張曉紅

（中國水利水電第一工程局有限公司，遼寧 大連 116041）

1 工程概況

鄂坪水利水電樞紐工程位于湖北省匯灣河中游，屬于混凝土面板堆石壩，壩高約120m。工程主要以發(fā)電為主，兼顧旅游和養(yǎng)殖。

壩址區(qū)山坡基巖風(fēng)化帶中發(fā)育曲化裂隙，深達(dá)10～20m，山脊上最深達(dá)40m。裂面粗糙，呈褐色，部分充填泥質(zhì)及巖屑，具有垂直分布帶性，上部發(fā)育較密集，張開，向深部漸弱，透水性較強(qiáng)；卸荷裂隙發(fā)育在河谷岸坡及斜坡陡崖巖石中，透水性較強(qiáng)。壩區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要受匯灣倒背斜控制，其次為F2和F4斷層及其間的揉皺帶。而在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力作用下形成了劈理，由于分布廣，頻率高，對巖石的完整性及透水性影響極大。大壩趾板基礎(chǔ)處理范圍為水平趾板基礎(chǔ)和大壩兩側(cè)的斜趾板基礎(chǔ)。

2 趾板帷幕灌漿施工

由于大壩兩側(cè)斜趾板同時(shí)存在傾角和坡角，因而采用特制的鉆孔、灌漿施工臺(tái)車，在斜趾板表面鋪設(shè)施工臺(tái)車行走軌道，利用壩頂卷揚(yáng)上下移動(dòng)施工臺(tái)車，每個(gè)施工臺(tái)車配備相應(yīng)的鉆孔、灌漿設(shè)備，斜趾板基礎(chǔ)鉆孔、灌漿施工均在施工臺(tái)車上進(jìn)行。

2.1 帷幕灌漿試驗(yàn)

正式灌漿之前，在具有代表性的地段（大壩水平趾板左P2）進(jìn)行生產(chǎn)型驗(yàn)證性帷幕灌漿試驗(yàn)，以便確定合理的灌漿壓力，論證設(shè)計(jì)孔、排距及孔深的合理性，檢驗(yàn)施工工藝的可行性，為施工提供可靠的技術(shù)參數(shù)。整個(gè)試驗(yàn)過程執(zhí)行《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T 5148-2001。

（1）帷幕灌漿試驗(yàn)施工 。

①施工順序。副排帷幕I序孔施工→副排帷幕II序孔施工→副排帷幕III序孔施工→主排帷幕I序孔施工→主排帷幕II序孔施工→主排帷幕III序孔施工→檢查孔施工。

②單孔工藝流程。工藝流程如圖1。

圖1 單孔灌漿施工工藝流程圖

③試驗(yàn)擬定各段灌漿壓力。各段灌漿壓力見表1。

表1 帷幕灌漿各序孔各段灌漿壓力擬用值

④抬動(dòng)觀測情況。副排帷幕122孔第3段灌漿，當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.09MPa時(shí)抬動(dòng)0.04mm；130孔第4段當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.5MPa時(shí)抬動(dòng)0.12mm；第5段當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.88MPa時(shí)抬動(dòng)0.14mm；126孔第2段當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.05MPa時(shí)抬動(dòng)0.1mm；128孔第2段當(dāng)灌漿壓力達(dá)到1.08MPa時(shí)抬動(dòng)0.15mm。其它孔抬動(dòng)變化值很微小或沒有變化。

（2）試驗(yàn)成果分析。該實(shí)驗(yàn)對所有灌漿孔均進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表2，3。

表2 副排帷幕壓水試驗(yàn)成果表L/（min·m·m)

表3 主排帷幕壓水試驗(yàn)成果表L/（min·m·m)

由表2，3可見，透水率較大值多分布于Ⅰ，Ⅱ序孔中，且隨孔深增加呈減小趨勢。第3，4段透水率值均較大，證明此地段地質(zhì)條件較復(fù)雜，可能存在較大裂隙。

由試驗(yàn)各排孔灌漿成果分析得出，副排孔透水率值小于0.03L/(min·m·m)的頻率是60%，主排孔透水率值小于0.03L/(min·m·m)的頻率是80%，主排孔灌漿合格率提高20%，說明副排孔灌漿效果顯著。

2.2 帷幕灌漿施工工藝和灌漿壓力

在保證灌漿施工對大壩趾板不產(chǎn)生有害抬動(dòng)而產(chǎn)生變形及破壞的情況下，確定了合理的灌漿工藝和灌漿壓力。

通過試區(qū)的帷幕灌漿試驗(yàn)說明：采用孔口封閉自上而下、不待凝的分段循環(huán)灌漿工藝進(jìn)行施工是可行的。確定的帷幕灌漿壓力見表4。

表4 帷幕灌漿壓力 MPa

2.3 施工順序

帷幕灌漿分3排施工，先施工主排帷幕，后施工副排帷幕；每排分3序施工，先施工I序孔，再施工II序孔，后施工III序孔。

（1）鉆孔。灌漿孔鉆孔采用SGZ-IIIA型地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)。帷幕灌漿開孔第1段孔φ91mm，以下各段為φ60mm，孔位偏差不大于10cm；帷幕灌漿孔孔距3m，排距1.5m；主排帷幕孔孔深按設(shè)計(jì)圖紙施工，如最后1段壓水透水率值大于0.03，則繼續(xù)加深5m，直到透水率值小于0.03為止；鉆孔施工時(shí)先按圖紙孔位調(diào)平鉆機(jī)，校正鉆機(jī)立軸垂直度，確保孔向鉛直，每10m測斜一次，測斜采用KXP-1型電子測斜儀。

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鉆孔施工中詳細(xì)記錄孔內(nèi)情況，如掉鉆、掉塊、漏水、巖石破碎，夾層，換層深度等。

（2）鉆孔沖洗。鉆孔結(jié)束后，使用灌漿泵壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈后10min為止。沖洗水壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1.0MPa。

（3）壓水實(shí)驗(yàn)。為詳細(xì)了解巖體透水性，檢驗(yàn)各次序灌漿孔單位吸水率變化情況，帷幕灌漿孔在灌漿前均進(jìn)行壓水試驗(yàn)。I序孔壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，II，III序孔采用簡易壓水試驗(yàn)。壓水壓力為灌漿壓力的80%，壓力大于1MPa的采用1.0MPa。

（4）灌漿。帷幕灌漿采用孔口封閉法自上而下分段灌漿。帷幕每排分3個(gè)次序，按分序加密的原則進(jìn)行。帷幕灌漿第1段深入基巖2m，以下各段段長均為5m，且最大段長不宜超過7.0m，超過7.0m另分1段。

灌漿壓力根據(jù)注入率大小及抬動(dòng)變形觀測情況逐級(jí)生壓，并逐漸達(dá)到灌漿規(guī)定結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

灌漿全過程采用自動(dòng)記錄儀進(jìn)行記錄和監(jiān)控。

（5）漿液配比及濃度變化。灌漿漿液為PO32.5R普通硅酸鹽水泥制成的純水泥漿。帷幕灌漿采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1等 6個(gè)比級(jí)，開灌水灰比采用5∶1。漿液濃度采取由稀到濃逐級(jí)變換原則：①當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；②當(dāng)某一比級(jí)漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)應(yīng)改濃一級(jí)；③當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級(jí)變濃。

（6）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。帷幕灌漿在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60min，灌漿工作即可結(jié)束。

（7）封孔。帷幕灌漿結(jié)束后，采用“全孔灌漿封孔法”進(jìn)行封孔，封孔時(shí)間大于1h。

2.4 特殊情況處理

由于壩區(qū)存在多條不同規(guī)模的斷層，且劈理和卸荷裂隙發(fā)育，破壞了巖體的完整性，透水性較強(qiáng)，在帷幕灌漿施工中遇到以下幾種情況，分別采取了相應(yīng)的處理措施，效果較為理想。

（1）斷層（或大裂隙）的處理。在進(jìn)行大壩左岸第13塊趾板帷幕灌漿施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)一帷幕灌漿孔存在巖石破碎、漏水量較大、鉆孔掉鉆現(xiàn)象。

針對該孔采取了相應(yīng)的處理方法：①以該孔為中心，0.5m為半徑梅花型布置一環(huán)灌漿孔，灌漿孔孔徑為φ91mm，孔位偏差不超過10cm。②施工所用漿液為水泥砂漿，漿液配比為：水∶水泥∶砂＝0.5∶1∶1。③將灌漿管下自中心孔孔底進(jìn)行灌漿，從較低的中心孔開始，向較高的周圍孔推進(jìn)，中心孔灌漿時(shí)，周圍孔用于排氣、排水。④灌漿時(shí)發(fā)現(xiàn)邊坡漏漿較大，采取了裂隙嵌縫封堵、灌漿間歇待凝等方法。⑤周圍孔中確定2個(gè)觀測孔，在觀測孔內(nèi)下入花管，隨時(shí)觀測漿液的變化情況。當(dāng)中間孔排出濃漿 （接近或等于注入漿液的水灰比）后，可將中心孔堵塞，改從周圍孔灌漿，直至結(jié)束。⑥在0.3m的灌漿壓力下，灌漿孔不進(jìn)漿，延續(xù)灌注10min后，即可結(jié)束灌注。⑦該斷層（或溶隙）部位灌漿孔灌漿結(jié)束后，在帷幕線上距該孔約20cm部位上增加1個(gè)相應(yīng)深度的補(bǔ)強(qiáng)帷幕孔，壓力及施工方法按正常帷幕灌漿孔施工。

該部位布置檢查孔壓水試驗(yàn)合格，鉆孔巖芯采取率平均在97%左右，取出的水泥結(jié)石與巖石膠結(jié)強(qiáng)度較高。

（2）強(qiáng)風(fēng)化層的處理。施工經(jīng)常遇有強(qiáng)風(fēng)化層，導(dǎo)致鉆孔時(shí)發(fā)生塌孔、掉塊現(xiàn)象，且灌漿下漿量較大。采用了適當(dāng)延長屏漿時(shí)間、待凝等方法，避免了續(xù)鉆時(shí)繼續(xù)發(fā)生塌孔、掉快等現(xiàn)象。

（3）漏漿的處理。灌漿時(shí)，發(fā)現(xiàn)灌漿孔附近山體表層巖面存在漏漿現(xiàn)象。采用了表面嵌縫、間歇、限流、限量、濃漿灌注、待凝等方法處理。

（4）灌漿段注入量大，灌漿難于結(jié)束時(shí)，采用了低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿及雙液灌漿的處理方法。

2.5 帷幕灌漿效果

帷幕灌漿施工結(jié)束后，通過對大壩河床段及左、右岸斜趾板主、副排帷幕灌漿孔的綜合統(tǒng)計(jì)分析表明，帷幕灌漿效果較好，符合帷幕灌漿施工規(guī)律，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

（1）該工程帷幕灌漿采用自上而下“孔口封閉”的施工方法，灌漿效果較好，對施工中發(fā)現(xiàn)的較大斷層（裂隙）采取了先進(jìn)行回填灌漿，再進(jìn)行帷幕灌漿的措施起到了明顯的作用。

（2）在有傾角和坡角的斜趾板上進(jìn)行灌漿施工，設(shè)計(jì)出合理、可行的鉆孔、灌漿施工臺(tái)車，既保證了施工質(zhì)量和安全，又提高了施工工效。