毛爾蓋水電站深大調(diào)壓豎井水平固結(jié)灌漿施工技術(shù)探討

高 永 民， 侯 麗 君， 羅 英

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

毛爾蓋水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內(nèi)的黑水河中游，電站為引水式單一發(fā)電工程，工程規(guī)模為大(2)型，電站利用落差260 m，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量420 MW。毛爾蓋水電站調(diào)壓豎井工程井筒采用鋼筋混凝土襯砌，開挖直徑為26 m，襯砌后的內(nèi)徑為22 m，襯砌厚度為2 m。底部高程2 012.5 m，頂部井口高程2 183.5 m，井身高度為171 m，阻抗孔直徑為3 m。調(diào)壓豎井容水容量為63 862.3 m3，規(guī)模巨大，號稱“亞洲第一井”。

調(diào)壓井段的基巖為中厚層狀石英砂巖夾深色薄層含炭絹云母千枚巖。井口以下0～30 m段為強(qiáng)卸荷巖體，巖體松弛，完整性差，呈碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)，圍巖類別為Ⅴ類；30～70 m段為弱風(fēng)化巖體，較破碎，呈鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu)，以Ⅳ類圍巖為主；70～171 m段為微新巖體，完整性中等，呈塊裂-鑲嵌結(jié)構(gòu)，以Ⅲ-2類圍巖為主。

該工程調(diào)壓井井筒設(shè)計(jì)采用水平方向固結(jié)灌漿，環(huán)間距(高度方向)為3 m，每環(huán)(圈)布置27個(gè)固結(jié)灌漿孔，孔深要求深入基巖12 m。固結(jié)灌漿實(shí)施范圍為高程2 183～2 026 m，總長度為157 m，共布置灌漿孔53排，累計(jì)鉆孔20 034 m，灌漿17 172 m。

2 固結(jié)灌漿采用的施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

(1)預(yù)埋灌漿管。

采用φ60鋼管作為預(yù)埋管，預(yù)埋管管口裝有埋管彈簧，鋼管預(yù)先穿過鋼筋并固定好，埋管彈簧壓縮在模板內(nèi)，滑模模板滑過時(shí)預(yù)埋管通過彈簧彈出后即可精確找到預(yù)埋管管口。

(2)同步灌漿臺車及載人電動吊籃的安裝與調(diào)試。

由于調(diào)壓井井筒直徑大、高度深，腳手架搭設(shè)工程量大、耗時(shí)長、成本高，項(xiàng)目部經(jīng)論證后決定采用同步灌漿臺車代替腳手架搭設(shè)方案。同時(shí)，為避免人員上下與灌漿施工間的沖突、加快施工進(jìn)度，項(xiàng)目部設(shè)計(jì)并定制了載人專用電動吊籃。

升降式同步灌漿臺車主要用于井壁水平固結(jié)灌漿造孔及灌漿施工。平臺(自重20 t)可承載一定的活荷載(10 t)并通過調(diào)壓井頂部設(shè)置的5臺卷揚(yáng)機(jī)的牽引實(shí)現(xiàn)上下移動，臺車上下移動時(shí)，依靠井壁邊平臺上安裝的防摩阻輪起到水平限位作用，以免臺車被卡住。

臺車組裝件在調(diào)壓井內(nèi)阻抗孔平臺高程2 026 m處進(jìn)行安裝，安裝完畢，由專業(yè)人員進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試完成后進(jìn)行荷載試驗(yàn)，最后邀請專家、安監(jiān)部門、建設(shè)單位等聯(lián)合驗(yàn)收并備案。

載人電動吊籃的施工及驗(yàn)收程序同灌漿臺車，單次載人數(shù)量不超過6人。

(3)關(guān)鍵工序采用的安全保障措施。

在同步灌漿平臺工作時(shí)，特別安裝了五個(gè)絲桿千斤頂進(jìn)行水平定位，豎向定位除采用卷揚(yáng)機(jī)鋼繩穩(wěn)住平臺外，另外增加了五個(gè)5 t手動葫蘆將平臺與調(diào)壓井壁預(yù)埋的灌漿管安裝的掛拉架拉緊，使灌漿平臺更加穩(wěn)定。

在高空作業(yè)電動吊籃工作時(shí)，除了增加配重、更換鋼絲繩外，另外增加了六副安全繩(配安全鎖)，配備雙重保險(xiǎn)以提高安全性。

2.2 施工工藝

(1)施工流程。

固結(jié)灌漿采用由低到高、環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行。單個(gè)孔的固結(jié)灌漿施工流程見圖1。

圖1 單個(gè)孔固結(jié)灌漿施工流程示意圖

(2) 固結(jié)灌漿試驗(yàn)。

在正式實(shí)施生產(chǎn)性灌漿前，首先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，通過比較灌前灌后的透水率，驗(yàn)證原灌漿施工的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理并提出合理的灌漿參數(shù)，用以指導(dǎo)后續(xù)施工。

(3)鉆 孔。

選用YGZ-80圓盤鉆造孔，成孔直徑為60 mm。鉆孔分兩序，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，采用自上而下分段鉆孔、沖洗及壓水。

(4)鉆孔的沖洗。

固結(jié)孔在灌漿前必須進(jìn)行鉆孔和裂隙沖洗。采用風(fēng)水聯(lián)合方式進(jìn)行鉆孔沖洗，即從孔底向孔外沖洗。裂隙沖洗的水壓采用80%的灌漿壓力；壓力超過1 MPa時(shí)則采用1 MPa。裂隙應(yīng)沖洗至回水澄清后10 min結(jié)束且總的時(shí)間要求為：單孔不少于20 min，串通孔不少于30 min。

(5)壓水試驗(yàn)。

固結(jié)灌漿孔灌漿前的壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后選擇有代表性的孔進(jìn)行，試驗(yàn)孔數(shù)為總孔數(shù)的5%，試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，其余孔段可結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行簡易壓水，壓力為灌漿壓力的80%；若壓力大于1 MPa時(shí)，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(jì)算流量，其成果以透水率表示。

(6)漿液的制備及供漿。

在調(diào)壓豎井施工平臺外側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置集中制漿站，拌制水灰比為0.5∶1級純水泥漿液，通過輸漿泵、輸漿管路送至灌漿工作面，各施工機(jī)組將其調(diào)配成所需要的水灰比進(jìn)行灌注。

(7)灌 漿。

①灌漿方法。灌漿采用自下而上分段、卡塞純壓式灌漿，單個(gè)孔分兩段，第Ⅰ段為0～6 m、第Ⅱ段為6～12 m。

②漿液水灰比與變漿原則。灌漿全過程采用灌漿自動監(jiān)測儀監(jiān)控、記錄并打印出灌漿原始記錄。

固結(jié)灌漿水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等五個(gè)比級，一般情況下開灌水灰比為3∶1，實(shí)際施工時(shí)需根據(jù)壓水情況做進(jìn)一步調(diào)整。

變漿原則同灌漿規(guī)范相關(guān)章節(jié)要求。

③灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)壓井高程2 183～2 130 m的灌漿壓力為0.6 MPa，高 程2 130～2 090 m的灌漿壓力為1 MPa，高程2 090～2 050 m的灌漿壓力為1.5 MPa，高程2 050 m以下的灌漿壓力為2 MPa。

固結(jié)灌漿各灌漿段的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min，灌漿即可結(jié)束。

對于灌漿過程中出現(xiàn)的串漿、冒漿、大吃漿等特殊情況采用并孔灌漿、表面封堵、嵌縫、濃漿灌注、摻加砂及速凝劑等外加劑、間歇待凝及復(fù)灌等方式予以處理。

④封 孔。固結(jié)灌漿全孔灌漿結(jié)束后，采用“機(jī)械壓漿封孔法”封孔。

(8)質(zhì)量檢查。

質(zhì)量檢查方法及合格標(biāo)準(zhǔn)同灌漿規(guī)范相關(guān)章節(jié)要求。

3 技術(shù)創(chuàng)新分析與探討

3.1 滑模預(yù)埋水平固結(jié)灌漿孔彈簧鋼管技術(shù)

應(yīng)用滑模預(yù)埋水平固結(jié)灌漿孔彈簧鋼管技術(shù)可以方便、快速地尋找鉆孔，避免鉆孔時(shí)損傷鋼筋，工效高。但其也有不利的方面：一但原設(shè)計(jì)的灌漿參數(shù)需要調(diào)整、特別是間排距需要調(diào)整時(shí)，原來已經(jīng)埋設(shè)好的灌漿鋼管將全部或部分報(bào)廢，起不到預(yù)期的作用。

3.2 高空作業(yè)電動吊籃技術(shù)

豎井工程通常選用直爬梯或旋轉(zhuǎn)樓梯作為施工人員的上下通道，這種方法大量消耗施工人員的體力，影響施工進(jìn)度。該項(xiàng)目引用高層建筑施工用高空作業(yè)電動吊籃技術(shù)，經(jīng)有針對性的技術(shù)修改后作為工作人員上下交通的工具，既經(jīng)濟(jì)、又安全，真正體現(xiàn)了“以人為本”的施工理念。

3.3 深大調(diào)壓豎井應(yīng)用同步灌漿臺車技術(shù)

對于深大調(diào)壓豎井施工，采用常規(guī)搭設(shè)滿堂鋼管腳手架的方式工程量太大且極不安全，施工耗時(shí)太長。同步灌漿操作臺車技術(shù)在該工程中的應(yīng)用，使灌漿施工既安全、又快捷，不但滿足了豎井水平固結(jié)灌漿施工，同時(shí)亦可作為閘門槽安裝及二期混凝土施工平臺，進(jìn)一步節(jié)約了施工成本。但是，該技術(shù)在本次應(yīng)用過程中無論從制作、安裝及驗(yàn)收程序上，還是在運(yùn)行過程中保持同步的要求上均不正規(guī)，有待今后使用時(shí)提高。

4 結(jié) 語

毛爾蓋水電站調(diào)壓井水平固結(jié)灌漿工程創(chuàng)新引入并成功應(yīng)用了滑模預(yù)埋水平固結(jié)灌漿孔彈簧鋼管技術(shù)、高空作業(yè)吊籃技術(shù)以及同步灌漿平臺技術(shù)等，保證了施工安全、質(zhì)量及工期，取得了良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益，得到建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位的高度評價(jià)，所取得的經(jīng)驗(yàn)可供類似深大豎井工程灌漿施工借鑒和參考。