丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿施工技術(shù)

王濤旭 楊緒偉

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710021）

1 工程概況

瑪爾擋水電站位于青海省海南藏族自治州同德縣與果洛藏族自治州瑪沁縣交界處的黃河干流上，電站工程規(guī)模為一等大型工程，樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、泄洪放空洞、溢洪道及引水發(fā)電系統(tǒng)等組成，樞紐主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。工程主要任務(wù)是發(fā)電，正常蓄水位3275m，相應(yīng)庫(kù)容14.822億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容6.7億m3，裝機(jī)容量2200MW，多年平均發(fā)電量73.04億kW·h。

本工程帷幕灌漿防滲主要分布在左岸3283m和右岸3283m、3240m、3200m、3138m高程5條帷幕灌漿洞，防滲帷幕布置2排孔，排距1.5m，孔距2.0m。防滲范圍自右岸壩頭向下游從地下廠房前緣向岸里延伸，防滲帷幕底高程3050m，帷幕灌漿總量為31.5萬(wàn)m。

2 地質(zhì)現(xiàn)狀

帷幕灌漿防滲工程作為混凝土面板堆石壩防滲體系中的一項(xiàng)重要的隱蔽工程，特別是在丹霞地貌地區(qū)，最突出的特點(diǎn)是“赤壁丹崖”廣泛發(fā)育，形成了頂平、身陡、麓緩的方山、石墻、石峰、石柱等復(fù)雜的地貌形態(tài)，地質(zhì)條件一般為第三系紅層泥質(zhì)粉砂巖，為軟巖，具有遇水軟化、膨脹，失水干縮、崩解等特殊物理性質(zhì)，鉆孔及灌前沖洗、壓水試驗(yàn)會(huì)對(duì)原有巖性造成破壞，導(dǎo)致巖性承壓能力弱，灌漿過(guò)程中漿液無(wú)序擴(kuò)散，灌漿過(guò)程中出現(xiàn)冒漿、串漿、漏漿等特殊情況。

3 丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)丹霞地貌地區(qū)地質(zhì)特性，需要對(duì)帷幕灌漿的施工技術(shù)進(jìn)行分析，主要從帷幕灌漿布孔形式、沖洗壓水試驗(yàn)、漿液水灰比、灌漿壓力、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等方面，針對(duì)傳統(tǒng)帷幕灌漿技術(shù)的缺陷進(jìn)行優(yōu)化。

4 封閉膏漿孔施工工藝流程

為滿足丹霞地貌特殊工程地質(zhì)特性，按照設(shè)計(jì)要求，丹霞地貌紅層段帷幕灌漿區(qū)施工前，在帷幕灌漿四周布置封閉膏漿孔進(jìn)行膏漿灌漿，并調(diào)整施工工藝及灌漿參數(shù)。

4.1 測(cè)量放線。先選取全站儀進(jìn)行灌漿軸線、控制點(diǎn)的確定，并利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)定。在所有灌漿孔里程、灌漿軸線控制里程確定后，即可通過(guò)鋼卷尺對(duì)孔位進(jìn)行測(cè)定。隨后利用水準(zhǔn)儀將所有孔孔口高程測(cè)出，并按照設(shè)計(jì)帷幕底線進(jìn)行具體鉆孔深度的計(jì)算。

4.2 封閉膏漿孔分兩序，并按分序加密的原則進(jìn)行，灌漿順序按高程從低到高進(jìn)行，孔口管深入基巖2m，外漏0.1m，封閉孔各段以5m為段長(zhǎng)，終孔孔深以深入二長(zhǎng)巖2.0m為限。封閉膏漿孔布置于主帷幕四周，排距與主帷幕孔軸線孔距為0.6m，孔間距為2m，孔口管直徑φ91，以下各段為φ76。

4.3 膏漿灌漿施工次序。抬動(dòng)觀測(cè)孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔；灌漿工藝采用“自上而下分段灌漿，孔內(nèi)卡栓塞、循環(huán)式灌漿法”。

4.4 單孔施工順序。鉆孔→卡阻塞→灌漿→封孔(取消裂隙沖洗和壓水)。

5 帷幕灌漿孔施工工藝流程

5.1 抬動(dòng)觀測(cè)孔→先導(dǎo)孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔。

5.2 單孔施工工藝為。按設(shè)計(jì)孔位放孔→鉆接觸段(第一段)→灌接觸段→鉆第二段→灌第二段→循環(huán)往復(fù)直至全孔結(jié)束→封孔。

5.3 帷幕灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，丹霞地貌帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)鉆孔傾向上游，頂角：上游排7°，下游排6°。

5.4 先導(dǎo)孔試驗(yàn)區(qū)只在Ⅰ序孔中選取1個(gè)孔進(jìn)行，采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，要求取芯、地質(zhì)編錄等試驗(yàn)內(nèi)容。先導(dǎo)孔孔口段孔徑為φ91mm，以下各段為φ76mm；常規(guī)帷幕灌漿孔布置2排，排距為0.9m，孔間距為2m，孔口段孔徑為φ76mm，以下各段為φ56mm；質(zhì)量檢查孔孔徑為φ76mm，帷幕灌漿鉆孔孔底最大允許偏差值見(jiàn)表1。

表1 鉆孔孔底最大允許偏差值

表2 膏漿配比

5.5 漿液水灰比控制。由于純水泥漿液流動(dòng)性強(qiáng)，灌漿過(guò)程中出現(xiàn)了多處冒漿、串漿、漏漿等情況，為了減小漿液擴(kuò)散范圍，現(xiàn)場(chǎng)采用了限量、間歇、待凝、復(fù)灌、摻加速凝劑、加砂等措施，但仍未達(dá)到設(shè)計(jì)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。原設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)不能適用本工程特殊的丹霞地貌特點(diǎn)。封閉孔灌漿采用膏漿漿液灌注，膏漿漿液由水泥、水玻璃及偏鋁酸鈉組成，膏漿配比為1∶1∶0.11∶0.002(水∶水泥∶膨潤(rùn)土∶偏鋁酸鈉)。

5.6 灌漿方法。帷幕灌漿采用“小口徑鉆孔、孔口封閉、自上而下分段、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法”施工，灌漿過(guò)程采用灌漿自動(dòng)記錄儀控制。灌漿段長(zhǎng)第1段(接觸段)為2m，第2段為3m，第3段為5m，以下各段一般為5m，最大段長(zhǎng)按不大于8m控制。

5.7 灌漿壓力及其控制。按照常規(guī)帷幕灌漿壓力，由于紅層段巖性承壓能力弱，灌漿過(guò)程中漿液無(wú)序擴(kuò)散或擴(kuò)散較遠(yuǎn)，出現(xiàn)無(wú)壓無(wú)回現(xiàn)象。灌漿過(guò)程中多次出現(xiàn)待凝、復(fù)灌現(xiàn)象，且灌漿質(zhì)量得不到保證。在紅層段和不整合帶壓力降低至0.3～0.5MP，基本解決了漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)和無(wú)壓無(wú)回現(xiàn)象。不整合帶以下二長(zhǎng)巖段灌漿壓力大于3MPa后劈裂現(xiàn)象嚴(yán)重，所以二長(zhǎng)巖段最大灌漿壓力降低至3MPa。

5.8 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。膏漿灌注按照限量灌漿法(每次灌注量不超過(guò)1000kg，即單耗≤200kg/m)或壓力控制法(孔口壓力按級(jí)升至0.3～0.5MPa范圍可正常結(jié)束)，待凝24h后繼續(xù)進(jìn)行下一灌漿段的灌注。

6 結(jié)束語(yǔ)

在施工過(guò)程中每一項(xiàng)技術(shù)含量非常高的系統(tǒng)性工程，采用封閉孔和帷幕灌漿相結(jié)合的方式，解決了丹霞地貌地區(qū)帷幕灌漿中遇到的塌孔、漏漿量大、擴(kuò)散范圍廣、不起壓、不回漿等現(xiàn)象，使灌漿質(zhì)量達(dá)到工程要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。具有功效高、施工工期縮短、經(jīng)濟(jì)效益明顯、成本節(jié)約、過(guò)程容易控制等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于推進(jìn)在丹霞地貌中進(jìn)行帷幕灌漿防滲施工具有重要意義。

綜上所述，需要對(duì)每一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保工程質(zhì)量。灌漿技術(shù)憑借其強(qiáng)大的實(shí)用性，在水利工程中發(fā)揮防滲的重要作用，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行不斷的完善和改進(jìn)，以便于更好的支持水利工程建設(shè)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)水利工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。帷幕灌漿技術(shù)作為水利工程施工的主要技術(shù)之一，有效提升其施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，做好質(zhì)量控制工作，可進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)水利工程行業(yè)的發(fā)展。