周志建

（江西省水利水電建設(shè)有限公司，江西 南昌 330025）

1 概述

1.1 工程概況

Tendaho大壩位于亞的斯亞貝巴以東575 km的埃塞俄比亞大峽谷的中部，座落于AWASH河中下游的AFAR區(qū)，距NOKIA鎮(zhèn)5 km。大壩為粘土心墻壩，壩頂長(zhǎng) 412.00 m，壩頂寬 10.00 m，最大壩高 53.00 m，壩頂高程413.50 m；壩址處控制集雨面積 17 000 hm2，正常蓄水位 408.00 m，設(shè)計(jì)洪水位 410.40 m，水庫(kù)總庫(kù)容 18.6億m3。該水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼有防洪等綜合效益的大型水庫(kù)。工程主要建筑物有大壩、溢洪道、灌溉涵管等。

大壩于2005年冬動(dòng)工修建，2007年4月20日成功截流，2008年7月6日完成填筑。2008年8月28日導(dǎo)流洞封堵，大壩開始蓄水。蓄水期間，水位由高程396.00 m 提高至405.00 m，上升 9.00 m，接近設(shè)計(jì)洪水位，維持整個(gè)雨季，大壩左右岸出現(xiàn)不同程度的滲漏。因此，Tendaho大壩項(xiàng)目的技術(shù)專家組提出對(duì)大壩左右山體和左右岸壩肩采用帷幕灌漿處理。

Tendaho后續(xù)灌漿工程開始于2010年12月，并于2012年8月完成。設(shè)計(jì)工程量為鉆孔2 842 m，帷幕灌漿17 900 m，壓水試驗(yàn)456段。工程實(shí)際完成鉆孔25 407.04 m，帷幕灌漿20 596 m，壓水試驗(yàn)516段。

1.2 水文地質(zhì)條件

本區(qū)域內(nèi)降雨稀少，日照時(shí)間長(zhǎng)，氣溫高。主要降雨期為7～9月份，以陣雨為主。施工期間，基本不受雨季的影響。

1.3 工程地質(zhì)條件

區(qū)域內(nèi)為火山巖，地層呈水平狀，軟、硬巖層相互交替，自上而下分別為隱晶玄武巖、結(jié)塊(燒結(jié)體)、隱晶玄武巖、凝灰?guī)r、玄武巖等。

2 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

本文選擇有代表性的大壩右岸山體帷幕灌漿在設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢查等方面的內(nèi)容作歸納和總結(jié)。

帷幕灌漿按3排設(shè)置，孔距3 m，排距0.75 m，總孔數(shù)為150孔，帷幕灌漿孔孔深在6～48 m之間。第一排為垂直50孔，兩序施工；第二排為15°傾斜50孔，兩序施工。在第一排和第二排之間插入第三排孔，其為15°傾斜50孔，一序施工。

先導(dǎo)孔從第二排一序第四個(gè)孔開始，每隔21 m設(shè)置一個(gè)，共7個(gè)先導(dǎo)孔。其孔深要超過帷幕設(shè)計(jì)孔深6 m。

檢查孔按帷幕孔數(shù)不低于10%，并按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，共16個(gè)檢查孔。第一排垂直孔和第二排傾斜15°孔鉆灌結(jié)束之后，監(jiān)理要求第一排和第二排之間（即第三排）實(shí)施第一次檢查孔施工，數(shù)量為7個(gè)（檢查孔01～07），間隔為21 m，第三排的第07孔為檢查孔01。在完成檢查孔01～07的施工后，實(shí)施第三排傾斜15°孔鉆灌施工，鉆灌結(jié)束之后，在第三排軸線上實(shí)施第二次檢查孔施工，數(shù)量為 9個(gè)（檢查孔 08～16），間隔為 18 m，第一排二序01號(hào)孔與第三排軸線正交的位置為檢查孔08(孔位布置如圖1所示)。

帷幕灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)：透水率不大于5 Lu，各段合格率應(yīng)不小于90%，不合格試段的透水率不大于7.5 Lu，且不集中，即認(rèn)為灌漿質(zhì)量合格。

圖1 大壩右岸山體帷幕灌漿孔位布置

3 帷幕灌漿施工

3.1 帷幕灌漿施工工藝流程（圖2）

圖2 帷幕灌漿施工工藝流程

3.2 帷幕灌漿施工

3.2.1 灌漿孔孔位測(cè)量方法

按照設(shè)計(jì)灌漿孔孔位布置要求，對(duì)所有的灌漿孔進(jìn)行編號(hào)，然后使用全站儀測(cè)量確定所有灌漿孔的位置，并使用紅色油漆進(jìn)行灌漿孔位置的標(biāo)識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)編號(hào)。

3.2.2 鉆孔

采用油壓回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金剛石鉆頭鉆孔，孔位偏差不大于20 cm，孔斜率小于2%，孔徑130～75 mm，鉆孔孔深不小于設(shè)計(jì)孔深；鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)孔深后，用清水沖洗鉆孔，使其孔內(nèi)沉積物厚度不超過20 cm。

3.2.3 裂隙沖洗

帷幕灌漿孔在灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時(shí)止。沖洗壓力為灌漿壓力的80%，且不大于1 MPa。

3.2.4 灌漿

灌漿材料為標(biāo)號(hào)42.5 MPa的普通硅酸鹽水泥，灌漿均采用自上而下分段灌漿，其水灰比由稀至濃逐級(jí)變換，采用3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1等比級(jí)，灌漿壓力控制情況見表1和表2。灌漿壓力控制原則如下：

（1）如果灌漿段注入量在35～60 L/min和壓力在0～1/3最大壓力10～15 min保持不變，建議調(diào)整到更濃的漿液，采用逐級(jí)變濃的原則。如果在短時(shí)間內(nèi)觀察到壓力增大，回漿管有回漿，維持同樣的配合比注入。

表1 灌漿壓力控制原則

表2 灌漿壓力表最大壓力控制原則

（2）如果灌漿段注入量在34～25 L/min時(shí)，壓力控制在2/3最大壓力。

（3）如果灌漿段注入量在25 L/min以下時(shí)，壓力控制為灌漿段最大壓力，注入時(shí)間如果超過25～30 min表示此灌漿段灌漿未結(jié)束，待干24 h后，重復(fù)灌漿直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)方可進(jìn)行下一階段灌漿作業(yè)。

（4）最大注入量不能超過0壓力下60 L/m。

（5）為了避免地縫表面漏漿、水力壓裂和非常大的注入量，可采取灌砂漿、降低灌漿壓力、使用灌漿添加劑、間歇灌漿等，這取決于遇到的地質(zhì)條件。

3.2.5 漿液變換原則

當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不改變水灰比；當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)330 L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，則改濃一級(jí)水灰比；當(dāng)注入率大于30 L/min，在無(wú)串漿、漏漿情況下，壓力沒有升高、流量沒有減小或灌漿單耗超過400 kg/m時(shí)，可越級(jí)變濃；如果在注漿過程中壓力開始上升，漿液不應(yīng)進(jìn)一步變濃，注漿應(yīng)以使用的漿液持續(xù)到壓力接近該階段的最大值，然后漿液逐步變稀。

3.2.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定壓力下，10 min時(shí)段內(nèi)其吸收量少于20 L，即可認(rèn)為該階段已經(jīng)完成。

3.2.7 檢查孔壓水試驗(yàn)成果

第一排和第二排鉆灌結(jié)束之后，在兩排中間布置（01～07）7個(gè)檢查孔，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)詳見表3。

第三排鉆灌結(jié)束之后，在第三排軸線上進(jìn)行9個(gè)檢查孔（08～16）的壓水試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果詳見表4。

從表3可以看出，第一排和第二排帷幕孔鉆灌結(jié)束后，進(jìn)行的第一次檢查孔壓水結(jié)果顯示仍有透水率大于7.5 Lu的灌漿段，存在一定的可灌性。

從表4可以看出，在增加了第三排灌漿孔鉆灌結(jié)束后，第二次檢查孔壓水結(jié)果顯示各孔段壓水透水率均小于5 Lu，滿足設(shè)計(jì)透水率要求。

4 防滲帷幕灌漿效果綜合分析

依據(jù)Tendaho大壩灌漿項(xiàng)目已完成的帷幕灌漿和檢查孔壓水試驗(yàn)成果資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)和歸納，作出了如下分析：

4.1 單位注入量與孔序之間的關(guān)系分析

表3 01～07檢查孔壓水試驗(yàn)成果

表4 08～16檢查孔壓水試驗(yàn)成果

依據(jù)灌漿資料統(tǒng)計(jì)分析，其單位注入量與孔序關(guān)系分析詳見圖3及表5。

圖3 右岸山體各排孔序單位注入量直方圖

由圖3及表5可以看出，3排防滲灌漿段隨著孔序的不斷加密，單位注入量呈現(xiàn)出逐序減小的變化趨勢(shì)，符合一般灌漿規(guī)律，說明一序孔的可灌性較強(qiáng)，通過一序孔的灌漿二序孔的可灌性明顯減弱，灌漿效果明顯。

表5 單位注入量與孔排序關(guān)系

4.2 灌前灌后地層滲透性的比較

檢查孔壓水試驗(yàn)透水率與先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)透水率的比較分析見表6。

由表6可以看出，灌漿前代表原始地層的先導(dǎo)孔透水率小于5.0 Lu的段數(shù)累計(jì)頻率為4.3%，而灌后檢查孔透水率小于5.0 Lu區(qū)間內(nèi)的段數(shù)累計(jì)頻率為100%，經(jīng)灌漿后地層的滲透性顯著降低。代表原始地層的先導(dǎo)孔灌前透水率較大，存在裂隙及不穩(wěn)定層等漏水通道，經(jīng)過灌漿處理之后，檢查孔壓水試驗(yàn)成果透水率均小于5.0 Lu，表明灌漿效果明顯。

5 防滲帷幕灌漿評(píng)價(jià)

（1）通過對(duì)右岸山體帷幕灌漿資料進(jìn)行整編分析，其單位灌入量都呈現(xiàn)出隨孔序的增加而明顯遞減的變化趨勢(shì)，符合一般灌漿規(guī)律，說明帷幕灌漿效果明顯。

表6 檢查孔與先導(dǎo)孔壓水透水率的比較分析

（2）16個(gè)檢查孔共134段的壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，灌漿效果隨著帷幕灌漿孔排的增加，透水率從灌前的45.34 Lu 降到 6.38 Lu，再降到 2.93 Lu，最終結(jié)果均小于 5.0 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）檢查孔巖芯描述，水泥漿充滿巖石裂隙，結(jié)石明顯，說明灌漿有效范圍較大，帷幕灌漿整體防滲效果好。

通過對(duì)右岸山體帷幕灌漿資料整編分析、檢查孔的壓水試驗(yàn)和巖芯描述表明：帷幕灌漿的灌漿壓力、水灰比等參數(shù)的選擇合理；設(shè)計(jì)的排距、孔距以及孔的角度符合該地質(zhì)地層；施工工藝在技術(shù)上可行。

［1］SL62-94，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］江西省水利水電建設(shè)有限公司.埃塞俄比亞Tendaho施工總結(jié)報(bào)告［R］，2012.8.