膏狀漿液在斜卡水電站帷幕灌漿中的試驗研究

聶美平，熊文財，閆龍偉

（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）

1 工程概述

斜卡水電站是九龍河左岸支流踏卡河“一庫兩級”規(guī)劃開發(fā)方案中的龍頭水庫電站，采用混合式開發(fā)方式，主要開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，無通航、灌溉、防洪等綜合利用要求。首部樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸溢洪洞、左岸防空洞等建筑物組成。水庫正常蓄水位3165.0m，校核洪水位為3165.10m。

2 工程地質(zhì)條件

壩址處于變質(zhì)砂巖夾少量板巖構(gòu)成的縱向谷河段，左岸為反向坡，右岸為順向坡，河谷總體為較寬的冰蝕槽谷。河床覆蓋層深厚，一般60～75m，層次結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，下部為冰川、冰水堆積塊（漂）碎（卵）礫石層，厚45～65m，最厚86.32m，上部為堰塞相靜水沉積粉土質(zhì)砂層，厚15～20m。斷層不發(fā)育，左右岸分別發(fā)育5 組優(yōu)勢節(jié)理。左岸巖體傾倒不明顯，強卸荷帶水平深度65～75m，右岸巖體總體屬卸荷、拉裂、松弛的變形體，垂直深度100～150m。兩岸谷坡水力坡降小，地下水位埋藏深，地下水由兩岸向河谷排泄。

3 施工難點

①斜卡電站右岸山體多發(fā)育寬大、貫通型裂隙，采用普通水泥漿液灌注時，由于漿液流動性好，擴散范圍遠，導(dǎo)致復(fù)灌次數(shù)多，耗漿量大，漿液可能存在不必要的浪費，施工投入成本高。

②壩址地處高寒地區(qū)，位于海拔3100m 以上，冬季環(huán)境溫度低，最低溫度達到-15.6℃，晝夜最大溫差達27.8℃。在斜卡當?shù)丨h(huán)境條件下，0.5:1 的普通水泥漿液初凝時間為24h，終凝時間為30h，漿液凝結(jié)時間長，施工工效低。

4 膏狀漿液配比及性能

4.1 膏狀漿液配比

由于膏狀漿液內(nèi)聚力和塑性粘度大，具有自堆積性能，流動性可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且國內(nèi)外已有多個成功實例，對于寬大、貫通性裂隙的處理可采用膏狀漿液灌注。結(jié)合其他工程膏狀漿液成功的施工經(jīng)驗，該工程主要采用水泥、膨潤土、工業(yè)堿配制膏漿，不摻加其他外加劑。常規(guī)膏狀漿液采用水固比，即水∶（水泥+膨潤土）進行配制，但是在斜卡當?shù)貤l件下，常規(guī)膏漿流動性較大，對于寬大貫通性裂隙封堵效果不理想。通過室內(nèi)試驗，最終確定按水∶灰∶土配制膏漿，主要為0.5∶1∶0.1、0.45∶1∶0.1 兩個比級。

表2 膏狀漿液性能檢測成果

表1 常規(guī)膏漿及新配比膏漿性能對比分析表

4.2 膏狀漿液性能

在前期試驗優(yōu)化配比的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗對優(yōu)選配比進行膏狀漿液性能檢測，檢測成果如表2所示。

5 膏狀漿液施工成果

5.1 主要施工措施

①膏狀漿液主要用于邊排孔鉆孔無返水的孔段或者長時間無結(jié)束趨勢的孔段，采用自上而下分段，孔口阻塞純壓式灌漿，其他孔段仍采用普通水泥孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法施工。帷幕灌漿按2、3、5、5 分段，灌漿壓力：邊排孔灌漿壓力為1.5MPa，中間排灌漿壓力為2.0MPa。

②漿液比級：采用普通水泥漿液灌注時，漿液比級為3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1，共5 個比級；采用膏狀漿液灌注時，采用0.5:1:0.1、0.45:1:0.1 共2 個比級。

③孔位布置：在右岸趾板11 單元選擇21 個灌漿孔作為膏狀漿液試驗區(qū)，孔深一般為55～57m，共3 排帷幕灌漿，分為上、下游排輔助帷幕，排間分兩序施工；中間排主帷幕，分為三序施工。

圖1 膏狀漿液試驗區(qū)孔位布置圖

5.2 灌漿成果

膏狀漿液試驗區(qū)共完成灌漿米數(shù)936.92m，平均單位注灰量為1.36t/m。其中邊排孔（輔助帷幕）共完成677.26m，平均單位注灰量為1.74t/m，灌注膨潤土36.03t。

5.3 與鄰近灌漿區(qū)域?qū)Ρ确治?/h3>

選擇膏狀漿液試驗區(qū)鄰近灌漿部位進行對比分析，即右岸趾板11 單元部分采用普通水泥漿液的灌漿孔，為區(qū)域一。施工區(qū)域位置分布如圖2所示。

表5 試驗區(qū)灌漿原材料經(jīng)濟對比分析

圖2 膏狀漿液試驗區(qū)與鄰近施工區(qū)域位置分布圖

由于膏狀漿液只適用于上、下游排輔助帷幕，因此，只對輔助帷幕灌漿情況進行分析。

5.3.1 施工工效對比分析

膏狀漿液試驗區(qū)平均施工工效為2.38m/天·臺，區(qū)域一平均施工工效為2.13m/天·臺，試驗區(qū)的平均施工工效比區(qū)域一快。

5.3.2 單位注灰量對比分析

①灌漿成果對比分析

表3 輔助帷幕平均單位注灰量統(tǒng)計表

采用膏狀漿液灌注時，漿液能有效地封堵寬大裂隙，平均單位注灰量與普通水泥漿液灌注區(qū)域相比降低5.4%。

②復(fù)灌次數(shù)對比分析

表4 復(fù)灌情況對比分析表

采用膏狀漿液灌注后，復(fù)灌比例明顯減少，與鄰近區(qū)域相比，降低比例達44%以上。

5.3.3 經(jīng)濟對比分析

膏狀漿液試驗區(qū)及鄰近灌漿區(qū)域的灌漿原材料費用對比分析情況如表5所示。

5.4 灌后檢查

試驗區(qū)共進行壓水試驗30 段，灌后檢查孔平均透水率為2.46Lu，且滿足設(shè)計灌后檢查指標要求；灌后檢查孔聲波平均值大于4000m/s；取芯平均獲得率為82%，RQD 值為54%，巖芯多為圓柱狀，部分為碎塊狀，水泥結(jié)石較密實、飽滿。

6 結(jié)語

通過試驗過程及對所取得的成果進行評價與分析，膏狀漿液在封堵溶洞、寬大及細小裂隙效果較明顯，能夠大幅度增強地層抗?jié)B性能，利用其高抗剪屈服強度和自堆積性能，防止?jié){液擴散過遠，從而節(jié)約成本，減少投資。膏狀漿液首次在永久主體帷幕中使用，在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟上是合理的，可為其他類似工程，特別是對高寒地區(qū)寬大、貫通裂隙的處理提供參考，具有積極的推廣應(yīng)用價值。