水電站固結(jié)灌漿和帷幕灌漿施工工藝探索

周華川

（四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，成都 610000）

1 引言

針對(duì)水電站壩基實(shí)施全面加固施工環(huán)節(jié)，固結(jié)灌漿與帷幕灌漿都是最為常見的加固操作方式，不僅可以大大提升壩基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，更好地提升巖石結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度與彈性模量，還可以更好地消除壩基滲漏的問題，滿足正常工作運(yùn)行的需要。

2 工程概況

某工程項(xiàng)目設(shè)置在嘉陵江的主干流上，通過在河道裁彎取直的位置上布置混合式開發(fā)電站，其主要的目的就是發(fā)電，同時(shí)還兼有航運(yùn)等各項(xiàng)功能，是綜合應(yīng)用的水利工程施工項(xiàng)目。該電站內(nèi)分布有引水明渠、主廠房、副廠房、升壓站、開關(guān)站等。固結(jié)灌漿的施工方式就是通過設(shè)備將漿液直接灌入基巖裂隙與破碎帶當(dāng)中，使得整個(gè)巖體工程達(dá)到完整性；帷幕灌漿就是應(yīng)用閘壩巖石或者砂礫石來進(jìn)行地基位置的灌漿，是具備較強(qiáng)防滲性能的帷幕工程結(jié)構(gòu)，同時(shí)需要將頂部和閘底的位置穩(wěn)定連接，底板也需要進(jìn)入到不透水巖層結(jié)構(gòu)中，從而可以解決地下水的滲透問題。

3 固結(jié)灌漿施工方法

在施工的過程中，帷幕灌漿按照單排布置的方式進(jìn)行，在操作階段，需要在相應(yīng)的固結(jié)灌漿結(jié)束，且經(jīng)過質(zhì)量檢查合格后再進(jìn)行施工，同時(shí)需要按分序加密的原則進(jìn)行【1】。

3.1 灌漿孔位測量放線

按照孔位布置圖來實(shí)施測量放線，測量孔位需要標(biāo)注好位置和孔序。

3.2 灌漿孔鉆孔

1）采用XY-2PC 地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配金剛石鉆具鉆孔。按照項(xiàng)目的實(shí)際情況和具體的施工要求，在混凝土結(jié)構(gòu)中埋設(shè)PVC 管道來降低混凝土造孔梁，避免灌漿施工出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

2）鉆孔的孔位、孔徑、孔向、孔深等都要按照設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工。

3.3 抬動(dòng)觀測和基巖抬動(dòng)變形量的測量

1）抬動(dòng)觀測裝置。 抬動(dòng)觀測裝置時(shí)，嚴(yán)格控制觀測裝置的水平性，使其能夠處于水平的觀測狀態(tài)，以提升觀測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。

2）抬動(dòng)變形觀測。使用千分表來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，保證與設(shè)計(jì)方案允差控制在0.1mm 以下。

3.4 鉆孔沖洗

使用壓力水進(jìn)行沖洗，壓力確定為灌漿壓力的80%，且在沖洗的階段需要對(duì)沖洗的范圍進(jìn)行確定。

3.5 灌漿前壓水試驗(yàn)

裂隙沖洗后開展壓力試驗(yàn)，一般采用單點(diǎn)法，檢測孔比例為5%。

3.6 灌漿

1）灌漿孔基巖段長為6m，通常采用循環(huán)灌漿方式。

2）在抬動(dòng)觀測設(shè)備區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該在全部安裝完成并檢測合格后才能進(jìn)行灌漿施工【2】。

4 帷幕灌漿施工方法

帷幕灌漿施工方式需要采用單排的布置方式，在規(guī)定的位置上實(shí)施固結(jié)灌漿操作之后，經(jīng)過檢查達(dá)標(biāo)后方能進(jìn)行，必須要嚴(yán)格按照施工順序來進(jìn)行。

4.1 灌漿孔位測量放線

根據(jù)孔位布置圖來開展測量放樣操作，對(duì)于測量完成的孔位需要做好明確的記號(hào)，標(biāo)注孔序。

4.2 灌漿孔鉆孔

1）采用 XY-2PC 地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配金剛石鉆頭鉆孔【3】。

2）鉆機(jī)的安裝需要達(dá)到穩(wěn)定性的要求，可以采用地錨螺栓進(jìn)行固定。

3）灌漿孔的鉆進(jìn)，需要按照灌漿施工順序來分段完成。帷幕灌漿施工分3 次完成，第一，按照要求進(jìn)行鉆孔施工。鉆孔施工環(huán)節(jié)應(yīng)該按照設(shè)計(jì)圖紙的方案來進(jìn)行確定，需要按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來保證其精確度。 第二，在二次灌漿孔鉆井的過程中，需要控制孔徑的直徑與深入。鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制設(shè)備的鉆孔力度，保證施工質(zhì)量符合施工要求。第三，帷幕灌漿鉆孔施工過程中，還需要對(duì)灌注鉆孔沉渣進(jìn)行清理，嚴(yán)格按照帷幕灌漿施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

4）鉆進(jìn)施工環(huán)節(jié)，按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和壓力的設(shè)定，并用KXP-1 測斜儀測斜。所有帷幕灌漿孔均進(jìn)行全孔測斜，鉆孔測斜每5～10m 量測1 次。如發(fā)現(xiàn)孔斜超過要求時(shí)及時(shí)糾正，糾偏無效時(shí)，按監(jiān)理人的指示報(bào)廢原孔，重新鉆孔。

4.3 鉆孔沖洗

1）選擇應(yīng)用風(fēng)水聯(lián)合沖洗或者導(dǎo)管通入大流量的液體方式進(jìn)行處理，保證孔底位置沖洗效果達(dá)標(biāo)；裂隙沖洗方式的選擇應(yīng)該按照地質(zhì)環(huán)境來選擇合適處理方式，通常要在現(xiàn)場進(jìn)行灌漿試驗(yàn)以明確具體的清洗方式。

2）沖洗水壓通常應(yīng)該設(shè)定在80%的灌漿壓力范圍內(nèi)，值得注意的是，在灌漿壓力控制上，需要按照項(xiàng)目情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到施工需要。

3）裂隙沖洗一般需要在沖洗回水完全清澈之后的10min結(jié)束，總沖洗時(shí)間至少應(yīng)為30min 以上，串通孔不少于2h?；厮鍧嵍热绻麩o法滿足規(guī)定的要求，應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾記_洗時(shí)間，并確保沖洗完成后最終沉渣厚度在20cm 以下【4】。

4）灌漿孔（段）裂隙沖洗完成之后，就可以開始灌漿施工，如果中斷時(shí)間在24h 以上，灌漿施工前要對(duì)裂隙進(jìn)行再次沖洗操作。

4.4 壓水試驗(yàn)

1）采用“簡易壓水”“單點(diǎn)法”及“五點(diǎn)法”來完成灌漿施工前的水壓試驗(yàn)操作。

2）先導(dǎo)孔部分，需要應(yīng)用由上至下的卡塞試驗(yàn)形式，試驗(yàn)需要采用五點(diǎn)法或單點(diǎn)法來完成，其他部分的灌漿施工部分都要進(jìn)行必要的水壓試驗(yàn)。從施工工藝要求，試驗(yàn)孔數(shù)量不能少于總數(shù)的20%。

3）簡易水壓試驗(yàn)需要在裂隙沖洗之后進(jìn)行，沖洗壓力一般設(shè)定為灌漿施工壓力的80%，持續(xù)沖洗20min，每5min 就要進(jìn)行1 次流量數(shù)據(jù)檢測，從而保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合工程實(shí)際需要。

4）裂隙沖洗與水壓試驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以采用抬動(dòng)觀測方式，如果抬動(dòng)變形參數(shù)超出設(shè)計(jì)方案的要求，應(yīng)該立即停止施工，然后上報(bào)監(jiān)理工程師研究處理【5】。

4.5 灌漿

1）根據(jù)分序加密的方式開展灌漿，每個(gè)分段灌漿施工結(jié)束后，要按照基礎(chǔ)條件和水壓試驗(yàn)的實(shí)際情況來加密鉆孔與灌漿施工。

2）漿液比級(jí)：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1 和 0.5∶1 7 個(gè)比級(jí)。

3）漿液變換原則：漿液壓力要達(dá)到一致性的要求，注入率在持續(xù)減少的情況下，應(yīng)該保證注入率穩(wěn)定，且壓力在持續(xù)上升的情況下，不能隨意更改水灰比參數(shù)；在某一級(jí)灌注漿液量超過300L 的情況下，或灌注施工的時(shí)間超過 1h，而灌漿施工壓力和注入率還沒有發(fā)生明顯的變化，需要使用更濃的漿液進(jìn)行灌注施工；當(dāng)灌注施工中注入率超過30L/min 時(shí)，要按照工程的實(shí)際情況來逐級(jí)變濃；應(yīng)用最大濃度的漿液來進(jìn)行灌注施工，如果注入量比較大而吸漿量沒有明顯變小，需要等待監(jiān)理工程師批準(zhǔn)之后應(yīng)用間歇灌漿施工方式，也可以選擇加入摻合料的方式來進(jìn)行。

4.6 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在一定的壓力之下，如果注入率在0.4L/min 以下時(shí)，持續(xù)灌注施工60min 或注入率在1L/min 以下時(shí)，連續(xù)灌注施工90min，就可以完成整個(gè)灌漿施工環(huán)節(jié)。

4.7 封孔

1）封填施工前需要將孔內(nèi)雜質(zhì)清理干凈，然后檢測孔深參數(shù)。

2）灌漿孔封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”。

4.8 質(zhì)量檢查

1）帷幕灌漿工程的質(zhì)量檢查，需要以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，要按照施工記錄、施工成果資料以及檢測試壓資料進(jìn)行分析并全面評(píng)定，以判斷工程質(zhì)量是否合格。

2）按照監(jiān)理規(guī)定要求來確定檢查控制，其位置應(yīng)該設(shè)定在：（1）帷幕中心線上；（2）巖石破碎、斷層等地質(zhì)條件異常的區(qū)域中；（3）注入量比較大的孔位周邊區(qū)域內(nèi)；（4）鉆孔傾斜過大的孔位上；（5）灌漿無法正常進(jìn)行或者存在質(zhì)量問題的區(qū)域。

3）帷幕灌漿孔壓力的檢查應(yīng)該在灌漿施工完成的14d 之后進(jìn)行。

4）帷幕灌漿封孔要逐個(gè)進(jìn)行質(zhì)量檢測。

5 結(jié)語

綜上所述，水電站壩基位置采用固結(jié)灌漿與帷幕灌漿施工都是比較重要的處理方式，既可以大大提升結(jié)構(gòu)性能，又能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。