郭 軍， 康 永 珍， 譙 磊

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流山區(qū)下游河段的控制性水利樞紐工程，為葉爾羌河干流梯級(jí)規(guī)劃“兩庫(kù)十四級(jí)”中的第十一個(gè)梯級(jí),具有在保證向塔里木河生態(tài)供水和灌溉用水的前提下滿足防洪、發(fā)電等綜合利用功能。水庫(kù)總庫(kù)容22.49億m3，正常蓄水位高程1 820 m，最大壩高164.8 m，電站裝機(jī)容量為755 MW。該樞紐為大(1)型Ⅰ等工程。河床覆蓋層總體劃分為兩大層：上層Ⅰ巖組含漂石砂卵礫石層厚度為4.7～17 m；下層Ⅱ巖組沖積砂卵礫石層厚度為36～87.4 m,其分界面以河床普遍分布的一層似礫巖的砂卵礫石膠結(jié)層為標(biāo)志。壩基河床覆蓋層Ⅰ巖組為含漂石砂卵礫石層，顆粒粗大，滲透系K=2.9×10-1cm/s，Ⅱ巖組為砂卵礫石層夾有多層缺細(xì)粒充填卵礫石(強(qiáng)滲層)，砂卵礫石層滲透系數(shù)K=3.5×10-1cm/s，缺細(xì)粒充填卵礫石層滲透系數(shù)K=5 cm/s，均屬?gòu)?qiáng)透水層。覆蓋層固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)孔深為10 m，灌漿分段進(jìn)行，接觸段灌漿段長(zhǎng)2 m,第二段、第三段段長(zhǎng)均為4 m,灌漿壓力控制在0.1～0.2 MPa。灌漿結(jié)束28 d后采用地震波縱波速檢測(cè)得知：經(jīng)灌漿后波速明顯提高，基本消除了縱波波速2 200 m/s以下的低波速段。

2 施工難點(diǎn)

(1)為保障后續(xù)大壩填筑，河床砂礫石固結(jié)灌漿工期為6個(gè)月，需完成15 000余m的灌漿量，工期緊，施工難度大。

(2)由于該工程是在砂礫石覆蓋層中施工，易造成鉆孔過(guò)程中塌孔、卡鉆、成孔率低等問(wèn)題。

(3)該工程固結(jié)灌漿采用潛孔鉆跟管鉆進(jìn)、預(yù)埋灌漿管的施工工藝，灌漿管對(duì)各道工序流程要求非常高，包括預(yù)埋管下設(shè)、套管拔出等，如果施工過(guò)程中任何一環(huán)出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響到預(yù)埋管的合格率。

(4)預(yù)埋灌漿管完成后，對(duì)孔口段的封閉是覆蓋層固結(jié)灌漿的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，孔口段封閉不密實(shí)或待凝時(shí)間達(dá)不到要求將嚴(yán)重影響各段的灌漿質(zhì)量。

3 預(yù)埋管灌漿施工方案

河床砂礫石固結(jié)灌漿采用自上而下純壓式灌漿工藝，灌漿在預(yù)埋的三根、不同長(zhǎng)度的灌漿花管內(nèi)進(jìn)行。

3.1 工藝流程

預(yù)埋管灌漿工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 鉆 孔

覆蓋層砂礫石固結(jié)灌漿鉆孔選用哈邁P-90型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，鉆孔方法采用偏心跟管鉆進(jìn)工藝，配φ146鉆具，跟管直徑為150 mm。蓋重為2 m,設(shè)計(jì)灌漿孔深10 m，鉆孔總深度為12 m,灌漿孔間排距均為2 m，固結(jié)灌漿孔的開(kāi)孔孔位按施工圖紙要求布置，偏差不大于10 cm。

3.3 預(yù)埋管的制安

砂礫石固結(jié)灌漿管選用外徑為20 mm、內(nèi)徑為10 mm的高強(qiáng)度硬質(zhì)塑料管,采用熱熔焊接。預(yù)埋管灌漿部位采用花管、每隔20 cm布置一環(huán)出漿孔，孔徑為10 mm，每環(huán)上設(shè)置2個(gè)對(duì)穿孔，花管孔采用橡膠套保護(hù)、防水膠布固定，灌漿時(shí)采用壓力水開(kāi)孔。預(yù)埋灌漿管時(shí),灌漿管位置應(yīng)盡量放在孔位中心，呈三角狀，灌漿管應(yīng)按不同段次依次進(jìn)行埋設(shè)，長(zhǎng)度分別為12 m、8 m、4 m,三根灌漿花管長(zhǎng)度分別為4 m、4 m、2 m,完成預(yù)埋后回填混合碎石細(xì)砂將預(yù)埋管包裹密實(shí)；當(dāng)回填料距孔口2 m時(shí)，為防止孔口附近部位冒漿，拔出套管后，采用水泥砂漿填滿至孔口并待凝24 h(圖2)。

圖2 灌漿管預(yù)埋示意圖

3.4 灌 漿

灌漿采用3SNS型灌漿泵自上而下純壓式灌漿，GJY-7型灌漿自動(dòng)記錄儀記錄。灌漿分段進(jìn)行，接觸段灌漿段長(zhǎng)度為2 m,第二段、第三段段長(zhǎng)均為4 m,灌漿壓力為0.1～0.2 MPa。先灌注4 m管，再灌注8 m管，最后灌注12 m管，灌漿管距孔底不大于50 cm，灌漿按先周圍邊排、后中排分序加密的原則進(jìn)行，分兩序施工。漿液比級(jí)選用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1六級(jí)水灰比。漿液比級(jí)按由稀至濃的原則逐級(jí)變化，在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于2 L/min，繼續(xù)灌注30 min結(jié)束。灌漿完成后，采用最濃一級(jí)的漿液封孔。待灌漿施工完成后，將高出覆蓋層基面的預(yù)埋管割除。

4 預(yù)埋管灌漿法施工具有的技術(shù)特點(diǎn)

(1)原工藝是每一灌漿段成孔后采用孔口封閉法進(jìn)行灌漿，調(diào)整工藝后的灌漿是通過(guò)預(yù)埋管進(jìn)行，一次成孔后通過(guò)三根預(yù)埋管完成三段灌漿，各段互不干擾，從而提高了施工效率，有效縮短了施工工期30%，節(jié)約鉆孔成本49%，減少水泥損耗5.9%。

(2)預(yù)埋管安裝過(guò)程中回填料分層下料，杜絕了一次將回填料填入孔內(nèi)。起拔套管應(yīng)緩慢向上提升，以確?；靥盍暇徛两?，避免預(yù)埋管變形或偏移。

(3)為避免固結(jié)灌漿過(guò)程中水泥漿液隨砂礫石裂隙縫向孔口冒漿而影響固結(jié)灌漿質(zhì)量，在預(yù)埋管埋設(shè)完成后，對(duì)孔口2 m范圍填充水泥砂漿，待凝24 h后進(jìn)行覆蓋層固結(jié)灌漿施工。

(4)覆蓋層套閥管灌漿法鉆孔過(guò)程中輔助工作繁多，套閥管下設(shè)完成后需待凝3 d以上，灌漿前應(yīng)先進(jìn)行開(kāi)環(huán)，開(kāi)環(huán)采用水固比為8∶1～ 4∶1的稀黏土水泥漿或清水持續(xù)灌注5～10 min，然后換用灌漿漿液進(jìn)行灌漿。預(yù)埋灌漿花管孔采用橡膠套保護(hù)，由防水膠布固定，灌漿時(shí)采用壓力水開(kāi)孔，開(kāi)孔合格率達(dá)98%以上,相對(duì)于套閥管灌漿法，預(yù)埋管灌漿法既能提高施工進(jìn)度，還能節(jié)約施工成本，灌漿效率更高。

(5)沉管灌漿法適用于松散覆蓋層孔深15 m以內(nèi)、壓力較低的灌漿，自下而上分段上提施工。而預(yù)埋管灌漿法對(duì)覆蓋層地層沒(méi)有限制，鉆孔采用偏心跟管鉆進(jìn)工藝，可以減少因地質(zhì)原因造成的成孔率低的問(wèn)題。自下而上分段灌漿亦加大了施工難度，灌漿段卡塞的好壞將直接影響灌漿效果，預(yù)埋管灌漿法采用的是自上而下灌漿，且通過(guò)三根預(yù)埋管完成三段灌漿，各段互不干擾。預(yù)埋管灌漿法工藝簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員很快掌握。

5 施工成果檢查

本次固結(jié)灌漿Ⅰ序平均耗灰量為466.527 kg/m，Ⅱ序平均耗灰量為192.925 kg/m。根據(jù)施工圖要求，其質(zhì)量采用地震波測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)，在灌漿結(jié)束28 d后進(jìn)行。質(zhì)量檢測(cè)單孔縱波共檢測(cè)9個(gè)孔，跨孔縱波共完成9組，其成果見(jiàn)表1。

表1 覆蓋層預(yù)埋管固結(jié)灌漿試驗(yàn)地震縱波速度統(tǒng)計(jì)成果表

該覆蓋層經(jīng)固結(jié)灌漿施工后對(duì)單孔和跨孔地震縱波速度進(jìn)行分析得知：河床砂礫石固結(jié)灌漿共73個(gè)單元，各單元灌后單孔和跨孔地震縱波平均波速均在2 222～2 335 m/s范圍內(nèi)，地震波速大于2 200 m/s的點(diǎn)所占比例均大于95%。所有檢測(cè)孔均滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

阿爾塔什大壩基礎(chǔ)為典型的覆蓋層壩基基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)大壩覆蓋層采用預(yù)埋管固結(jié)灌漿的研究，不但可以降低工程成本，而且確保了總體工程節(jié)點(diǎn)進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。覆蓋層預(yù)埋管灌漿法在工程應(yīng)用中取得了良好的效果，可供類似工程參考。