林 志 旺

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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淺談某抽水蓄能電站上水庫壩基斷層處理方案

林 志 旺

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

某抽水蓄能電站上水庫壩基F1斷層地質(zhì)條件復(fù)雜，無論原招標地質(zhì)資料，還是施工前的補充勘探，均認為該處存在較大的滲漏問題，需采取一定的防滲措施。原設(shè)計方案為截滲墻，但施工單位根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工難度，提出了帷幕灌漿處理方案。水庫蓄水后防滲效果良好。對施工過程進行了闡述，可為類似工程提供施工技術(shù)參考。

壩基；斷層處理；帷幕灌漿；抽水蓄能電站

1 概 述

某抽水蓄能電站上水庫坐落于浮山花崗巖侵入體上，巖性主要為花崗巖及閃長玢巖巖脈。庫區(qū)構(gòu)造主要為斷層及節(jié)理裂隙，F(xiàn)1斷層屬北北西向斷層(NW345°～360°SW∠80°～85°)，為電站上水庫規(guī)模最大的斷層，由南埡口貫穿整個庫區(qū)經(jīng)北埡口延伸至庫外。北埡口處斷層寬1～2.4 m，上盤影響帶寬3.5～10.2 m，下 盤 影 響 帶 寬

1.5 m，南埡口處由數(shù)條破裂面組成，包括影響帶寬3～5 m，裂面之間有較完整的巖塊，裂隙發(fā)育成組性較強，相互切割，一般切割間距為0.3～2 m，局部可見裂隙密集帶，對巖體的整體完整性有影響。斷層帶內(nèi)充填角礫巖、碎裂巖，膠結(jié)一般。下盤充填閃長玢巖巖脈及2～5 cm厚的次生泥，巖脈呈黃色，全風(fēng)化，夾泥呈灰色，受其影響，兩側(cè)巖石呈全～強風(fēng)化，強度低，影響帶寬7 m。為確保壩基穩(wěn)定及庫區(qū)防滲，需對F1斷層進行防滲處理。

2 壩基斷層處理方案的確定

壩基斷層開挖至172 m高程時，根據(jù)補充勘探孔資料：斷層破碎帶巖芯破碎，斷層影響帶160 m高程以上巖石完整性較差，透水率達到15 Lu，水庫蓄水后仍有50 m的水頭差，F(xiàn)1斷層及上盤節(jié)理發(fā)育區(qū)仍將是最主要的滲透途徑，產(chǎn)生滲透破壞的可能性仍然存在，防滲處理宜以斷層斷裂面附近為重點。

原設(shè)計壩基斷層處理采取截滲墻，截滲墻槽寬1 m，槽深10 m，槽挖情況如圖1所示。槽挖由測量人員放出截滲墻槽挖的邊線，考慮到斷層部位手風(fēng)鉆鉆孔存在卡鉆、難以成孔的風(fēng)險而采用高風(fēng)壓鉆機沿開口線打預(yù)裂孔，周邊預(yù)裂采取一次爆破，且主爆分兩層(5 m)進行。開挖料先用長臂反鏟甩至上游176.5 m高程平臺，再用反鏟裝20 t自卸汽車運至庫區(qū)棄渣場。截滲墻方案存在很大的施工難度且費用較高。

在保證防滲效果的情況下，為減小施工難度、降低施工成本，施工單位提出了優(yōu)化設(shè)計方案。根據(jù)壩基斷層處理專題會意見，為加快施工進度，節(jié)約資源投入，對F1壩基斷層處理進行了優(yōu)化，將原基礎(chǔ)處理截滲墻方案取消，在原設(shè)計帷幕線上下游各增加一排帷幕灌漿。

3 帷幕灌漿設(shè)計

因F1斷層影響帶寬，為保證防滲效果，布置了4排帷幕灌漿孔，主帷幕孔深為32 m，加強帷幕、副帷幕為主帷幕孔深的0.6倍，排距為1.5 m，孔距為沿中心線2 m，灌漿孔分Ⅰ、Ⅱ序孔，灌后質(zhì)量檢查采取“五點法”壓水試驗，合格標準為透水率q≤1 Lu，壓水試驗孔需提取巖芯，按取芯次序統(tǒng)一編號，填牌裝箱，繪制鉆孔柱狀圖并進行巖芯描述，巖芯采取率必須≥85%。

4 帷幕灌漿施工

4.1 施工程序

F1斷層加強帷幕先施工邊排加強帷幕孔，再施工副帷幕，最后施工主帷幕(圖2)。

帷幕灌漿總體施工程序為：施工準備→測量放點→抬動觀測孔→先導(dǎo)孔→加強帷幕Ⅰ序孔→加強帷幕II序孔→副帷幕Ⅰ序孔→副帷幕II序孔→主帷幕Ⅰ序孔→主帷幕II序孔→檢查孔→清面撤鉆。

圖1 截滲墻槽挖及外運示意圖

圖2 帷幕灌漿孔位示意圖

單孔施工程序為：測量放點→鋪設(shè)鉆機固定系統(tǒng)→鉆機就位固定、角度校核→鉆進第一段→第一段洗孔及壓水→第一段灌漿→第一段埋管及待凝→鉆進第二段→第二段洗孔及壓水→第二段灌漿→鉆灌以下各段→終孔、封孔。

4.2 施工工藝

帷幕灌漿采用孔口封閉、自上而下分段鉆灌、孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法。帷幕灌漿段長5 m，終孔段長不大于8 m。混凝土趾板與基巖的接觸段先行單獨灌漿、埋管并進行待凝，接觸段長度為2 m。

帷幕灌漿孔采用XY-2型地質(zhì)鉆機配金剛石鉆頭自上而下分段鉆進，孔徑為75 mm，取芯孔及質(zhì)量檢查孔孔徑為91 mm。灌漿孔開孔孔位按施工圖紙要求進行，開孔孔位與設(shè)計孔位的偏差不大于10 cm。在鉆孔過程中，20 m以后每鉆完10 m使用測斜儀測斜，測斜按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5148-2001)執(zhí)行。

鉆孔完成后，用導(dǎo)管通入大流量水流從孔底向孔外沖洗。裂隙沖洗壓力采用灌漿壓力的80%，壓力超過1 MPa時則采用1 MPa。裂隙沖洗至回水澄清后10 min結(jié)束，且總的沖洗時間不少于20 min，孔底殘渣不超過20 cm。遇鄰近孔正在灌漿或灌漿結(jié)束不足24 h時，不得進行裂隙沖洗。沖洗后該孔段立即進行灌漿；因故中斷超過24 h時，灌漿前重新沖洗。

壓水試驗在鉆孔及裂隙沖洗后進行。先導(dǎo)孔和檢查孔采用五點法壓水，其余孔做簡易壓水試驗。壓水按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5148-2001)附錄A執(zhí)行。簡易壓水試驗的段長與灌漿段長一致，壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa。

帷幕灌漿采用孔口封閉、自上而下分段鉆灌、孔內(nèi)循環(huán)、不待凝灌漿法。所有鉆孔均需鑲注孔口管，安裝孔口封閉器。集中制漿站使用高速攪拌機拌制水灰比為0.5∶1的純水泥漿，制備的漿液分別泵送至各施工部位的低速攪拌機內(nèi)。灌漿設(shè)備為3SNS型和SGB6-10型灌漿泵，灌漿記錄采用WE/GJ-A型和NW-2005型灌漿自動化系統(tǒng)。

漿液采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1五個比級。漿液由稀至濃逐級變換的控制條件按《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5148-2001)執(zhí)行。

在灌漿過程中隨時測量進漿和回漿比重，當回漿變濃時，換用與進漿相同比級的新漿進行灌注；若效果不明顯，延續(xù)灌注30 min即可停止灌注。

灌漿過程中經(jīng)常轉(zhuǎn)動并上下活動灌漿管，且保持回漿量大于15 L/min，防止灌漿管在孔內(nèi)被水泥漿凝住而造成灌漿中斷。將漿液溫度控制在5 ℃～40 ℃。

灌漿結(jié)束標準：在該灌漿段最大設(shè)計壓力下，當注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注60 min，結(jié)束灌漿。

灌漿孔和檢查孔封孔采用置換和壓力灌漿封孔法。全孔灌漿結(jié)束后，用0.5∶1的水泥漿置換孔內(nèi)漿液；取出所有灌漿管后，用0.5∶1的水泥漿純壓60 min，壓力為最大灌漿壓力。待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，采用干硬性水泥砂漿人工封堵灌漿孔孔口。

5 特殊情況的處理

在帷幕灌漿過程中，針對特殊情況采取的處理措施有嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法。在該工程壩基斷層處理帷幕灌漿中采取了低壓濃漿、限流慢灌兩個方法，具體方法如下：

(1)低壓濃漿。

F1斷層帷幕灌漿壓力及段長按表1執(zhí)行。

表1 防滲帷幕灌漿壓力及分段表

注：① 如果第一、二段巖石透水率q≤10 Lu，則開灌壓力提高0.2 MPa；反之，如果第一、二段巖石透水率q≥100 Lu，則灌漿壓力減少0.2 MPa甚至更小。如果第三段巖石透水率q≤10 Lu，則灌漿壓力采用1.5 MPa，否則采用1 MPa。② 由于11 m范圍內(nèi)灌漿注入率較大，在低壓甚至“無壓”下就能注入大量漿液，注意不能過快升壓，以免破壞地層；11 m以下注漿率逐漸減小或一開始就小于20～30 L/min的情況下，應(yīng)當盡快將壓力升到設(shè)計值。如果在升壓過程中引起注漿率突然增大，應(yīng)立即查明原因并采取措施處理。灌漿結(jié)束的標準應(yīng)符合灌漿規(guī)定要求。③ F1斷層帷幕灌漿開灌比按表2執(zhí)行。

表2 F1斷層巖石破碎、裂隙發(fā)育灌漿執(zhí)行的濃漿原則與開灌比表

注：表中呂榮值為簡易壓水測得的透水率。

經(jīng)統(tǒng)計，F(xiàn)1斷層檢查孔壓水試驗結(jié)果見表3。

(2)細流慢灌：對于巖石破碎、裂隙發(fā)育的淺部地層(11 m以內(nèi))，在控制灌漿壓力的同時必須控制注漿率。在注漿率為5 L/min·m的情況下灌注，若流量大于5 L/min·m則降壓直至注漿率不大于5 L/min·m。當注漿率小于3 L/min·m時，持續(xù)10 min后進行緩慢升壓；如升壓過程中注漿率增加至6 L/min·m以上時，立即降低壓力，使注漿率不大于5 L/min·m。

6 結(jié) 語

F1斷層地質(zhì)條件復(fù)雜，采取帷幕灌漿后，檢查孔壓水試驗全部合格，巖芯采取率符合設(shè)計要求，通過1年多時間蓄水，壩后量水堰測量值在正常值范圍內(nèi)，說明在 F1斷層采用帷幕灌漿防滲方案是可行、可靠的，為進一步摸索在壩基斷層中采取帷幕灌漿防滲提供了有力的施工依據(jù)。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-04-23

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1001-2184(2017)03-0037-03

林志旺(1987-)，男，湖南株洲人，項目副總工程師，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.