(4)鉆進時，盡量使用長的鉆具，第2段變徑時，采取增加導(dǎo)向管措施，保證鉆孔孔向及傾角滿足要求；

(5)在鉆進過程中，特別是孔口段采用低壓、慢速施工時，要正確控制鉆進壓力、轉(zhuǎn)速、沖洗液排量的關(guān)系。在鉆孔較深或鉆具超過一定重量時，還需考慮減壓或負壓鉆進措施。

5 取得的成果

5.1 鉆孔、灌漿臺車的投入使用，滿足了斜坡廊道鉆灌平臺的快速移動，避免了大量的排架搭設(shè)，降低了成本。

5.2 鉆孔灌漿臺車設(shè)計安裝簡單、便捷，解除了排架搭設(shè)、拆除過程中的安全風(fēng)險以及排架上移動鉆機的安全隱患，且使用移動臺車在斜坡廊道上分段施工，安全防護工作更易做到位。所以該臺車在施工安全與設(shè)備管理方面優(yōu)于排架。

5.3 在臺車上施工，鉆機穩(wěn)固效果優(yōu)于排架，有利于帷幕灌漿造孔孔斜的控制，且臺車行走方便，作業(yè)面之間互不干擾，大大提高了施工效率。

5.4 閑置材料設(shè)備先期倒入及利用自制臺車倒運設(shè)備材料及廢渣，解除了人工倒運的安全風(fēng)險，降低了倒運難度，減少了大量的人工投入，節(jié)約了成本。

5.5 在滿足環(huán)境保護的前提下實施排污孔方案，有效解決了整個灌漿廊道的排污難題，大大降低了排污措施費的投入。

5.6 臺車的開發(fā)利用，將為以后斜坡廊道帷幕灌漿施工作業(yè)提供借鑒，使鉆孔、灌漿工作順利開展，使各工序之間相互交替作業(yè)有序、受控，同時又提高設(shè)備的工作效率，降低了施工人員的勞動強度和安全風(fēng)險。

王建強，男，漢族，四川眉山人，工程師，從事水利水電施工管理工作。

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