王強++陳釗++晉良海

摘要：海南瓊中抽水蓄能電站開挖尾水主洞時，遇斷層、巖脈、巖體風化影響，圍巖穩(wěn)定性差，規(guī)模較大的斷層多，斷層破碎帶膠結差，影響帶巖體較破碎，在洞壁與其它方向的結構面組合形成可能失穩(wěn)的楔形體，且構造部位的涌水量較大，洞室存在可能失穩(wěn)的隨機楔形體。為此，開展生產性試驗，了解工程區(qū)圍巖灌漿特性，檢驗洞室襯砌段固結灌漿措施的有效性；通過試驗選擇適宜的鉆孔施工設備或機具、施工方法和施工控制措施；以獲得合適的灌漿程序、高效的灌漿工藝以及合理的灌漿參數。結果表明，本次生產性固結灌漿試驗的技術參數是合理的，施工工藝是可行的，滲透性呂榮值滿足設計要求。

Abstract： During the excavation of the tailrace main tunnel of Hainan Qiongzhong pumped-storage power station， affected by faults， dykes and rock mass weathering， the surrounding rock stability is poor， there are many large scale faults， fault broken zone has poor cementing， a possible instability wedge is formed in the wall and the other direction of the structural plane， and the gushing water of the structural site is large. Therefore productive tests are carried out to understand the surrounding rock grouting characteristics of the project area， and test the effectiveness of grouting measures for lining section of tunnel. Appropriate drilling equipment or tools， construction methods and construction control measures are selected， to obtain suitable grouting procedure， efficient grouting process and reasonable grouting parameters. The results show that the technical parameters of the productive consolidation grouting test are reasonable， the construction technology is feasible and the permeability Lv Rong value meets the design requirements.

關鍵詞：海南瓊中抽水蓄能電站；尾水主洞；涌水；固結灌漿；生產性試驗

Key words： Hainan Qiongzhong pumped storage power plant；tail water main tunnel；water gushing；consolidation grouting；production test

中圖分類號：TV543 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0135-03

0 引言

瓊中抽水蓄能電站工程是二等大（2）型工程，主要承擔海南電力系統(tǒng)的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等任務。樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫等4部分組成。尾水隧洞開挖時受斷層、巖脈、巖體風化影響，圍巖穩(wěn)定性差；斷層破碎帶膠結差，影響帶巖體較破碎，斷層部位圍巖類別為Ⅳ類～Ⅴ類，不利于洞壁穩(wěn)定，易在洞壁與其它方向的結構面組合形成可能失穩(wěn)的楔形體，且構造部位的涌水量較大，洞室存在可能失穩(wěn)的隨機楔形體。因此，為提高和改善基巖物理力學性能，提高巖基的強度和整體性[1，2]，增強防滲效果，減少開挖深度，結合生產同步開展固結灌漿試驗，選擇適宜的鉆孔施工設備或機具、施工方法和施工控制措施，獲得合適的灌漿程序、高效的灌漿工藝以及合理的灌漿參數[3]，對尾水系統(tǒng)洞內襯砌段灌漿施工提供主要依據，并對后期系統(tǒng)固結灌漿施工起指導作用具有重要意義[4]。

1 固結灌漿試驗設計

1.1 試驗目的

試驗區(qū)選取在尾水主洞Ⅱ類～Ⅲ類圍巖和Ⅳ類～Ⅴ類圍巖區(qū)域。本次灌漿試驗擬結合生產同步實施，其試驗的主要目的包括[5-7]：

①了解工程區(qū)圍巖灌漿特性，檢驗洞室襯砌段固結灌漿措施的有效性；

②通過試驗選擇適宜的鉆孔施工設備或機具、施工方法和施工控制措施；

③通過試驗獲得合適的灌漿程序、高效的灌漿工藝以及合理的灌漿參數；

④通過試驗發(fā)現及解決可能遇到的其它施工問題。

1.2 灌漿試驗設計

根據尾水主洞混凝土襯砌的進度，結合固結灌漿施工的具體情況及地質情況，決定固結灌漿試驗部位選取在尾水主洞樁號為：尾1+044.316～尾1+034.316范圍內試驗?？孜徊贾靡妶D1。

1.3 技術要求

執(zhí)行 DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》、設計下發(fā)的《尾水主洞結構圖布置圖（1/6～6/6）》、《海南瓊中抽水蓄能電站主體工程灌漿施工技術要求》、監(jiān)理工程師批準的《海南瓊中抽水蓄能電站C4標尾水主洞固結灌漿生產性試驗大綱》及其他相關技術要求。

1.4 工作程序

試驗孔施工次序：環(huán)間分序、環(huán)內加密的原則進行。

施工程序為：安裝抬動觀測裝置→鉆孔→沖洗（壓水）、灌漿→封孔→灌后檢查孔鉆孔、灌后壓水→灌后檢查孔灌漿及封孔→試驗資料分析、提交試驗報告。

2 固結灌漿試驗施工

2.1 抬動觀測裝置

為確保在灌漿過程中避免出現混凝土及深層基巖抬動，在試驗區(qū)安裝1個抬動觀測裝置，孔深為見基巖6.0m。其安裝結構如圖2。

2.2 鉆孔

鉆孔采用YT-28型風動鉆機和孔徑為φ50mm的潛孔鉆?？咨顬樯钊牖鶐r6.0m，一次性鉆至孔底。鉆孔位置偏差不大于10cm，孔深偏差控制在±20cm。鉆孔保證孔向垂直于砼面，嚴格控制孔斜，采用水平尺控制孔斜。

2.3 灌漿材料

采用業(yè)主指定的華潤水泥有限公司普通硅酸鹽水泥，水泥標號為P.O42.5，其細度為通過80um方孔篩的篩余量小于5%。

2.4 裂隙沖洗和壓水試驗

各孔段灌漿前進行裂隙沖洗，至回水澄清為止。為獲得灌前尾水主洞巖石的透水率參數，各孔段在灌漿前進行簡易壓水試驗，簡易壓水結合裂隙沖洗同時進行，壓力為0.40MPa，壓水時間為20min，每5min記錄一次流量，以最終流量計算該段的透水率。

2.5 灌漿

2.5.1 試驗孔布置方案、灌漿壓力及水灰比

試驗區(qū)孔位布置：按間排距2.0m*2.0m布置，每環(huán)14個灌漿孔，孔深6.0m，孔向垂直于巖石表面，沿洞周呈發(fā)射狀布置，奇偶環(huán)呈梅花形布置。

灌漿壓力：Ⅰ序孔0.5MPa、Ⅱ序孔0.5MPa。

水灰比選擇：依次采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個比級由稀到濃進行灌漿。

2.5.2 灌漿方法及程序

①采用一次循環(huán)式灌漿，孔深入巖6.0m，用HT-Ⅳ型灌漿自動記錄儀進行記錄，用Φ25PVC管作射漿管，射漿管距孔底不大于50cm。

②漿液比級由稀至濃，逐級變換。當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)上升時，不得改變水灰比。

③漿液變換標準當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級水灰比漿液灌注。當注入率大于30L/min且注入量達300L以上時，可根據具體情況越級變濃。當孔口灌漿壓力小于0.1MPa時或漿液大量外漏時，可直接灌注0.5：1水泥漿液。越級變濃至0.5：1以后，漿液注入率若仍然無明顯變化，則采取限流或間隙灌漿措施。

④灌漿結束標準。在規(guī)定壓力下，注入率不大于1.0L/min時，連續(xù)灌注30min，結束灌漿。

⑤封孔。采用“全孔灌漿封孔法”進行封孔。封孔漿液為0.5：1水泥漿液。對于“全孔灌漿封孔法”其灌漿壓力為設計灌漿壓力，持續(xù)時間為30min。對于孔內漿液凝固后在灌漿孔上部的空腔，采用干硬性水泥砂漿或濃稠水泥漿封填密實。

2.6 質量檢查

①固結灌漿質量檢查采用灌前灌后巖體波速和檢查孔壓水試驗相結合的方法進行綜合評定[8]。

②用巖體波速法進行質量檢查時，檢查工作宜在該部位灌漿結束14天后進行，檢查孔的數量及孔位的布置由監(jiān)理工程師指定。

③固結灌漿質量檢查壓水試驗合格標準為透水率q≤3Lu。

④檢查孔巖體波速測試結束后，按正常灌漿孔要求進行灌漿和封孔。

3 固結灌漿試驗成果分析

3.1 壓水資料分析

尾水主洞Ⅳ類～Ⅴ類圍巖試驗區(qū)灌前簡易壓水試驗成果分析統(tǒng)計見圖3。

從灌前透水率分布區(qū)間情況看，I、II序孔中均無透水率<1Lu的段次，表明該部位巖層較破碎，巖體的完整性較差。I序孔透水率>50Lu的段次占5.7%，II序孔透水率>50Lu的段次占2.9%，表明試驗區(qū)個別部位有很大的裂隙及破碎巖石。

從灌前簡易壓水的透水率對比情況看，隨灌序的增加，各次序的透水率值分布上遵循遞減的規(guī)律。灌漿孔中巖體透水率<5.0Lu的頻率，I序孔為77.1%，II序孔為94.3%，說明隨著灌漿次序的增進，地層逐漸被灌注密實，地層的透水性得到明顯的改善。

根據試驗區(qū)灌漿成果分析及灌后檢查孔試驗檢測，試驗區(qū)共布置4個檢查孔，透水率分別為0.66、0.82、1.27、1.12，檢查孔壓水符合小于3Lu要求。說明該試驗部位固結灌漿效果是顯著的，達到了相應的質量標準。

3.2 灌漿資料分析

試驗區(qū)自2016年9月18日灌漿以來，截止10月10日，共計完成灌漿420m，灌漿水泥16.1t。單位注入量與灌漿次序關系見圖4。

從單位注入量的統(tǒng)計情況看，隨灌序的增加，各次序的單位注入量值分布上遵循遞減的規(guī)律。灌漿孔中單位注入量<10kg/m的頻率，I序孔為11.4%，II序孔為60.0%，說明隨著灌漿次序的增進，地層逐漸被灌注密實，地層的滲透性得到明顯的改善。

從單位注入量均值的對比情況看，隨灌序的增進，試區(qū)各次序孔的單位注入量呈現明顯的遞減規(guī)律。I序孔單位注入量為46.1kg/m，II序孔單位注入量為30.6kg/m，II序孔比I序孔遞減33.6%。

從地層情況看，尾水主洞試驗區(qū)部分孔段巖石寬縫及大裂隙多，巖體卸荷裂隙比較發(fā)育，試驗區(qū)總平均注入量為33.7kg/m。

3.3 灌漿壓力與注入率及抬動關系分析

根據現場施工觀測情況及資料統(tǒng)計，從總體上看，除地質條件變化的影響因素外，隨著灌漿壓力的增大，灌漿注入率相應增大，但隨著壓力增大，試驗區(qū)個別孔段會出現一定范圍的抬動。在灌注Z2-8-5與Z2-8-9號孔時，壓力0.50MPa，注入流量20.0L/min時，發(fā)生抬動累計變化65μm，灌漿按0.5MPa正常屏漿結束。按現行施工工藝，依試驗大綱批復的0.5MPa壓力，在確保不發(fā)生破壞性抬動的情況下，能滿足該部位施工質量要求。

4 結論

①尾水主洞Ⅳ類～Ⅴ類圍巖固結灌漿采用分兩序，全孔一次性鉆孔，孔口卡塞循環(huán)式灌漿的施工方法是可行的，雖然有部分孔段因地質原因存在注灰量有一定的差異，但并沒影響整體灌漿效果。

②經灌后檢查孔壓水試驗檢測結果，壓水指標均滿足小于3Lu的技術要求，在施工工藝及施工流程相同的情況下，采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四個比級由稀到濃進行灌漿可滿足設計要求。

③試驗區(qū)灌漿改善了巖體裂隙發(fā)育及破碎巖石，提高了巖體的整體性和抗變形能力。結果表明，本次生產性固結灌漿試驗的技術參數是合理的，施工工藝是可行的，呂榮值滿足設計要求。

參考文獻：

[1]焦家訓，鄔美富，張玉莉.小天都電站隧洞無襯砌高壓固結灌漿試驗研究[J].人民長江，2005，34（04）：17-19.

[2]劉海濤，劉淼.響水澗抽水蓄能電站下水庫尾水隧洞固結灌漿試驗施工技術[J].水利水電技術，2015，46（05）：93-96.

[3]曾紀全，來結合，全海.溪洛渡水電站軟弱巖帶固結灌漿試驗效果檢測[J].巖石力學與工程學報，2001，20（S1）：1851-1857.

[4]寧德高，王興艷，苗延強.梨園水電站趾板固結灌漿試驗[J].水力發(fā)電，2015，41（05）：49-51.

[5]吳火兵，顏婉鴻.錦屏一級水電站f_5斷層水泥固結灌漿試驗[J].人民長江，2008，39（19）：70-71.

[6]謝華東，呂玲莉.錦屏二級水電站3#引水隧洞有蓋重防滲固結灌漿試驗[J].水利水電技術，2011，42（05）：97-99.

[7]劉濤.錦屏二級電站引水隧洞圍巖高壓固結灌漿試驗[J].人民長江，2013，44（09）：41-43.

[8]金良智，姚自友.呼和浩特抽水蓄能電站下水庫攔河壩固結灌漿試驗分析[J].水利水電技術，2013，44（05）：62-64.