膏狀漿液在斜卡水電站帷幕灌漿中的試驗(yàn)研究

聶美平 熊文財(cái) 閆龍偉

【摘 要】斜卡水電站右岸巖體多發(fā)育寬大，有貫通性裂隙，施工難度大，投入成本高。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，合理調(diào)整膏狀漿液配比，最終確定最優(yōu)配比，首次在永久主體帷幕中使用，經(jīng)灌后檢查能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

【Abstract】Most rock masses on the right bank of Xieka hydropower station have wide development and penetrating cracks， which is difficult to construct and expensive to invest. Through field test， the paste slurry ratio is adjusted reasonably， and the optimal ratio is finally determined. It is used in the permanent main curtain for the first time， and can meet the design requirements after irrigation inspection.

【關(guān)鍵詞】斜卡水電站;貫通性裂隙;帷幕灌漿;膏狀漿液

【Keywords】Xieka hydropower station; penetrating cracks; curtain grouting; paste-type slurry

【中圖分類號(hào)】TV543? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0154-03

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(jí)”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(shì)節(jié)理。左岸巖體傾倒不明顯，強(qiáng)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(diǎn)

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(shí)，由于漿液流動(dòng)性好，擴(kuò)散范圍遠(yuǎn)，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(fèi)，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(dá)到-15.6℃，晝夜最大溫差達(dá)27.8℃。在斜卡當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下，0.5：1的普通水泥漿液初凝時(shí)間為24h，終凝時(shí)間為30h，漿液凝結(jié)時(shí)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(dòng)性可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且國內(nèi)外已有多個(gè)成功實(shí)例，對(duì)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(yàn)，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(jìn)行配制，但是在斜卡當(dāng)?shù)貤l件下，常規(guī)膏漿流動(dòng)性較大，對(duì)于寬大貫通性裂隙封堵效果不理想。

通過室內(nèi)試驗(yàn)，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(gè)比級(jí)。

4.2 膏狀漿液性能

在前期試驗(yàn)優(yōu)化配比的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)優(yōu)選配比進(jìn)行膏狀漿液性能檢測(cè)，檢測(cè)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(shí)間無結(jié)束趨勢(shì)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(jí)：采用普通水泥漿液灌注時(shí)，漿液比級(jí)為3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1，共5個(gè)比級(jí);采用膏狀漿液灌注時(shí)，采用0.5：1：0.1、0.45：1：0.1共2個(gè)比級(jí)。

③孔位布置：在右岸趾板11單元選擇21個(gè)灌漿孔作為膏狀漿液試驗(yàn)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。

5.2 灌漿成果

膏狀漿液試驗(yàn)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?/p>

選擇膏狀漿液試驗(yàn)區(qū)鄰近灌漿部位進(jìn)行對(duì)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。

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

5.3.1 施工工效對(duì)比分析

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

5.3.2 單位注灰量對(duì)比分析

①灌漿成果對(duì)比分析

采用膏狀漿液灌注時(shí)，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(duì)比分析

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(dá)44%以上。

5.3.3 經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

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

5.4 灌后檢查

試驗(yàn)區(qū)共進(jìn)行壓水試驗(yàn)30段，灌后檢查孔平均透水率為2.46Lu，且滿足設(shè)計(jì)灌后檢查指標(biāo)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(shí)、飽滿。

6 結(jié)語

通過試驗(yàn)過程及對(duì)所取得的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析，膏狀漿液在封堵溶洞、寬大及細(xì)小裂隙效果較明顯，能夠大幅度增強(qiáng)地層抗?jié)B性能，利用其高抗剪屈服強(qiáng)度和自堆積性能，防止?jié){液擴(kuò)散過遠(yuǎn)，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(jì)上是合理的，可為其他類似工程，特別是對(duì)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(jià)值。