高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

殷 國 權(quán)

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川 成都 611130)

高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

殷 國 權(quán)

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川 成都 611130)

基礎(chǔ)處理工程中的淺層灌漿因受施工工藝的限制，在進(jìn)行無蓋重灌漿時存在施工盲區(qū)，進(jìn)行有蓋重灌漿時容易發(fā)生有害抬動破壞。錦屏一級水電站水頭高度達(dá)300m，錦屏二級水電站最大埋深為2 525m，滲透壓力較高。在錦屏一、二級水電站施工過程中，通過不斷總結(jié)和改進(jìn)機(jī)具、灌漿材料、施工工藝方法，使高滲透壓力條件下淺層灌漿施工這一難題得到了有效的解決。介紹了所采用的施工工藝和取得的效果。

高滲透壓力；淺層；灌漿；施工工藝；探討；錦屏一、二級水電站

1 概 述

錦屏一、二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上，系雅礱江卡拉至江口河段五級開發(fā)的第一、二座梯級電站。電站工程地質(zhì)條件復(fù)雜，基礎(chǔ)處理工程量為國內(nèi)類似工程之最。施工過程中，孔口段0～5m灌漿后出現(xiàn)聲波不滿足檢測標(biāo)準(zhǔn)的孔段較多。項目部經(jīng)過不斷嘗試和總結(jié)，對灌漿采用的機(jī)具、灌漿材料、施工工藝方法進(jìn)行了改進(jìn)，使聲波檢測在后期的施工中合格率不斷提高。

筆者介紹了所采用的施工工藝。

2 高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝

2.1 壩基固結(jié)灌漿孔口段施工

錦屏一級水電站壩基固結(jié)灌漿施工先進(jìn)行的是無蓋重灌漿，后進(jìn)行的是孔口段0～5m加強灌漿，陡坡壩段進(jìn)行的是引管灌漿。

(1)無蓋重灌漿。

灌漿壓力小，灌漿處理后較處理前改善不大。普通的灌漿塞長度為1.2～1.5m,灌漿過程中在0～1.5m范圍內(nèi)會出現(xiàn)盲區(qū)。錦屏一級水電站壩基固結(jié)灌漿9～11#壩段灌后的檢查結(jié)果中的孔口段聲波不合格情況見表1。

表1 孔口段聲波不合格情況表

項目部對于不合格檢查孔均采用了以不合格檢查孔為中心、按9m×9m為一個單元布置補強灌漿孔的原則進(jìn)行補強灌漿處理，經(jīng)過補強灌漿后，不合格孔均滿足設(shè)計要求。補強灌漿典型布置情況見圖1。

圖1 補強灌漿典型布置圖

(2)有蓋重灌漿。

在河床壩段，固結(jié)灌漿完成后，根據(jù)混凝土間歇期進(jìn)行了有蓋重固結(jié)灌漿。若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下，則混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證；若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上，雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證，但在高壓力作用下極易發(fā)生有害抬動破壞。

(3)引管固結(jié)灌漿。

在陡坡壩段，固結(jié)灌漿完成后，根據(jù)混凝土間歇期進(jìn)行了引管固結(jié)灌漿。采用“單管單引”時，灌漿采用純壓式；采用“雙管雙引”時，灌漿采用循環(huán)式。兩種灌漿布置型式見圖2、3。

圖2 單管單引布置圖

采用“單管單引”的引管布置和灌漿方式不利于滲水、稀漿的排除，對灌漿孔封孔質(zhì)量有影響，而且普通水泥的單耗量極小、可灌性較差?？紤]到壩基淺表0～5m是拱壩的重要持力層，同時0～5m引管固結(jié)灌漿還兼做大壩與基巖面?zhèn)鹊慕佑|灌漿，因此而將其調(diào)整為“雙管雙引”的布置方式，同時采用濕磨細(xì)水泥進(jìn)行灌注施工。

圖3 雙管雙引布置圖

從灌漿效果看，“雙管雙引” 的引管布置和灌漿方式的單位耗灰量大于“單管單引”的方式，能夠保證灌漿孔的封孔質(zhì)量。

2.2 深孔帷幕灌漿中的孔口段施工

從錦屏一級水電站已施工的部分壩段灌后聲波成果可以看出，受灌漿方式和灌漿壓力影響，孔口段5m范圍內(nèi)灌后的聲波測試成果多數(shù)不能滿足設(shè)計要求。

對于孔口段0～5m以及接觸段灌漿，采用常規(guī)卡塞灌漿存在的缺陷表現(xiàn)為：①普通的灌漿塞長度為1.2～1.5m,灌漿過程中，在0～1.5m范圍內(nèi)會出現(xiàn)盲區(qū)；②灌漿壓力小，灌漿處理后較處理前改善不大；③灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下時，混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證；④灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上時，雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證，但在高壓力作用下極易發(fā)生有害抬動破壞。

經(jīng)過認(rèn)真進(jìn)行分析和總結(jié)，項目部在工藝上做了一定的改進(jìn)：①將孔口段0～5m改用膠球塞(加工成4個膠球，長度為50cm左右)，可以減小盲區(qū)的范圍；②接觸段鉆機(jī)定位加固→0～2m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗→孔口段灌漿→2～5m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗→第二段灌漿→待凝→擴(kuò)孔→鑲鑄孔口管。孔口段灌漿施工工藝流程見圖4。對于接觸段灌漿，有的專家認(rèn)為阻塞位置在混凝土面以下10～20cm時，在壓力的作用下即可滿足設(shè)計要求。

由于水電站帷幕灌漿孔口段要求100%合格，因此，該工藝在后期帷幕灌漿中得到了應(yīng)用及推廣，并進(jìn)行了更深入的總結(jié)。

3 引水隧洞松動圈防滲固結(jié)灌漿施工

錦屏二級水電站水工隧洞高壓固結(jié)灌漿的目的是加固隧洞圍巖、封閉隧洞周邊巖體裂隙，提高隧洞圍巖的整體性和抗變形能力，增強圍巖的抗?jié)B能力。引水隧洞高壓固結(jié)灌漿的目的是通過灌漿在周邊形成一定深度的灌漿加固圈，使其成為隧洞承載和防滲阻水的主要結(jié)構(gòu)。為了減少作用在引水隧洞內(nèi)側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)上的外水壓力和滲透梯度，防滲高壓固結(jié)灌漿利用在滲透水壓力作用下結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)與所受滲透壓力成反比的滲流力學(xué)基本原理，通過合理的圍巖固結(jié)灌漿設(shè)計，實現(xiàn)了隧洞外層圍巖固結(jié)灌漿圈滲透系數(shù)較小，相應(yīng)承擔(dān)的外水滲透壓力大；內(nèi)層固結(jié)灌漿圈滲透系數(shù)較大，相應(yīng)承擔(dān)的外水滲透壓力小，即達(dá)到了隧洞圍巖滲透系數(shù)由外到內(nèi)逐層遞增，滲透水壓力由外到內(nèi)逐層遞減的效果，使圍巖固結(jié)灌漿圈成為承載高外水壓力的主要結(jié)構(gòu)。

a—第一段鉆進(jìn)；b、c—第一段灌漿；d—第二段鉆孔；e—第二段灌漿圖4 孔口段灌漿及孔口管安裝施工工藝流程圖

防滲固結(jié)灌漿均為松動圈的淺孔固結(jié)灌漿，基本孔深主要為6m，灌漿壓力要求達(dá)到6MPa，灌漿的防滲標(biāo)準(zhǔn)為1Lu，采用固結(jié)灌漿工藝，要求達(dá)到帷幕灌漿的防滲標(biāo)準(zhǔn)。因此，采取何種有效的措施保障固結(jié)灌漿在滿足圍巖加固和防滲質(zhì)量要求的條件下按期完成是該工程的重點之一。

在工程施工過程中，經(jīng)過大量試驗，完成了循環(huán)式機(jī)械塞的改進(jìn)設(shè)計(圖5)，經(jīng)過在錦屏二級水電站1#、2#引水隧洞使用循環(huán)式機(jī)械塞并予以全面推廣，在滿足質(zhì)量要求的同時，降低了施工成本，節(jié)省了輔助時間，提高了施工效率，加快了施工進(jìn)度，受到了監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計單位的一致好評。

1.漿管接頭螺栓；2.快速接頭；3.螺紋螺栓；4.三通管；5.螺栓管；6.加力螺帽；7.傳力軸承；8.外管；9.撞壓平衡板；10膨脹膠球；11.固定螺帽；12.內(nèi)管；13.傳力支架圖5 改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞示意圖

改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞所使用的材料均為常規(guī)材料，易采購，單套塞包括圓管形膠球塞(5個)、傳力支架(3個)、擠壓平衡板(9塊)、推力軸承(1個)、加力螺帽(1個)、固定螺帽(1個)、三通(1個)、進(jìn)回漿管轉(zhuǎn)換器(1個)、進(jìn)漿管(1根)、回漿管(1根)。

由于采用了改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞灌漿工藝，無需加工預(yù)埋鋼管和孔口封閉的鋼材，減少了氣囊塞的購買數(shù)量，大大節(jié)省了人力、財力，節(jié)省施工成本約1 200萬元，同時避免了孔口封閉灌漿法工藝的待凝等工序，節(jié)約了工期，提高了鉆灌工效，提前完成了錦屏二級水電站東端1#、2#引水隧洞的施工任務(wù)。

4 結(jié) 語

在錦屏一、二級水電站固結(jié)灌漿施工過程中，通過改進(jìn)施工工藝、灌漿設(shè)備，提高了高滲透壓力條件下淺孔灌漿的合格率。無蓋重補強工藝、有蓋重阻塞工藝、陡坡壩段“雙管雙引”循環(huán)灌漿工藝、引水隧洞改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞灌漿工藝經(jīng)過在錦屏工程中的大量實踐已經(jīng)比較成熟，在今后類似工程中具有較高的推廣應(yīng)用價值。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-09-09

TV7;TV52;TV

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1001-2184(2017)01-0105-03

殷國權(quán)(1978-)，男，四川成都人，副總經(jīng)理兼項目經(jīng)理，高級工程師，學(xué)士，從事水利水電、鐵路工程施工技術(shù)與管理工作.