牛浩君，趙均法

（中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東 118216）

1 概 況

某水電站為EPC工程，位于非洲中部，屬?gòu)搅?、低壩有壓引水式電站，以發(fā)電為主，屬Ⅲ等中型工程，電站裝機(jī)容量120 MW，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量30 MW。

電站首部樞紐攔河壩由河床段折線(xiàn)型混凝土重力壩和左右岸均質(zhì)粘土心墻土石壩組成。攔河壩全長(zhǎng)383.0 m，最大壩高26.0 m，壩頂高程586.0 m，溢流偃頂工程577.0 m。14號(hào)壩段位于右岸河床為溢流重力壩。

攔河壩分二期施工，一期右岸導(dǎo)流，左岸施工1～10號(hào)壩段；二期沖砂閘導(dǎo)流，施工右岸11～16號(hào)壩段。

壩基坐落在強(qiáng)～弱風(fēng)化巖石基礎(chǔ)上，強(qiáng)～弱風(fēng)化巖體較破碎，節(jié)理間距一般為0.3～0.8 m，屬碎裂結(jié)構(gòu)，一般破碎巖體垂直厚度為5～15 m，局部垂直厚度達(dá)37 m，巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD值一般小于50，壩基巖體為Ⅲ(AⅢ2)類(lèi)。

壩基巖體透水性較強(qiáng)，中等～強(qiáng)透水層厚度較大，一般為20～30 m，中部最深達(dá)58 m，局部透水率多在0.9 L/（min·m·m）左右。

2 溢流重力壩14號(hào)壩段壩基風(fēng)化囊處理

由于電站概念設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)物探資料采用國(guó)外某公司的成果，電站施工合同簽訂以后，設(shè)計(jì)院對(duì)電站進(jìn)行了補(bǔ)充勘探工作，對(duì)國(guó)外某公司的地勘成果進(jìn)行了驗(yàn)證，雖然對(duì)攔河壩壩基安排布置了探孔作業(yè)，也探明了14號(hào)壩段存在風(fēng)化囊?guī)?，但未進(jìn)行加密探孔作業(yè)，在基坑開(kāi)挖階段，未發(fā)現(xiàn)壩基深層的風(fēng)化囊?guī)А?/p>

14號(hào)壩段清基后進(jìn)行了基礎(chǔ)混凝土澆筑，在對(duì)14號(hào)壩基混凝土澆筑3 m厚蓋重后進(jìn)行固結(jié)灌漿鉆孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)14號(hào)壩段距離壩基下部2 m基巖下部存在風(fēng)化囊，通過(guò)鉆孔判斷存在厚度為0.5～5.0 m、面積約50 m2的風(fēng)化囊?guī)?，風(fēng)化囊物質(zhì)為風(fēng)化砂。

判明壩基存在風(fēng)化囊后，施工方工程技術(shù)人員高度重視，召集由設(shè)計(jì)院專(zhuān)家參加的課題組，在不破壞已澆筑混凝土前提下對(duì)風(fēng)化囊處理方案進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，通過(guò)鉆孔勘探等手段，判明了風(fēng)化囊的深度和范圍，初步擬定了高壓風(fēng)吹沙將風(fēng)化囊內(nèi)的天然沙吹出，然后回填細(xì)石混凝土；通過(guò)加密孔對(duì)風(fēng)化囊范圍內(nèi)的基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等手段，確保了風(fēng)化囊的處理質(zhì)量。

2.1 高壓風(fēng)水排沙

根據(jù)吹排原理，在已澆筑完成混凝土表面，采用回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機(jī)對(duì)14號(hào)壩段風(fēng)化囊處進(jìn)行鉆孔，孔徑φ90 mm，孔距1.5 m，將帶有可控制風(fēng)水壓力閥門(mén)的φ50.0 mm的吹沙導(dǎo)管插入到其中的一個(gè)鉆孔中，利用吹孔附近的排沙孔循環(huán)反復(fù)向外排沙。經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)吹沙導(dǎo)管，風(fēng)化囊內(nèi)大部分的風(fēng)化沙被成功吹排出。

2.2 人工清理

對(duì)未能吹排出的部分風(fēng)化砂，采取導(dǎo)洞開(kāi)挖人工挖除的辦法。利用15號(hào)壩基斷層破碎帶清理回填后形成的低于14號(hào)壩基面2.0 m高差，在14號(hào)壩段緊鄰15號(hào)壩段的側(cè)面開(kāi)通一個(gè)向14號(hào)壩基底部風(fēng)化囊通道，利用已澆筑混凝土整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和底部尚存完整巖石的支撐作用，采用人工清除余下部分的風(fēng)化砂，并用0.2 MPa的加壓風(fēng)水槍對(duì)巖面及角落進(jìn)行徹底地清洗干凈，滿(mǎn)足驗(yàn)收條件和具備混凝土澆筑條件。

2.3 混凝土回填

風(fēng)化囊倉(cāng)面清理驗(yàn)收合格后，分4個(gè)倉(cāng)號(hào)，采用C25一級(jí)配泵送混凝土從風(fēng)化囊洞由里向外依次進(jìn)行回填，共回填混凝土114.6 m3。

2.4 灌漿處理

2.4.1 固結(jié)灌漿

風(fēng)化囊混凝土回填齡期達(dá)到7 d后，為保證14號(hào)壩段基礎(chǔ)處理的質(zhì)量，對(duì)13a和14號(hào)壩段進(jìn)行加密固結(jié)灌漿處理。鉆孔采用100B潛孔沖擊鉆鉆孔。

表1 14號(hào)壩段固結(jié)灌漿成果綜合統(tǒng)計(jì)表

14號(hào)壩基固結(jié)灌漿孔間排距由原設(shè)計(jì)的3.0 m改為2.5 m，梅花型布置，灌漿按排間分序、排內(nèi)加密分2序施工，灌漿段長(zhǎng)度入巖8.0 m，采用孔口封閉全孔一段一次循環(huán)式灌漿，漿液水灰比：3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1（重量比）6個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌比3∶1，灌漿壓力0.2～0.7 MPa。當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力下，注入率小于0.4 L/min，持續(xù)注漿30 min即結(jié)束灌漿。

整個(gè)灌漿過(guò)程中使用全自動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)記錄、灌漿過(guò)程，同時(shí)增加抬動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.4.1.1 固結(jié)灌漿成果分析

14號(hào)壩段固結(jié)灌漿成果綜合統(tǒng)計(jì)列于表1，從表1中可以看出，Ⅱ序孔平均耗灰量為Ⅰ序孔平均耗灰量的30.6%，遞減明顯，隨著灌漿次序的增加，大耗灰量逐漸減少，小耗灰量逐漸增大，符合灌漿規(guī)律且灌漿效果明顯。

2.4.1.2 檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析

固結(jié)灌漿結(jié)束3 d后，檢查孔數(shù)量按照灌漿孔總數(shù)的5%控制，布置3個(gè)檢查孔，采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)進(jìn)行檢查，總段數(shù)為3段，透水率0.017 5～0.025 8 L/（min·m·m），平均透水率0.021 5 L/（min·m·m）,均小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)0.05 L/（min·m·m），合格率100.0%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。檢查孔壓水檢查成果統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表2。

表2 14號(hào)壩段固結(jié)灌漿檢查孔壓水檢查成果統(tǒng)計(jì)表

2.4.1.3 抬動(dòng)觀測(cè)成果分析

為了解灌漿過(guò)程中壓力增大對(duì)基巖面及混凝土蓋重的抬動(dòng)影響，在固結(jié)灌漿同時(shí)，增設(shè)表面抬動(dòng)觀測(cè)，采用千分表進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果表明，整個(gè)固結(jié)灌漿期間，均未發(fā)生抬動(dòng)現(xiàn)象，說(shuō)明灌漿壓力參數(shù)設(shè)計(jì)合理，灌漿過(guò)程符合設(shè)計(jì)要求。抬動(dòng)觀測(cè)檢查表見(jiàn)表3。

2.4.2 帷幕灌漿

吉布洛電站大壩河床段混凝土重力壩沿壩下0+1.00設(shè)縱向單排間距2.0 m帷幕灌漿孔。14號(hào)壩段長(zhǎng)14.0 m，共設(shè)7個(gè)帷幕灌漿孔。帷幕灌漿在相臨部位的固結(jié)灌漿結(jié)束后開(kāi)始施工，鉆孔采用用100B潛孔沖擊鉆鉆孔。為避免減少帷幕灌漿對(duì)混凝土澆筑的影響，待溢流面混凝土澆筑完成后在溢流面搭設(shè)施工平臺(tái)進(jìn)行帷幕灌漿。為保證帷幕灌漿鉆孔孔向，在施工過(guò)程中每段都進(jìn)行孔斜測(cè)量、記錄，發(fā)現(xiàn)偏斜過(guò)大立即糾偏。

表3 14號(hào)壩段抬動(dòng)觀測(cè)檢查表

帷幕灌漿單排孔分3序施工，每孔按3段進(jìn)行，采用口封閉孔內(nèi)循環(huán)方式，射漿管距孔底不大于50 cm。第一段段長(zhǎng)為2 m，第二段5 m，第三段8 m。單孔灌漿程序自上向下每鉆一段灌一段直至完成。

漿液水灰比：3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1（重量比）等6個(gè)比級(jí)，灌漿壓力0.3～1.0 MPa。

灌漿過(guò)程中使用自動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)記錄、灌漿過(guò)程。注漿量大的孔，滿(mǎn)足變漿標(biāo)準(zhǔn)即進(jìn)行變漿，節(jié)省材料。注入率大的孔，控制注入率不大于30 L/min，既保證了灌漿質(zhì)量，又避免了浪費(fèi)注漿材料。吸漿量不大的孔，灌漿開(kāi)始后就升壓至設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)在設(shè)計(jì)壓力下，注入率小于0.4 L/min，持續(xù)注漿30 min即結(jié)束灌漿。

2.4.2.1 帷幕灌漿成果分析

從表4（14號(hào)壩段帷幕灌漿成果綜合分析統(tǒng)計(jì)表）中可以看出，7個(gè)帷幕孔總耗灰量2 144.0 kg，平均單位耗灰量20 kg/m，Ⅰ序孔單位耗灰量為35 kg/m，Ⅱ序孔單位耗灰量為17 kg/m，Ⅲ序孔單位耗灰量為14 kg/m，隨孔序遞減較明顯，符合灌漿一般規(guī)律。

2.4.2.2 檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析

帷幕灌漿結(jié)束14 d后進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查孔數(shù)量按照總灌漿孔數(shù)的7%控制，布置一個(gè)帷幕灌漿檢查孔。采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔取芯。由于鉆孔取芯方法不適，致使巖石間的灰漿沖洗、磨損，無(wú)法直觀檢查灌漿質(zhì)量，因此該工程的帷幕灌漿質(zhì)量檢查只采用五點(diǎn)法壓水分段進(jìn)行檢查。

表4 14號(hào)壩段帷幕灌漿成果綜合統(tǒng)計(jì)表

壓水檢查分段進(jìn)行，平均透水率0.042 8 L/（min·m·m），小于合格標(biāo)準(zhǔn)0.05 L/（min·m·m）。說(shuō)明帷幕灌漿壓水檢查合格。壓水檢查試驗(yàn)成果見(jiàn)表5。

表5 14號(hào)壩段帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)成果表

2.5 滲壓監(jiān)測(cè)

2.5.1 滲壓計(jì)布置

為保證大壩施工期及運(yùn)行期安全，設(shè)計(jì)在14號(hào)壩段0+212.50橫斷面布設(shè)4支BGK-0.5 MPa的振弦式滲壓計(jì)，監(jiān)測(cè)壩基滲透壓力。滲壓計(jì)埋設(shè)在14號(hào)壩段固結(jié)灌漿灌漿結(jié)束后開(kāi)始埋設(shè)，埋設(shè)后即開(kāi)始正常讀數(shù)。

2.5.2 14號(hào)壩段滲壓分析

從圖1、圖2和表6中可以看出，14號(hào)溢流壩段滲壓計(jì)P1-24～P1-27滲壓計(jì)在帷幕灌漿完成右岸圍堰拆除、大壩右岸開(kāi)始擋水后滲壓水位變化過(guò)程線(xiàn)與庫(kù)區(qū)蓄水和放水相關(guān)性一致，符合滲壓計(jì)變化規(guī)律。滲壓計(jì)變化沿橫向斷面呈遞減變化明顯，滲壓系數(shù)0.85～0.18，消減水頭11.70%～62.21%，說(shuō)明灌漿效果明顯。壩下0+25.5處P1-27測(cè)值高于壩下0+9.0處P1-26測(cè)值，主要是受尾水位影響造成的。

表6 2012年12月2日14號(hào)壩段0+212.50斷面滲壓計(jì)滲壓系數(shù)及消減水頭統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語(yǔ)

圖1 14號(hào)溢流壩段滲壓計(jì)P1-24～P1-27滲壓水位變化曲線(xiàn)圖

圖2 14號(hào)溢流壩段滲壓計(jì)坡降變化過(guò)程線(xiàn)

1）14號(hào)壩基風(fēng)化囊?guī)ㄟ^(guò)黃河勘察設(shè)計(jì)院專(zhuān)家的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，有效地解決了風(fēng)化囊的地質(zhì)隱患，保證了工程質(zhì)量和大壩的運(yùn)行安全。

2）通過(guò)灌漿成果及壓水檢查結(jié)果分析表明，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿質(zhì)量滿(mǎn)足要求，效果明顯。

3）抬動(dòng)變形觀測(cè)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)灌漿壓力合理，為有效控制灌漿壓力起到了關(guān)鍵作用。

4）通過(guò)壩基滲壓計(jì)數(shù)據(jù)分析表明，14號(hào)壩段在大壩開(kāi)始擋水和運(yùn)行期間，儀器變化隨庫(kù)區(qū)水位變化而變化，并沿橫向斷面呈遞減變化，滲壓系數(shù)0.85～0.18，消減水頭11.70%～62.21%，儀器符合變化規(guī)律，同時(shí)也進(jìn)一步印證了灌漿效果明顯，風(fēng)化囊處理后滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5）作為國(guó)際EPC工程，在施工中除應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量外，在今后項(xiàng)目的地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)階段還應(yīng)做的更細(xì)致些，盡量避免發(fā)生類(lèi)似的情況。