甲巖水電站調(diào)壓井井筒固結(jié)灌漿施工技術(shù)淺析

張 賀 強， 南 波

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

甲巖水電站調(diào)壓井井筒固結(jié)灌漿施工技術(shù)淺析

張 賀 強， 南 波

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

甲巖水電站調(diào)壓井工程由中國水電十局有限公司承建，調(diào)壓井固結(jié)灌漿由十局基礎(chǔ)分局負責施工。采取升降式灌漿平臺，大量節(jié)約了以往調(diào)壓井常規(guī)灌漿所需要的架管、扣件。從工期所需要的時間上，經(jīng)濟所需要考慮的效益上都取得預想的效果。通過灌漿成果分析數(shù)據(jù)來看，灌漿效果滿足設(shè)計及業(yè)主防滲要求，圓滿達成施工任務(wù)。

調(diào)壓井井筒；固結(jié)灌漿；設(shè)計與安裝；施工布置及臨建；施工方法

1 概 況

甲巖水電站位于云南省祿勸縣境內(nèi)，為普渡河下游河段水電規(guī)劃的七個梯級電站的最后一個梯級，上游與魯基廠電站銜接，下游為金沙江干流上的白鶴灘水電站。甲巖電站壩址距祿勸縣城、昆明市公路里程分別為120 km、190 km。場外交通目前考慮：第一條線(主線)為昆明-祿勸-團街-中屏-小河口電站-魯基廠電站-甲巖上壩址-甲巖下壩址，全長190 km。

甲巖水電站以單一發(fā)電為開發(fā)任務(wù)，無防洪、灌溉、航運、供水等其他綜合利用要求。水庫正常蓄水位EL998 m，相應(yīng)庫容1.62×108m3；校核洪水位EL1 003.97 m相應(yīng)的總庫容為1.84×108m3，設(shè)計洪水位EL1 001.77 m相應(yīng)的庫容為1.75×108m3；調(diào)節(jié)庫容0.83×108m3(調(diào)節(jié)特性為季調(diào)節(jié)，庫容系數(shù)0.021)，裝機容量240 MW，保證出力58.375 MW，多年平均發(fā)電量10.855×108kWh，年利用小時數(shù)4 523 h。

由于調(diào)壓井井圈直徑大(19 m)、井深(67 m)，地表井圈高度為5.4 m。為了進行井筒固結(jié)灌漿工程的施工，必須設(shè)計、定做一個可以承受一定荷載的操作升降式平臺，在平臺上進行鉆孔和灌漿施工。本工程施工難度大，安全施工要求高，灌漿平臺從制作安裝到操作運行均須嚴格考慮施工安全。

調(diào)壓井上部為坡積的碎石土、含塊石泥質(zhì)碎石，下部為澄江組(Zac)弱風化砂巖，屬堅硬巖石，巖體完整性屬完整性差～較完整巖體。巖體以表層均勻風化為主，夾層風化現(xiàn)象不明顯。

根據(jù)實施階段設(shè)計圖紙，本工程調(diào)壓井井筒灌漿設(shè)計水平方向固結(jié)灌漿，環(huán)間排距(上下方向)2.0 m，同一高程的每環(huán)(圈)共計布置30個固結(jié)灌漿孔，孔深要求深入基巖4 m。固結(jié)灌漿實施范圍為EL.1 000 m～EL.949 m，總長51 m，按照2 m的環(huán)間距，共布置灌漿孔27排(環(huán))。

2 灌漿升降平臺的設(shè)計與安裝

2.1 灌漿臺車

調(diào)壓井井筒固結(jié)灌漿前期施工準備采用搭設(shè)滿堂腳手架，由于調(diào)壓井井筒直徑19 m，井高接近70 m，搭設(shè)腳手架工程量太大，施工準備花費時間過長，調(diào)壓井井筒固結(jié)灌漿施工工期不能滿足調(diào)壓井施工計劃的總工期。采用搭設(shè)腳手架施工調(diào)壓井固結(jié)灌漿方案不可行。

通過綜合分析，工程部在調(diào)壓井井筒混凝土襯砌完成后設(shè)計、定做一個可以承受一定荷載的操作升降式平臺施工井壁水平固結(jié)灌漿。井壁水平固結(jié)灌漿孔造孔及灌漿施工都在灌漿平臺上進行，該平臺(自重20 t)可承載一定的活荷載(10 t)在調(diào)壓井井筒內(nèi)上下移動，灌漿平臺靠調(diào)壓井頂部5臺卷揚機通過鋼繩牽引上下移動，平臺上下移動時靠井壁邊平臺上安裝的防摩阻輪起到水平限位作用，以免平臺被卡，平臺工作時靠安裝的絲桿千斤水平定位，豎向定位除卷揚機鋼繩穩(wěn)住平臺不動外，另外增加手動葫蘆將平臺與調(diào)壓井壁預埋的灌漿管安裝的掛拉架拉緊，使灌漿平臺更加穩(wěn)定。

為了保證調(diào)壓井施工的總工期，工程部將提前做好相關(guān)制作材料的準備，通過配置足夠的人力、設(shè)備材料資源保證施工工期。

2.2 灌漿臺車安全設(shè)計

甲巖Φ19 m 調(diào)壓井灌漿平臺的設(shè)計強度與剛度值依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2012)、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50017-2003)等規(guī)范要求編制計算(圖1、圖2)。

圖1 Φ19調(diào)壓井灌漿平臺立面布置圖

圖2 Φ19調(diào)壓井灌漿平臺平面布置圖

2.3 灌漿平臺安裝

2.3.1 安裝施工準備

(1)井筒砼襯砌工作、調(diào)壓井頂部安全護欄安裝、卷揚機基礎(chǔ)和吊裝支架等的預埋基礎(chǔ)板已經(jīng)完成，卷揚機基礎(chǔ)面與井口面高差不得超過10 cm。

(2)卷揚機、空載調(diào)試(包括聯(lián)動、單動調(diào)試)、吊裝支架和滑子倒向架、滑子、天輪等安裝工作完成，根據(jù)情況卷揚機安裝鋼繩和井口放繩。

(3)灌漿平臺部件運輸?shù)骄?，由井口塔機調(diào)運到井底部安裝，安裝部件為主架、鋪板架、起重滑子等機具。

(4)組裝灌漿平臺吊裝機具、設(shè)備、材料和組裝人員均已經(jīng)到位，為灌漿平臺安裝工作提供的風、水、電系統(tǒng)完成，工作周邊環(huán)境安全。

2.3.2 安裝條件

(1)安裝設(shè)備為井口25噸吊車一臺，其余安裝機具設(shè)備和安裝工具。

(2)安裝人員按照安裝崗位到齊。

(3)灌漿平臺部件運到現(xiàn)場。

(4)安裝人員工作防護用具齊全。

(5)傷病救護方案中的機具設(shè)備齊全。

2.3.3 安裝要點

安裝灌漿平臺提供的臨時中心平臺搭設(shè)1組長寬為1.8 m高為4 m的排架，另需搭設(shè)5組長寬為1.8 m高為4 m的井壁排架，要高于調(diào)壓井底部斜面高度，必須穩(wěn)定牢固。

灌漿平臺由若干塊大小部件組合而成，最重件為1.2 t，每一道工序必須檢查合格后再進行下一步安裝。

灌漿平臺各大部件組裝好后要焊接加固，須根據(jù)生產(chǎn)廠家的意見進行加固點焊接，由于運輸途中有變形損壞的部件必須經(jīng)修復后才能安裝。

2.4 應(yīng)急情況下處理措施

2.4.1 吊籃在工作中突然停電時應(yīng)急處理措施

吊籃在工作中突然停電時，應(yīng)立即切斷電源箱開關(guān)，防止送電時發(fā)生意外，待接到來電通知后再合上電源開關(guān)，并經(jīng)檢查正常后開始工作。停電后需要返回到施工平臺時，應(yīng)同時抬起兩端提升電機的手動滑降手柄，使吊籃自由滑降至施工平臺。如要返回地面時，待備用發(fā)電機發(fā)電正常后，再返回到吊籃上升至地面。

2.4.2 吊籃升、降過程中松開按鈕后不能停止的應(yīng)急處理措施

吊籃在升、降過程中如松開按鈕后仍不能停止時，應(yīng)立即按下電箱門上的紅色急停開關(guān)，使懸吊平臺緊急停止。然后切斷電箱電源開關(guān)，檢查接觸器情況，清理接觸器表面粘附油垢雜物，手按接觸器能恢復正常動作后，合上電源開關(guān)，旋動緊停開關(guān)使其恢復原位后繼續(xù)工作。如故障仍不能排出時，應(yīng)切斷電源開關(guān)，采用手動滑降方法將吊籃降至施工平臺進行檢修。

2.4.3 吊籃因水平傾斜而自動鎖繩的應(yīng)急處理措施

吊籃在在升、降過程中或一端滑降面水平傾斜至一定范圍時，安全鎖自動鎖繩。此時應(yīng)立即停機，然后將電箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)向平臺低端，再按上升按鈕將吊籃降至施工平臺，檢查并調(diào)整兩端提升機中電磁制動器間隙至符合要求；或檢查兩端電機轉(zhuǎn)速差異，如差異明顯應(yīng)更換電機。

2.4.4 工作鋼絲繩卡塞在提升機內(nèi)的應(yīng)急處理措施

工作鋼絲繩發(fā)生卡塞在提升機內(nèi)時，應(yīng)立即停機。嚴禁反復升降進行強行解脫。在確保安全的情況下，撤離吊籃內(nèi)的施工人員，派遣經(jīng)過專業(yè)培訓的維修人員進入吊籃進行維修。首先將安全鋼絲繩纏繞于兩端提升機安裝架上，用繩扣將安全鋼絲繩兩端扣緊，然后松開兩安全鎖擺臂滾輪的保護環(huán)，將工作鋼絲繩與滾輪脫開，使兩端安全鎖處于鎖繩狀態(tài)。在采取上述安全措施后，取下提升機檢查，并退出卡塞的鋼絲繩，將換好的鋼絲繩重新放下和穿入提升機內(nèi)至拉緊鋼絲繩，然后將工作繩裝入安全鎖擺臂滾輪槽中，裝好保護環(huán)，使安全鎖打開后，將吊籃提升0.5米左右停止。取除安全鋼絲繩上的繩扣，將安全鋼絲繩放至懸垂位置，再將吊籃下降至地面，經(jīng)過進行嚴格檢查，維修后，方允許繼續(xù)使用。

2.4.5 工作鋼絲繩斷裂時的應(yīng)急處理措施

吊籃一端工作鋼絲繩斷裂時，吊籃發(fā)生傾斜，至一定傾斜位置時安全鎖自動閉合，將吊籃鎖住在安全鋼絲繩。此時，吊籃內(nèi)施工人員應(yīng)保持鎮(zhèn)靜，嚴禁在吊籃內(nèi)奔跑和蹦跳，并按工作鋼絲繩卡塞在提升機內(nèi)時的緊急措施進行處理。

3 施工布置及臨建

3.1 施工用風、水、電

施工用電：在調(diào)壓井出洞口變壓器處鋪設(shè)兩條185 mm2鋁芯電纜，并安裝電表計量，供鉆孔、灌漿用電。

施工用水：采用多級水泵將水從河內(nèi)抽至引水隧洞5#洞外水池。施工用水直接從水池分別引至施工面和集中制漿站。

施工用風：依托土建空壓機房采用6寸風管(端部設(shè)有風包)集中供風，，鉆機用風需要用Ф32風管引至調(diào)壓井內(nèi)施工面。

3.2 生活、生產(chǎn)用房

在調(diào)壓井施工平臺外側(cè)且在下方距平臺10 m處搭設(shè)板房供職工生活使用，在調(diào)壓井施工平臺外側(cè)搭設(shè)值班室和材料堆放間作為生產(chǎn)用房使用。

3.3 漿液制輸系統(tǒng)

采用引水隧洞5#洞外集中制漿站，在調(diào)壓井底部(即引水隧洞6#洞)設(shè)置轉(zhuǎn)漿站，制漿站設(shè)簡易的制漿房和水泥庫(面積150 m2左右，儲存水泥130 t)，安設(shè)2臺ZJ-400型高速攪拌機制漿，2臺JJS-2A型低速攪拌機儲漿，2臺SGB6-10灌漿泵輸漿。制好漿液直接用輸漿泵輸至工作面并注入孔內(nèi)。

4 施工方法

4.1 施工工序(圖3)

圖3 施工工序

4.2 鉆孔

(1)鉆孔機具：選用YT-28手風鉆進行造孔，成孔直徑大于φ38 mm。

(2)鉆孔施工布置：排距2 m，每排30孔，梅花型布置，孔深深入基巖4 m。

4.3 鉆孔沖洗及簡易壓水試驗

固結(jié)灌漿孔灌漿前的壓水試驗應(yīng)在裂隙沖洗后進行，試驗孔數(shù)為總孔數(shù)的5%，試驗采用單點法，其余孔段可結(jié)合裂隙沖洗進行簡易壓水。壓力為灌漿壓力的80%，若大于1 MPa時，采用1 MPa；壓水20 min，每5 min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。

4.4 灌漿設(shè)備

4.4.1 灌漿泵

本工程水泥灌漿采用SGB6-10型高壓灌漿泵。SGB6-10型高壓灌漿泵的排量和壓力滿足灌漿要求，且該灌漿泵能灌注水泥砂漿，有利于封堵大裂縫和空腔帶的封堵。

4.4.2 灌漿記錄儀

使用鳴天科技有限公司生產(chǎn)的便攜式多路灌漿自動監(jiān)測儀。

4.4.3 高速攪拌機

采用杭州鉆探機械廠生產(chǎn)的ZJY-400型高速攪拌機進行制漿。

4.4.4 低速攪拌機

本工程水泥灌漿采用JJ-2B型低速攪拌機。

4.5 灌漿材料及漿液制備

4.5.1 灌漿材料

(1)水泥：采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥，細度要求為通過80 μm方孔篩的篩余量不大于5%。水泥必須符合質(zhì)量標準，嚴格防潮并縮短存放時間，受潮結(jié)塊者不得使用。

(2)砂：灌漿用砂為質(zhì)地堅硬的天然或機制中細砂，粒徑不大于2.5 mm，細度模數(shù)不大于2.0，其含泥量不大于3%，SO3含量小于1%，有機物含量不大于3%。

(3)水：灌漿用水應(yīng)符合JGJ63-89第3.0.4條的規(guī)定，且拌漿用水的溫度不得高于40 ℃，并不小于5 ℃。

4.5.2 漿液制備

(1)所有制漿材料必須稱量，水泥、等固相材料應(yīng)采用稱重法稱量，采用自動計量器進行加水量控制，稱量誤差不得大于5%。

(2)水泥漿液采用高速攪拌機攪拌，純水泥漿液的攪拌時間不少于30 s，漿液在使用前應(yīng)過篩，自制備至用完時間不應(yīng)大于4 h。

(3)采用集中制漿站制備漿液。

制漿站采用高速攪拌機拌制水灰比為2∶1級純水泥漿液，通過輸漿泵、輸漿管路送至灌漿工作面。

4.6 質(zhì)量檢查

固結(jié)灌漿質(zhì)量采用壓水試驗進行檢查，試驗采用單點法，壓水試驗檢查應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束3～7天后進行。透水率5≦lu灌漿結(jié)束后，將灌漿記錄和有關(guān)資料提交給監(jiān)理人，以便擬定檢查孔的孔位。檢查孔的數(shù)量不應(yīng)少于灌漿孔總數(shù)的5%，孔段合格率應(yīng)在85%以上，不合格孔段的透水率不超過設(shè)計規(guī)定值的150%且不集中，灌漿質(zhì)量可認為合格。否則，按監(jiān)理人批準的措施進行處理。

5 結(jié) 語

甲巖水電站調(diào)壓井工程由中國水電十局有限公司承建，調(diào)壓井固結(jié)灌漿由十局基礎(chǔ)分局負責施工。采取升降式灌漿平臺，大量節(jié)約了以往調(diào)壓井常規(guī)灌漿所需要的架管、扣件。從工期所需要的時間上，經(jīng)濟所需要考慮的效益上都取得預想的效果。

通過灌漿成果分析數(shù)據(jù)來看，灌漿效果滿足設(shè)計及業(yè)主防滲要求，圓滿達成施工任務(wù)。本文從臺車的設(shè)計、安裝、運行、拆卸等方面詳細敘述了各個環(huán)節(jié)所需要的設(shè)計參數(shù)及注意事項，以供類似灌漿施工借鑒與參考。

[1] 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范(DL/T 5148-2001).中國電力出版社，2002(1).

[2] 地基處理手冊(第三版).中國建筑工業(yè)出版社，2008(6).

[3] 錨固與注漿技術(shù)手冊.中國電力出版社，2009(10).

[TM622]；TV732.5+1；TV543+.5；U415.6

B

1001-2184(2017)05-0126-04

2017-08-24

張賀強(1983-)，男，漢族，河南新鄭人，河海大學水利水電工程專業(yè)畢業(yè)，工程師，注冊一級建造師，中國水利水電第十工程局有限公司，長期從事基礎(chǔ)處理施工與技術(shù)管理工作；

南 波(1986-)，男，陜西興平人，楊凌職業(yè)技術(shù)學院水利水電建筑工程專業(yè)畢業(yè)，助理工程師，中國水利水電第十工程局有限公司，長期從事基礎(chǔ)處理施工與技術(shù)管理工作.

(責任編輯卓政昌)