安尊鵬

(貴州省銅仁巿水利電力勘測設(shè)計院，貴州銅仁554300)

坨寨左壩肩補充灌漿設(shè)計

安尊鵬

(貴州省銅仁巿水利電力勘測設(shè)計院，貴州銅仁554300)

印江縣坨寨電站擬建于印江縣境內(nèi)壩坨河中游，距印江縣城50 km，屬壩坨河干流梯級開發(fā)規(guī)劃六級中的第三級，印江縣境內(nèi)的最后一級。文章通過對印江縣坨寨電站左壩肩補充灌漿設(shè)計相關(guān)內(nèi)容的討論，總結(jié)了幾點經(jīng)驗，更好地掌握了灌漿設(shè)計的要點，為今后遇到相同或者類似的問題提供一定的借鑒作用。

左壩肩;補充;灌漿;設(shè)計

1 工程概況

印江縣坨寨電站擬建于印江縣境內(nèi)壩坨河中游，距印江縣城50 km，屬壩坨河干流梯級開發(fā)規(guī)劃六級中的第三級，印江縣境內(nèi)的最后一級。壩坨河是烏江右岸的一級支流，于沙沱渡口匯入烏江。

該電站為蓄水式電站，壩址以上集雨面積約450 km2，設(shè)計壩高51 m，正常高水位454.6 m，總庫容2 562萬m3，裝機(jī) 2×2 500 kW，設(shè)計水頭38.40 m，引用流量15.8 m3/s，河床建基面石高程403.0 m。為100#細(xì)石混凝土砌塊石拋物線拱壩。建非溢流壩段時，業(yè)主要求在設(shè)計溢流堰頂上部預(yù)留5.0 m閘門蓄水位置時，設(shè)閘提高5.0m蓄水高度。

2 灌漿方案的選擇

根據(jù)初設(shè)勘察結(jié)果和壩基、引水隧洞開挖得知，壩區(qū)兩岸山體內(nèi)沿構(gòu)造裂隙及斷層破碎帶存在隱蔽型溶洞，泥化夾層、溶孔、溶隙等現(xiàn)象。故本工程兩壩肩及壩基已作了防滲帷幕灌漿，局部壩段作了固結(jié)灌漿。

勘察設(shè)計人員根據(jù)前期勘探資料、帷幕灌漿資料及現(xiàn)狀現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果分析提出兩種灌漿設(shè)計方案:

2.1 方案一

將左壩肩原灌漿帷幕線向山頂延伸及加密加深原帷幕灌漿孔。該方案的優(yōu)點是容易形成帷幕;缺點是:

1)左岸山坡較陡，鉆孔無效進(jìn)尺較大，且現(xiàn)有的100#鉆機(jī)無法完成造孔。

2)需要移動現(xiàn)有的灌漿設(shè)備系統(tǒng)。

3)左岸地下水與庫水難以區(qū)分，存在地下水對帷幕的影響。

2.2 方案二

在左岸沿閘頂高程1.0 m以上基本沿460.0 m高程呈直線從壩址向上游延伸。

該方案優(yōu)點是:

1)施工較方便，100#鉆機(jī)能滿足本次帷幕灌漿設(shè)計施工。

2)不需要重新安裝灌漿設(shè)備系統(tǒng)。

3)該帷幕只截斷庫內(nèi)滲漏水，對左壩肩地下水運行動態(tài)不干擾不改變。

4)灌漿材料的運輸較方便。缺點是工程量相對較大。

根據(jù)以上兩方案的比較結(jié)合業(yè)主咨詢意見，本次設(shè)計推薦方案二進(jìn)行實施。

3 灌漿設(shè)計

主要包括4個方面的內(nèi)容:

3.1 灌漿參數(shù)的確定

3.1.1 灌漿線

主帷幕灌漿:沿左岸460.0高程左右從壩址向上游呈直線延伸布置，上游超過溶蝕裂隙40.0 m為界，下游與大壩主帷幕線連接成整體，使正常高水位與溶蝕透水底界線閉合，在裂隙處主帷幕線上下兩側(cè)各增加一排副帷幕，分別距主帷幕線1.0 m。為增強(qiáng)主帷幕灌漿的可靠性，需沿J2裂隙作追蹤灌漿，且灌漿線距裂隙(J2)3.0 m。

3.1.2 灌漿深度

大壩正常高水位454.60 m，最大壩高51.0 m，根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察相關(guān)規(guī)范得:帷幕灌漿標(biāo)準(zhǔn)以q＜5Lu為合格，單位吸水率＞5 Lu的范圍為防滲范圍［1］。

帷幕灌漿設(shè)計深度進(jìn)入河床高程(408.0 m)以下15.0～20.0 m，且q＜5Lu為帷幕底界線，設(shè)計最大孔深80.0 m，最小孔深61.0 m，

帷幕深度60.0 ～79.0 m。

追蹤灌漿:灌漿底界線以400.0 m高程為界，地表以地面線為界，防滲標(biāo)準(zhǔn)q＜5Lu為合格，設(shè)計最大孔深62.0 m，最小孔深12.0 m，

帷幕深度12.0 ～62.0 m。

3.1.3 灌漿孔排數(shù)、孔距

帷幕灌漿布設(shè)一排主帷幕二排副帷幕，追蹤灌漿布設(shè)一排，其中主帷幕及副帷幕:孔距3.0 m，排距1.0 m;追蹤灌漿孔距3.0 m。根據(jù)先導(dǎo)孔資料和帷幕施工過程中可在地質(zhì)條件較差地段經(jīng)設(shè)計方同意，可適當(dāng)加密孔距和副帷幕［2］。

3.1.4 灌漿條件和灌漿壓力

帷幕灌漿:帷幕灌漿頂部高程為 459.0～461.0 m。灌漿壓力按1.5倍壩高取值，灌漿壓力值為:A 區(qū)0.5 MPa、B 區(qū)0.6 MPa、C 區(qū)0.7 MPa，若壓力表指針擺幅大時，取中值。

追蹤灌漿:灌漿高程410.0～467.0 m，灌漿壓力0.5 ～0.7 MPa。

3.1.5 灌漿段長

帷幕灌漿:采用循環(huán)式，一般段長為5～6 m，最長≤7 m，巖溶孔腔除外。先導(dǎo)孔中灌漿段長、栓塞、位置、管長應(yīng)與壓水試驗段相對應(yīng)。

追蹤灌漿:采用充填式灌漿，一般段長為5～6 m，最長≤7 m，巖溶孔腔除外。

3.2 灌漿次序

為保證灌漿質(zhì)量，要求嚴(yán)格按照灌漿次序施工。

本次灌漿工程主要受汛期影響，為了在汛期前完成本次施工，故本次灌漿先進(jìn)行4-4'追蹤灌漿，再進(jìn)行2-2'副帷幕灌漿、3-3'主帷幕灌漿，最后進(jìn)行1-1'副帷幕灌漿。施工時必須按設(shè)計說明進(jìn)行分區(qū)、分序、分段進(jìn)行。

帷幕灌漿高程:主帷幕高程460.0 m、副帷幕高程459.0 m、461.0 m，追蹤灌漿高程410.0 ～467.0 m。

根據(jù)有關(guān)規(guī)定帷幕灌漿必須按分序加密的原則進(jìn)行。

灌漿分兩序:Ⅰ為一序灌漿孔，Ⅱ為二序灌漿孔。

施工序次:先導(dǎo)孔→一序孔→二序孔分序逐步加密進(jìn)行。

先導(dǎo)孔必須按要求進(jìn)行造孔，5～6 m作一次簡易壓水，連續(xù)三段q＜5Lu方能終孔。

灌漿施工時必須按造孔→沖洗→灌漿→終孔→驗收→封孔→造新孔的順序進(jìn)行，鉆灌完一孔后再造新孔。

根據(jù)有關(guān)規(guī)定:已完成灌漿或正在灌漿的度區(qū)，其附近30.0 m以內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)，如必須進(jìn)行爆破作業(yè)，應(yīng)采取減震或防震措施，并應(yīng)征得設(shè)計或建設(shè)、監(jiān)理部門同意。若確實需要進(jìn)行的爆破作業(yè)，待爆破作業(yè)完成后，對影響部分必須進(jìn)行重新按原設(shè)計灌漿［3］。

3.3 造孔與清洗

3.3.1 造孔

帷幕灌漿和追蹤灌漿均采用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，鉆頭采用金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭清水鉆進(jìn)，鉆孔位置與設(shè)計位置偏差≤10 cm，因故變更孔位時，應(yīng)征得設(shè)計同意，實際孔位應(yīng)有記錄，孔深應(yīng)符合設(shè)計要求，終孔直徑Φ=91 mm，為垂直孔。沖洗合格后方能進(jìn)行灌注。全工程灌漿孔為垂直孔，孔底偏差見下表1。

表1 鉆孔偏差值允許表

3.3.2 鉆孔沖洗

帷幕灌漿和追蹤灌漿孔在灌漿前應(yīng)進(jìn)行沖洗，沖洗標(biāo)準(zhǔn)以回水中不見懸浮物，孔內(nèi)沉砂厚度≤0.2 m。沖洗壓力為灌漿壓力的80%。

在巖溶空腔內(nèi)堆積較厚黏泥堆積物時，沿帷幕線采用高壓水進(jìn)行切割沖洗，高壓水壓力≥2.0 MPa，使在黏泥堆積體中切割沖洗處形成契形缺口，灌漿后形成強(qiáng)度較高抗?jié)B性較強(qiáng)的結(jié)石塞。

3.4 灌漿

3.4.1 單位耗灰量

帷幕灌漿:基巖0.32 T/m，封孔耗灰0.025 T/m;追蹤灌漿:基巖0.4 T/m，封孔耗灰0.025 T/m。遇到特殊情況時可能會增大或減小單位耗灰量，應(yīng)進(jìn)行單獨計算。

3.4.2 灌注材料

帷幕灌漿采用標(biāo)號≥425#的普通硅酸鹽水泥，用純水泥漿進(jìn)行灌注。

追蹤灌漿采用標(biāo)號≥425#的普通硅酸鹽水泥及通過直徑＜2 mm分篩后的細(xì)砂。砂灰比按1∶1充分?jǐn)嚢韬缶哂懈吡鲬B(tài)、高合易性、高抗?jié)B性的水泥砂漿進(jìn)行灌注。

水泥細(xì)度的要求為通過80 μm方孔篩的篩余量≤5%;71 μm方孔篩的篩余量≤2%。不得使用未到安定期和受潮結(jié)塊的水泥。

本工程原則上不使用外加劑，如必須使用需征得設(shè)計方同意。

3.4.3 漿液變換及水灰比

灌漿漿液的濃度應(yīng)由稀到濃，逐級變換。

1)當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，不得改變水灰比。

2)當(dāng)某一級漿液的注入量已達(dá)300 L以上或灌注時間已達(dá)1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或不顯著時，應(yīng)改濃一級。

3)當(dāng)注入率＞30 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

灌漿漿液水灰比為2∶1、1∶1、0.8∶1等 3 個比級，其中以1∶1為主要灌漿比級。在溶洞、溶隙、裂隙等地段使用0.8∶1的水灰比級為宜。

4)巖溶空腔灌漿:砂灰比按1∶1充分?jǐn)嚢韬缶哂懈吡鲬B(tài)、高合易性、高抗?jié)B性的水泥砂漿進(jìn)行灌注。

5)巖溶空腔內(nèi)灌注水泥砂漿時必須連續(xù)灌注直至達(dá)到要求，中途不得以任何理由間歇、停灌。

3.4.4 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔方法

1)自上而下分段灌注時，在設(shè)計壓力下，當(dāng)注入率≤0.4 L/min時，繼續(xù)灌注60 min，或者 ＞1 L/min時，繼續(xù)灌注90 min，灌漿可結(jié)束。

2)采用自上而下分段灌漿時，灌漿孔封孔應(yīng)采用“分段壓力灌漿封孔法”，封孔必須達(dá)到密實、不透水、與灌漿介質(zhì)形成整體。

4 帷幕與追蹤灌漿特殊情況處理

1)灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿、應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

2)為避免串漿，該工程實行鉆灌完一個孔后再開新孔的施工方法。

3)在無地下水流動的灌段灌漿過程中，原則上不使用速凝劑。

4)灌漿栓塞、管線、閘閥、機(jī)械、動力等安裝好后，灌漿前先灌300～400 L水或5∶1左右的稀漿，以檢查灌漿設(shè)備安裝的完好性及可靠性。

5)已完成灌漿或還在灌漿的地區(qū)，其附近30 m以內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)。必須進(jìn)行爆破作業(yè)，應(yīng)采取減震和防震措施，并應(yīng)征得設(shè)計或做特殊情況的處理后，方能進(jìn)行爆破作業(yè)。

6)灌漿段注入量大而難以結(jié)束時，可選用下列措施處理:①低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿;②灌注速凝漿液;③灌注混合漿液或膏狀漿液。

7)灌漿過程中如回漿變濃，可換用相同水灰比的新漿灌注，若效果不明顯，繼續(xù)灌注30 min，即可結(jié)束灌注，也不再進(jìn)行復(fù)灌。

8)灌漿孔段遇特殊情況，無論采用何種措施處理，其復(fù)灌前應(yīng)進(jìn)行掃孔，復(fù)灌后應(yīng)達(dá)到結(jié)束條件。

5 結(jié)語

綜上所述，坨寨電站在進(jìn)行左壩肩補充灌漿設(shè)計中，應(yīng)該充分考慮各種因素，對灌漿參數(shù)進(jìn)行合理的確定。坨寨左壩肩補充灌漿設(shè)計之后，對工程的安全和穩(wěn)定起到了非常重要的作用。

［1］張本華.關(guān)河水庫除險加固設(shè)計［J］.山西水利，2008(04):45-46.

［2］欒俊亮，羅強(qiáng)，李峙松.帷幕灌漿工程在處理壩肩繞滲中的應(yīng)用［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2002(02):67-68.

［3］李濤，郝學(xué)軍.西山灣水利樞紐左壩肩帷幕灌漿設(shè)計與施工［C］//中國水利學(xué)會地基與基礎(chǔ)工業(yè)專業(yè)委員會.2004年學(xué)術(shù)會議論文集:2004水利水電地基與基礎(chǔ)工程技術(shù).北京:中國水利學(xué)會地基與基礎(chǔ)工業(yè)專業(yè)委員會，2004:90-91.

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1007-7596(2014)05-0054-03

2013-11-05

安尊鵬(1975-)，男，土家族，貴州銅仁人，工程師，研究方向為水文及工程地質(zhì)勘察。