汪　海，　孫 國 興，　姚　嬌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定　626001)

長河壩電站壩基深厚覆蓋層固結(jié)灌漿施工質(zhì)量控制

汪海，孫 國 興，姚嬌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：長河壩水電站大壩壩基覆蓋層中孤石分布普遍，河床具有架空結(jié)構(gòu)。介紹了長河壩水電站壩基深厚覆蓋層有蓋重固結(jié)灌漿的施工質(zhì)量控制工作，綜合分析了壩基固結(jié)灌漿質(zhì)量控制工作的特點及難點，總結(jié)了長河壩水電站壩基固結(jié)灌漿采取的質(zhì)量控制措施及取得的效果，通過加強施工過程控制，保證了工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：長河壩水電站；深厚覆蓋層；壩基固結(jié)灌漿；質(zhì)量控制

1工程概述

長河壩水電站系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫22級”中的第10級電站，上接猴子巖電站，下游為黃金坪電站。工程位于四川省甘孜藏族自治州康定縣大渡河上游支流金湯河以下約4～7km的大渡河干流河段。電站采用水庫大壩、首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)，電站總裝機容量2 600MW。大壩為礫石土直心墻堆石壩，最大壩高240m, 壩頂高程1 697m，壩底高程1 457m，總庫容10.75億m3。

2覆蓋層地質(zhì)特征

地質(zhì)勘探表明，壩區(qū)河床覆蓋層較深，厚度為60～70m，局部達79.3m。根據(jù)河床覆蓋層成層結(jié)構(gòu)特征和工程地質(zhì)特性，自下而上(由老至新)可分為3層：第①層為漂(塊)卵(碎)礫石層(fglQ3),第②層為含泥漂(塊)卵(碎)砂礫石層(alQ41),第③層為漂(塊)卵礫石層(alQ42),其中第②層中有透鏡狀砂層分布。

河床覆蓋層具多層結(jié)構(gòu)且夾有砂層。漂(塊)卵礫石層滲透系數(shù)K=8×10-2～2×10-1cm/s，局部具有架空結(jié)構(gòu)，埋深大，結(jié)構(gòu)為稍密～中密，具有較高的承載力和強透水性；砂層透水系數(shù)K=6.86×10-3cm/s,具中等透水性。漂(塊)卵礫石顆粒大小懸殊，結(jié)構(gòu)不均一，允許滲透坡降J=0.1～0.15，局部架空滲透坡體J=0.07；砂層允許滲透坡降J=0.2～0.25，滲透坡降較低，抗?jié)B穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生管涌破壞；河床覆蓋層顆粒粗大，局部架空明顯，除上、下游砂層為中 等透水外，粗粒層各層均具強透水性，局部架空部位透水性極不均勻。

3覆蓋層固結(jié)灌漿施工質(zhì)量控制

固結(jié)灌漿是加固壩基、提高壩基承載力、減小壩基不均勻沉降的主要措施，且灌漿工程又屬于隱蔽工程，其質(zhì)量好壞直接影響到水庫大壩的安全和效益的發(fā)揮。灌漿施工自身的特點決定了灌漿質(zhì)量強調(diào)的是灌漿實施全流程的質(zhì)量控制。長河壩水電站壩基覆蓋層固結(jié)灌漿范圍為高程1 457m心墻底面心墻范圍，固結(jié)灌漿頂高程為1 457m，深度為5m，局部加深至8m，灌漿蓋重為3m厚覆蓋層，灌漿平臺高程為1 460m。覆蓋層固結(jié)灌漿大面積采用沉管法灌漿工藝，在灌漿孔滿足設(shè)計孔深要求后，采用拔管法自下而上分段灌漿。

3.1施工質(zhì)量控制的難點及特點

長河壩水電站壩基覆蓋層固結(jié)灌漿從2012年9月22日正式啟動，截至2013年4月4日完成全部48個單元施工，其施工質(zhì)量控制難點、特點主要包含以下幾部分。

3.1.1覆蓋層孤石量大

在整個施工過程中，壩基覆蓋層主要存在灌漿段內(nèi)孤石塊徑大、硬度高且較為密集等地質(zhì)特征，其大塊孤石主要集中分布在地面高程以下6 ～9m部位。在前期施工中，孤石中跟管鉆進時握持力及阻力過大導(dǎo)致跟進困難，經(jīng)常出現(xiàn)卡埋管事故，從而使跟管拔起困難，施工效率較低。經(jīng)過不斷改進造孔方法，在后期施工中遇到大孤石時，先采用沖擊器鉆頭先行鉆孔、穿過孤石后再跟管鉆進，使孤石問題得到了很好地解決。

3.1.2固結(jié)灌漿與廊道施工相互干擾

為不影響廊道施工，先進行了廊道位置區(qū)域的壩基固結(jié)灌漿。該區(qū)域灌漿完成并經(jīng)檢查合格后進行了廊道基礎(chǔ)開挖，廊道施工時把心墻隔斷成上下兩部分，而且上下兩部分固結(jié)灌漿施工設(shè)備不能相互補給，加之廊道施工設(shè)備在灌漿區(qū)域穿行，從而給灌漿施工帶來了很大干擾。

3.2嚴(yán)格控制灌漿材料質(zhì)量

覆蓋層固結(jié)灌漿使用業(yè)主指定的峨勝牌P.O42.5水泥(其質(zhì)量符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定)，配合使用其他摻合料。施工現(xiàn)場嚴(yán)格控制鉆灌管材和原材料的質(zhì)量，確保進入現(xiàn)場的物資是符合工程要求的合格產(chǎn)品。不使用受潮結(jié)塊和出廠期超過3個月的水泥。定期對現(xiàn)場灌漿材料進行抽樣檢查，杜絕施工過程中使用不合格材料。采用單獨的灌漿用水供水系統(tǒng)，嚴(yán)格控制水中固體顆?；蚱渌s質(zhì)的含量。

3.3灌漿工藝質(zhì)量控制

3.3.1鉆孔

鉆孔孔位由測量人員放出主要控制點，再由現(xiàn)場技術(shù)人員按設(shè)計圖紙逐孔定位，質(zhì)檢員逐孔校核，最后由現(xiàn)場監(jiān)理人員復(fù)核。控制孔位偏差不大于10cm。對于受施工條件限制需調(diào)整的孔位，采用技術(shù)核定單的形式經(jīng)“四方”同意后實施。

長河壩水電站覆蓋層固結(jié)灌漿施工造孔采用全液壓套管鉆機一次性成孔，遇大孤石時，采用沖擊器鉆頭先進行鉆孔，穿過孤石后再跟管鉆進,鉆孔孔底偏斜率不大于2.5%。

3.3.2灌漿方法

覆蓋層固結(jié)灌漿分兩序進行施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，按分序加密原則進行。壩基固結(jié)灌漿孔深分為5m和8m兩種情況。5m深固結(jié)灌漿孔共分三段，分別為2m，2m，1m；8m深固結(jié)灌漿孔分四段，每段2m。在灌漿孔滿足設(shè)計孔深要求后，采用拔管法自下而上分段灌漿。具體灌漿工藝為“自下而上、孔內(nèi)循環(huán)”，壓力以灌漿孔回漿管路上的壓力表讀數(shù)中值為準(zhǔn)。通過試驗，灌漿漿液選擇單一比級水泥漿灌注，水灰比為0.5∶1。各段灌漿壓力見表1及表2。

3.3.3灌漿壓力與注入率控制

灌漿壓力以盡快達到設(shè)計值為原則，但吸漿量大時，應(yīng)限流分級升壓，在大注入率時應(yīng)嚴(yán)格控制升高速度，灌漿壓力與注入率關(guān)系見表1～3。

表1　5 m深覆蓋層固結(jié)灌漿壓力值表

表2　8 m深覆蓋層固結(jié)灌漿壓力值表

表3　灌漿壓力與注入率關(guān)系表

注：P為孔段最大設(shè)計灌漿壓力。

3.3.4特殊情況的處理

(1)灌漿過程中，如地表發(fā)生冒(漏)漿現(xiàn)象時，如冒漿量較小，不作專門處理，按正常灌漿方式灌注至結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；如冒漿量較大，采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等灌注方法進行處理，并根據(jù)情況采取嵌縫、地表封堵等方法處理。

(2)當(dāng)鉆孔穿過斷裂構(gòu)造發(fā)育帶發(fā)生塌孔、掉塊或集中滲漏時，立即停鉆，向質(zhì)檢及監(jiān)理人員反映，及時查明原因并采用縮短段長進行灌漿的方法進行處理。

(3)鉆灌過程中，如發(fā)現(xiàn)灌漿孔串通時，應(yīng)查明串通量和串通孔數(shù)、范圍，若串漿孔具備灌漿條件時，采用一孔一泵同時進行灌漿，否則，堵塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，鉆孔或灌漿。

(4)對于孔口有涌水的孔段，灌前應(yīng)測計涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，選用縮短段長，提高灌漿壓力、進行純壓式灌漿、屏漿、閉漿及待凝等措施。

(5)灌漿工作應(yīng)連續(xù)進行，當(dāng)因故中斷時，應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，恢復(fù)灌漿時使用開灌水灰比的漿液灌注；如注入率比中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注，如恢復(fù)灌漿后，注入較中斷前減少較多且在短時間內(nèi)停止吸漿，則采取掃孔重灌的措施處理或根據(jù)監(jiān)理人員的意見處理。

(6)遇注入率大、灌漿難以正常結(jié)束的孔段，應(yīng)暫停灌漿作業(yè)，對灌漿影響范圍內(nèi)的基礎(chǔ)進行徹底檢查，如有串通，采取措施后再恢復(fù)灌漿，灌漿時采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時摻加適量速凝劑。該段處理后應(yīng)待凝24 h，再重新掃孔、補灌。其灌漿資料應(yīng)及早報送監(jiān)理、設(shè)計，以便根據(jù)灌漿情況及該部位的地質(zhì)條件，分析、研究是否需進行補充鉆灌處理。

3.3.5灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)與封孔控制

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：①在規(guī)定的灌漿壓力下，注入率不大于2 L∕min時，延續(xù)灌注10 min即可結(jié)束；②當(dāng)邊排Ⅰ序孔水泥單位耗灰量達到4 t，其他孔達到2 t時，不管其是否有結(jié)束的趨勢都不再進行灌注，即可結(jié)束。

采用沉管法灌漿工藝，0.5∶1單一水灰比漿液灌注，灌漿封孔按以下原則進行：①全孔灌漿完成后，灌漿孔和檢查孔的封孔采用全孔灌漿法，用W∶C為0.4∶1的水泥漿純壓30 min，壓力為最大灌漿壓力。②全孔灌漿完成后，當(dāng)灌漿孔達不到規(guī)定的灌漿壓力時，用W∶C為0.4∶1的水泥漿將全孔注滿為準(zhǔn)。

4灌漿效果分析

長河壩水電站累計完成大壩基礎(chǔ)覆蓋層灌漿48個單元，3 238個灌漿孔，共計27 502 m。

根據(jù)《水利水電工程覆蓋層灌漿技術(shù)規(guī)范》(DL/T5267-2012)，大壩基礎(chǔ)覆蓋層固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查可采用鉆孔取芯及注水試驗、彈性波測試，并在必要的部位采用現(xiàn)場坑探進行檢查及檢查孔內(nèi)進行全景影像檢測。

檢查孔注水試驗要求其滲透系數(shù)K≤5×10-4cm/s，檢測孔段合格率不少于85%以上，檢測平均值不小于設(shè)計值，不合格孔段的滲透系數(shù)不超過設(shè)計規(guī)定的50%且不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格；灌后聲波測試要求縱波和橫波分別較灌前平均提高不低于40%和60%,且縱波波速不低于1 600 m/s，橫波波速不低于500 m/s。

固結(jié)灌漿鉆孔取芯和注水試驗在灌漿施工結(jié)束后7 d、彈性波及其他檢查在灌漿結(jié)束后28 d進行。本工程壩基固結(jié)灌漿完成后選擇了13個單元、36個孔進行注水試驗， 8個灌漿孔進行地震波檢測，檢查結(jié)果見表4、5。

表4　檢查孔注水試驗成果表

表5　覆蓋層固結(jié)灌漿部分單元灌后地震波檢測結(jié)果統(tǒng)計表

表5中縱波最大值為2 485m∕s，最小值為1 563m∕s，平均值為2 146.2m∕s；橫波最大值為911m∕s，最小值為493m∕s，平均值為699m∕s。

根據(jù)注水試驗及地震波檢測結(jié)果可以看出：壩基覆蓋層固結(jié)灌漿滿足設(shè)計要求。

5結(jié)語

長河壩水電站是大渡河梯級開發(fā)中的骨干電站，壩基地質(zhì)條件較特殊。壩基固結(jié)灌漿是基礎(chǔ)處理中的重要環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，將嚴(yán)重威脅大壩安全。通過對壩基覆蓋層灌漿施工的各個環(huán)節(jié)進行質(zhì)量控制，包括灌漿前通過灌漿試驗對灌漿參數(shù)逐步調(diào)整、優(yōu)化，對灌漿材料的質(zhì)量保證以及灌漿過程的嚴(yán)格監(jiān)控，使灌漿效果滿足設(shè)計要求、壩基的物理力學(xué)性能得以改善和加強，在一定程度上能夠有效防止大壩事故的發(fā)生，進而保證大壩及人民生命財產(chǎn)的安全。

汪海(1988-)，男，四川眉山人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

孫國興(1989-)，男，河南三門峽人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;

姚嬌(1984-)，女，河北廊坊人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

Quality Control for Thick Overburden Consolidation Grouting Construction in Dam Foundation

of Changheba Hydropower Station

WANG HaiSUN GuoxingYAO Jiao

(Changheba Construction Bureau of Sinohydro Engineering Bureau 5

Corporation, Kangding , Sichuan , 626001, China)

Abstract:Boulders are generally distributed in dam foundation overburden at Changheba hydropower station and riverbed has empty spaces. Construction quality control for thick overburden consolidation grouting in dam foundation of Changheba hydropower station is presented. Features and difficulties of dam foundation consolidation grouting quality control are comprehensively analyzed and taken measures and results are summarized . The improved construction process control ensures project quality.

Key words:Changheba hydropower station ; thick overburden ; dam foundation consolidation grouting; quality control

收稿日期:2015-05-05

文章編號:1001-2184(2015)03-0062-03

文獻標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV543;TV523

作者簡介: