張剛武，王天西，曾凡榮

(中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，成都，611130)

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錦屏二級水電站引水隧洞橫向通道封堵體灌漿施工

張剛武，王天西，曾凡榮

(中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，成都，611130)

錦屏二級水電站東端1#引水隧洞與2#引水隧洞間橫通道26個，2#引水隧洞與3號引水隧洞間橫通道15個。在橫通道封堵灌漿聯(lián)合驗收時，發(fā)現(xiàn)11條橫通道壓水試驗成果不滿足設計要求，在充水發(fā)電期間，東引1#施工支洞揭示了滲水現(xiàn)象。本文針對橫通道封堵體部位參數(shù)問題、過程中灌漿技術改進后取得的成果進行了研究和分析。

錦屏二級水電站 引水隧洞 橫向通道 封堵體 灌漿處理

1工程概況

錦屏二級水電站引水工程由四條長度為16.67km的引水隧洞組成，為了滿足施工階段交通、通風、排水等需要，1#引水隧洞與2#引水隧洞間有橫通道26個，2#引水隧洞與3#引水隧洞間有橫通道15個。這些橫通道，在施工完成后均要用混凝土封堵。為了封閉滲流通道、滿足充水發(fā)電后引水隧洞的滲漏標準，橫通道部位設置了回填灌漿、接縫灌漿、錐形固結灌漿及扇形固結灌漿等，其灌漿質量關系到引水隧洞的安全運行。

實心封堵體，從1#引水隧洞至2#引水隧洞依次施工接縫灌漿、錐形固結灌漿、錐形固結兼接縫灌漿。預留空心封堵體，從1#引水隧洞至2#引水隧洞依次施工接縫灌漿、錐形固結灌漿、扇形固結、錐形固結兼接縫灌漿。

接縫灌漿，孔深超過施工縫50cm，灌漿壓力2.0MPa，間排距2.0m×2.0m，梅花形布置。

斜交斷面錐形固結灌漿，大角度相交側270°范圍固結灌漿，孔深入巖3.5m/4.5m，灌漿壓力3.0MPa，共2環(huán)，每環(huán)9～10孔，錐形布置，小角度相交側90°范圍內不灌漿。

空心段扇形固結隨機布置，孔深入巖3.0m，灌漿壓力3.0MPa，每環(huán)12孔，扇形布置。

斜交斷面錐形固結兼接縫灌漿，大角度相交側270°范圍固結灌漿，孔深入巖3.5m/4.5m，灌漿壓力3.0MPa，共2環(huán)，每環(huán)9～10孔，錐形布置；小角度相交側90°范圍接縫灌漿；灌漿壓力3.0MPa，共2環(huán)，每環(huán)2～3孔，錐形布置。

2 橫向通道施工存在的問題

鑒于堵頭灌漿對引水隧洞一次充水成功、投產后安全運行的重要性，在按照上述參數(shù)完成施工后，與灌漿第三方及時進行質量聯(lián)檢，F(xiàn)D-2-16+449-2、FD-2-13+650-1、FD-2-12+820-1、FD-2-10+270-1、FD-2-9+931-1、FD-2-8+985-1，F(xiàn)D-2-8+559-1、FD-2-6+910-1、FD-2-6+244-1、FD-2-5+940-1、FD-2-5+500-1透水率在不同程度上超過設計要求。經分析，以下幾點是質量檢查不合格的主要原因：

(1)施工輔助通道斷面大，設計斷面尺寸從8m×7m到11.5m×9.0m，且不同程度上的超挖造成實際斷面尺寸更大，2環(huán)傘形固結灌漿孔在孔底發(fā)散距離較大；

(2)由于錐形固結灌漿孔操作空間有限，采用小型鉆機鉆孔，開孔前在孔位處人工鑿坑開孔，但由于錐形孔需同時控制鉆孔孔位、傾角和方位角，實際操作難度極大。鉆孔在穿過混凝土進入基巖時，角度將再次微小改變，難以滿足設計精度的排距和孔底間距，形成有效的閉合圓環(huán)狀固結圈；

(3)受鉆孔精度影響，質量檢查孔局部距固結圈較近或未進入固結圈，導致壓水試驗透水率偏大。

3 橫向通道封堵體灌漿技術

3.1 封堵體回填、接縫灌漿新技術

采用預埋鐵管灌漿工藝的缺點：在鉆爆法施工洞段，巖石面曲折，預埋鐵管的支管只能在間隔一定距離布置，難以完全貼合基巖面；預埋鐵管剛度較大，混凝土澆筑過程容易被折斷，封閉不好時，容易堵管，影響回填灌漿質量。

為更高效優(yōu)質推動封堵體回填灌漿、接縫灌漿施工，積極開展了新技術、新材料應用調研。目前，在國內外多個水電站回填灌漿中，成功應用捷特G300型可重復灌漿管，具有全斷面、可重復灌漿、安裝簡便的優(yōu)越特性。封堵體回填灌漿預埋四組捷特G300型可重復灌漿管，較埋鐵管灌漿工藝增加一組頂拱排氣管路，增強了灌區(qū)的暢通性。預留空心封堵體空心廊道頂部回填灌漿預埋三組捷特G300型可重復灌漿管，實心封堵體接縫灌漿預埋兩組橫向、一組弧形捷特G300型可重復灌漿管；預留空心封堵體接縫灌漿預埋兩組豎向、一組弧形捷特G300型可重復灌漿管；預留空心封堵體空心廊道兩側接縫灌漿各預埋兩組捷特G300型可重復灌漿管。

(a)回填灌漿典型斷面；(b)接縫灌漿典型斷面

捷特G300型可重復灌漿管體直接與基面、混凝土面緊密接觸，灌漿時漿液可壓縮發(fā)泡材料并均勻地注入混凝土與基面之間的縫隙中，具有線狀出漿、排氣、不倒流、可重復灌漿、灌漿密實效果好等優(yōu)點。采用捷特G300型可重復灌漿管進行封堵體回填、接縫灌漿后，東端1#、2#引水隧洞充水發(fā)電期間，封堵體回填、接縫位置未出現(xiàn)任何滲漏情況，封堵效果較好。同時，其安裝簡便，在工期極其緊張的情況下確保了回填、接縫灌漿施工進度，解放了勞動力資源。

3.2 封堵體錐形灌漿加密技術

為預防引水隧洞發(fā)電期間水流通過橫通道封堵體外滲，保證引水隧洞長期運行安全，在原錐形固結灌漿孔內外環(huán)間增加一環(huán)化學灌漿孔，在原錐形固結灌漿孔內外環(huán)之間增加布置1環(huán)灌漿孔(共12個)，孔深10+以西入巖4m，10+以東入巖8.5m，孔向與通道截面成50°夾角。具體布置見圖2。

圖2 增加化學灌漿典型斷面

水泥灌漿采用普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級不應低于42.5MPa；化學灌漿采用丙烯酸鹽。每個孔灌漿前均要進行壓水試驗，當透水率大于或等于2Lu時，先進行水泥灌漿，再進行化學灌漿；當透水率小于2Lu時，直接進行化學灌漿?？咨钊霂r4m、8.5m的孔均全孔一次性灌注。水泥灌漿灌漿壓力3.0MPa；化學灌漿灌漿壓力2.0MPa。采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1共五個比級，開灌水灰比為3∶1。水泥灌漿結束標準：在設計規(guī)定的灌漿壓力下，該段吸漿量不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min，即可結束?；瘜W灌漿結束標準：在最大灌漿壓力下，注入率不大于0.01kg/min，繼續(xù)灌注30min或達到膠凝時間，即可結束。

化學灌漿結束后，采用0.5∶1水泥漿置換孔內化學漿液，然后“全孔灌漿封孔法”進行封孔，封孔時間不少于30min，孔口空余部分采用干縮塑性砂漿人工封填搗實抹平，干縮塑性砂漿抗壓強度不小于25MPa。

2#引水隧洞靠3#洞側12個橫通道增加了化學灌漿，2#引水隧洞充水保壓表明，橫通道無滲漏，化學灌漿效果良好。

3.3 東引1#施工支洞鋼襯接觸灌漿技術

3.3.1進人門情況

錦屏二級水電站東端2#引水隧洞進人門，位于東引1#施工支洞內，布置有鋼襯，底部高程為1566.34m。進人門鋼襯段斷面為矩形，為水平直段，斷面凈尺寸4.0m(寬)×3.2m(高)，長度10m。鋼襯由頂襯、側襯和底襯組成，壁厚16mm，鋼襯外壁設有縱、橫向加強肋板，板厚為16mm，鋼襯及肋板材質采用Q345R鋼板。如果采用鉆孔接觸灌漿施工工藝，受到交通影響，作業(yè)難度較大，同時會影響到隧洞內的尾期施工。采用捷特G300型可重復灌漿管進行接觸灌漿，就可以避免鉆孔，確保交通通暢。

3.3.2 接觸灌漿埋管工藝

根據(jù)引水隧洞進人門鋼襯結構，底襯布置4趟管路，兩邊2趟埋管利用底襯橫向加勁肋串漿孔引埋，中間2趟埋管中心線距施工支洞距離為200mm。為了避開振搗孔，中間兩趟在橫肋上切割串漿孔，新增串漿孔尺寸為φ160mm半圓孔。

鋼襯接觸灌漿預埋采用捷特G300型可重復灌漿管沿接觸面埋設，進漿管采用φ38mm可重復灌漿管(捷特G300型)，回漿(排氣)管采用φ25mmPE管，灌漿管從橫肋上的φ160mm半圓竄漿孔、穿管孔穿過，用專用固定卡緊貼固定在鋼襯外壁。灌漿管安裝完成后，在管口做好保護，并按照管路編號做出醒目標記。

3.3.3 鋼襯接觸灌漿施工

引水隧洞進人門鋼襯接觸灌漿底襯，應該先中間、后兩邊進行施灌；系統(tǒng)相互串通、回漿濃度相同時，可并聯(lián)系統(tǒng)灌注；灌漿時注入水灰比為0.5∶1的水泥漿(摻加6%～8%的減水劑)，灌漿壓力為0.2MPa。為了防止灌漿過程中有害的抬動變形發(fā)生，必須嚴格控制灌漿壓力，做好有效的預防措施。灌漿進漿管、回漿管孔口安裝0.5MPa壓力表，便于灌漿過程中壓力觀測，進漿管上安裝0.25MPa泄壓閥，在灌漿壓力達到0.25MPa時，自動泄去灌漿壓力。

當達到設計壓力后，灌漿孔停止吸漿，并繼續(xù)灌注5min即可結束灌漿。停止灌漿后，將可重復灌漿管內的漿液用大流量無壓水(或水壓小于灌漿壓力)沖洗干凈，以備下次灌漿(每次注漿完畢之后立即清理，可進行多次重復灌漿)。

3.4 對穿孔、預埋管回填技術

橫通道在引水隧洞灌漿施工后期要依次進行封堵，滿足交通部分的橫通道預留空心廊道或者過人通道，其余采用實心封堵。在隧洞施工階段有部分制漿站、變壓器等臨建布置在橫通道內，為了不影響洞內剩余灌漿項目施工，橫穿橫通道內水管、漿管、電纜等臨建設施，采取了防護措施后被澆筑在混凝土內。這些管路在后期采用傳統(tǒng)工藝封堵時，充水后會沿著管壁形成滲漏通道，造成隧洞充水后滲漏指標不滿足設計要求，同時長期滲水會對混凝土造成不同程度的破壞。

為了解決預埋管路(對穿孔)在封堵后的滲漏問題，錦屏工程在預埋管路回填時采用了兩端鋼板的工藝。在對應區(qū)域的灌漿工作全部結束后，清除孔內埋管、雜物，再采用壓力水對全孔進行孔壁沖洗。灌漿前，所有預埋管路(對穿孔)在2#洞側鑿槽，焊5mm厚的鋼板，后采用0.38∶1∶1(水∶砂∶水泥)干縮塑性砂漿抹壓與混凝土面齊平。灌漿采用0.5∶1純水泥漿液，壓力0.5MPa?；靥罘舛陆Y束后，在3#洞側焊5mm厚的鋼板。

4 橫向通道滲水處理技術

4.1FD-2-5+500-1橫通道堵水灌漿技術

4.1.1 出水情況

FD-2-5+500-1橫通道2#引水隧洞側結構設計為先澆筑空心體，中間預留空心廊道，后進行空心廊道回填。2013年7月以來，F(xiàn)D-2-5+500-1靠2#引水隧洞一側封堵體混凝土出現(xiàn)涌水，經過現(xiàn)場測量，最大涌水流量約為12L/s。根據(jù)對涌水部位的長期觀測，結合2#引水隧洞橫通道周圍系統(tǒng)固結灌漿檢查效果，可以判斷涌水形成原因：進入雨季以來，隨著雨水量的增加，地下水流量和壓力增大，通過混凝土缺陷通道，沿著空心廊道封堵體與橫通道封堵體新老混凝土層間縫涌出。為確保2#引水隧洞長期安全運行，故對引FD-2-5+500-1封堵體2#引水隧洞側出水部位進行封堵灌漿。

4.1.2 堵水灌漿技術

在封堵體頂拱部位沿封堵體混凝土與基巖面進行環(huán)狀布孔，孔位與傘型固結孔錯開，由混凝土面斜向鉆入基巖。孔深為入巖6m，分2段進行灌漿，0～2m段灌漿壓力3MPa，2m～6m段灌漿壓力6MPa。

灌漿材料主要采用純水泥漿和水泥-ch聚丙烯酰胺雙液材料，灌漿前各出水孔須進行涌水流量及壓力測定，采用自深而淺分段循環(huán)式卡塞灌漿法。灌漿水灰比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1三個比級，開灌水灰比采用2∶1，漿液濃度由稀到濃逐級變換。鉆孔沖洗過程中如果發(fā)現(xiàn)串漿、冒漿現(xiàn)象或壓水透水率較大時，可直接采用0.5∶1的濃漿灌注，并采用降壓、限流、間歇灌漿等措施，再無效時則可采用加入3%～10%的堵水灌漿專用液進行雙液灌注。灌注純水水泥漿時，在設計規(guī)定的灌漿壓力下，吸漿量不大于1L/min，繼續(xù)灌注20min，即可結束。灌注雙液漿液時，在設計規(guī)定的灌漿壓力下，吸漿量不大于1L/min，即可結束。

FD-2-5+500-1橫通道堵水灌漿施工后進行了表觀驗收，出水點封堵情況較好，殘余滲漏水總量0.2L/s，單點集中出水點0.05L/s。堵水灌漿后殘余滲漏水總量和單點集中出水點量兩項指標均滿足設計要求。

4.2FD-3-16+449-1封堵體滲水處理技術

4.2.1 滲水情況

東引1#施工支洞FD-2-16+449-1封堵體，堵頭部位右側腰線和頂拱目前存在滲水現(xiàn)象。其中，封堵體右邊墻腰線部位，滲水流量在(2～5)L/min，滲水壓力0.5MPa～1.0Mpa。根據(jù)長期對滲水流量的觀察，滲水流量和壓力相對穩(wěn)定，結合襯砌后的固結灌漿、實心段的傘(錐)形固結灌漿和空心段的環(huán)狀固結灌漿效果評價，可以初步判斷滲水不是山體的滲水。形成滲漏原因主要為：由于1#引水隧洞充水發(fā)電，回填灌漿和接縫灌漿提前進行了施工，待混凝土收縮后，在襯砌混凝土和封堵體之間形成收縮縫，從而形成滲漏通道。考慮到1#引水隧洞已經充水發(fā)電，長時間的滲水對封堵體和工程永久運行造成不良影響，故對封堵體接縫部位進行全斷面的化學灌漿處理。

4.2.2 滲水處理技術

FD-2-16+449-1封堵體長度28.62m，化學灌漿范圍在堵頭段以內5m左右，對滲水點先用聚氨酯進行灌漿施工，控制下一步金沙漿灌漿的擴散距離，灌漿孔布置在滲水較明顯的部位。

灌漿孔從底板向上1m的位置開始布設，沿堵頭段施工縫每隔2m布設一個灌漿孔，第一排灌漿孔布設在堵頭上，穿過縫面的位置距堵頭2m，第二排灌漿孔布設在第一排灌漿孔的中間，穿過縫面的位置距堵頭3m。

針對該部位的滲水情況，采用金沙漿灌漿材料A∶B=1∶0.12主灌漿、A∶B=1∶0.2速凝漿(主要用于滲水量大的部位、灌漿結束后的封孔灌漿)。金沙漿各配比操作性能見表1。

表1 金沙漿各配比操作性能統(tǒng)計

灌漿施工前進行滲水流量和壓力的測試，灌漿壓力要大于滲水壓力1.0MPa～1.5MPa。灌漿壓力先小后大，進漿宜緩慢，不應急促，采用分級升壓方式，逐級升壓至設計灌漿壓力，騎縫孔返漿為止，分級升壓速度為0.2MPa/30min。在最大灌漿壓力下，注入率不大于0.01kg/min，繼續(xù)灌注30min或達到膠凝時間，即可結束。

FD-3-16+449-1封堵體進行化學灌漿處理后、堵頭表面應干燥、無滲出物。

5 結語

錦屏二級水電站東端1#、2#引水隧洞工程，在橫通道封堵體灌漿方面通過采用回填、接縫灌漿新技術、錐形固結灌漿加密、預埋管加焊雙堵板技術等，保證了橫通道回填灌漿、接縫灌漿、錐形固結灌漿的灌漿質量。采用改進技術后，在隧洞充水發(fā)電期間未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。同時在橫通道封涌水、滲水的封堵灌漿方面，通過采用水泥-ch聚丙烯酰胺雙液材料、金沙漿工藝，取得了較好的成果。

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2095-1809(2015)05-0093-05

張剛武(1974-)，男，四川德陽人，武漢地質學院，大學本科，中國水電第七工程局有限公司成都水電建設工程有限公司，項目副經理，工程師，從事水力水電施工技術管理工作。

王天西(1985-)，男，河南平頂山人，四川交通職業(yè)技術學院，大學專科，中國水電第七工程局有限公司成都水電建設工程有限公司，主任，助理工程師，從事水力水電施工技術管理工作。

曾凡榮(1983-)，男，四川德陽人，西昌學院，大學本科，中國水電第七工程局有限公司成都水電建設工程有限公司，助理工程師，從事水力水電施工技術管理工作。