(中國水利水電第五工程局有限公司工程管理部，成都，610066)

1 工程概況

長河壩水電站為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站，攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，攔河大壩最大壩高240m，水庫正常蓄水位1690m，正常蓄水位庫容為10.15億m3，總庫容為10.75億m3。

壩址地處鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶和安寧河-小江斷裂帶所切割的川滇菱形塊體、巴顏喀拉塊體和四川地塊交接部位，處于川滇菱形塊體東緣外側，區(qū)域地質構造背景復雜，區(qū)域構造穩(wěn)定性較差。工程場地的地震危險性主要受外圍強震活動的波及影響，區(qū)地震基本烈度8度，大壩地震設防烈度為9度。壩址基巖為晉寧期-澄江期的侵入巖，其巖性以花崗巖(γ2(4))、石英閃長巖(δ02(3))為主。

2 防滲帷幕設計布置

大壩主防滲面灌漿帷幕包括：在灌漿平洞內實施的壩肩帷幕、在岸坡混凝土板上實施的兩層灌漿平洞間的三角區(qū)帷幕、在河床基礎廊道內實施的主防滲墻底帷幕、在主防滲墻與副防滲墻之間設置的水平連接帷幕及在灌漿平洞內實施的搭接帷幕。鉆灌總工程量為294403.43m。

左右岸共設置5層灌漿平洞(斷面尺寸3m×4m)，各層平洞底板高程依次為1697m、1640m、1580m、1520m和1460m，各層帷幕除底層灌漿平洞為垂直帷幕外，向上游的傾角為5°～9°，上層帷幕伸入下層帷幕灌漿平洞底板以下5m。

為確保上、下層帷幕在平洞附近封閉形成整體，又避免由于帷幕灌漿壓力過大，造成對下層平洞洞壁巖體的破壞和漿液流失，1640m、1580m、1520m和1460m高程平洞上游側設8m～10m長的淺孔搭接帷幕，與主帷幕孔連接并使上、下層帷幕封閉成為整體。帷幕灌漿主要技術參數(shù)見表1所示。

表1 長河壩水電站帷幕灌漿主要技術參數(shù)

注：灌漿采用“孔口封閉，孔內循環(huán)灌漿方法”，當采用段頂卡塞灌漿時，灌漿塞應阻塞在灌漿段段頂以上0.5m處，防止漏漿。

3 施工技術特點、難點

(1)巖性以花崗巖、石英閃長巖為主，巖性級別高，巖體弱風化、強卸荷，存在5cm～20cm的軟弱夾層，鉆孔深度大，鉆孔過程中容易出現(xiàn)孔斜超標及卡鉆、掉鉆事故。

(2)灌漿壓力大，最大灌漿壓力為5MPa，在最大設計壓力下，注入率不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min，即可結束灌漿；灌漿施工過程中容易出現(xiàn)“鑄鉆”現(xiàn)象，且灌漿穩(wěn)壓難控制。

(3)帷幕灌漿使用普通硅酸鹽水泥，水泥的細度通過80μm方孔篩的篩余量不大于5%，細微裂縫可灌性差。

(4)三角區(qū)帷幕在蓋板混凝土上施工，左岸坡度為1∶0.55、1∶0.7、1∶0.95，右岸坡度為1∶0.5、1∶0.7、1∶0.95，采取高懸空排架的方式進行施工，污水與粉塵收集難度大。

4 施工關鍵技術

4.1 輔助系統(tǒng)建設

(1)原材料管理引進數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)

長河壩水電站灌漿水泥為甲方統(tǒng)供物資，為了合理規(guī)劃使用，避免水泥二次倒運、水泥不足、現(xiàn)場污染浪費等問題，在各個地泵站、制漿點安裝高清攝像頭，并通過無線傳輸系統(tǒng)，將現(xiàn)場畫面實時動態(tài)傳輸至項目部物資部門，實現(xiàn)進場水泥過泵稱重、裝卸、使用等全過程無死角監(jiān)控。采用四參數(shù)灌漿記錄儀(JT-Ⅵ型)，外置加密儲存裝置，密匙由業(yè)主專人保管，每周進行一次數(shù)據(jù)的拷貝，保證原始灌漿數(shù)據(jù)的真實性。在監(jiān)控室配置備用電源，以便緊急斷電情況下仍能繼續(xù)進行監(jiān)控，建設施工區(qū)域全覆蓋的無線局域網(wǎng)，斷網(wǎng)時用來傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。

(2)建設環(huán)保自動化制漿站

傳統(tǒng)人工制漿耗費工時多，漿液比重波動大，且供漿能力有限，難以滿足現(xiàn)場施工需求。本工程通過引進全自動制漿設備(ZDZJ-1)，可以在計算機屏幕上輸入各種水灰比、制漿數(shù)量及外加劑數(shù)量，按確認鍵或回車，該系統(tǒng)可自動實現(xiàn)上灰、供水、攪拌、放漿等連續(xù)動作，真正實現(xiàn)了自動化管理。自動化制漿站提高了漿液質量，保障了漿液提供的連續(xù)性和及時性，減少了原材料的拌制耗損量，降低了制漿、貯漿、輸送漿液的機械用量，提高機械利用率，減少了勞動力，從而節(jié)約水泥漿液的生產成本，具有較明顯的經濟效益；同時，自動化制漿站綠色環(huán)保，保證了作業(yè)人員的職業(yè)健康安全，具有顯著的社會效益。

(3)修建邊坡灌漿截污多級沉淀箱

為避免鉆孔粉塵、灌漿污水污染蓋板混凝土和流入下部心墻區(qū)，影響下部心墻區(qū)施工質量，且滿足文明施工要求，在灌漿與填筑層之間的混凝土蓋板上設置污水截排措施，經四級沉淀后將廢水排入堆石體內。沉淀箱放置平臺采用I14B工字鋼搭設，底部采用插筋固定，沉淀箱用0.5mm厚鋼板焊接，長4m寬2m，頂部和四個棱角用角鋼加固。

本工程施工中制作的邊坡灌漿截污多級沉淀箱配合邊坡截污槽，解決了土石壩心墻區(qū)廢水、漿液、廢渣的合理處理，排放達到了文明施工要求，保障了壩體填筑施工質量，進一步提高了壩體的安全穩(wěn)定。

4.2 合理選取并改進鉆灌設備，降低成本投入

(1)采用無芯金剛石鉆頭，達到兼顧工效和經濟的雙重目的

傳統(tǒng)金剛石取芯鉆頭適應硬性巖層，本工程帷幕灌漿平均孔深為65m，主防滲墻下帷幕最大深度達117m，但通常5m的灌漿段長，需取、下鉆桿至少3次，且鉆具提升過程中易出現(xiàn)掉塊卡鉆情況，作業(yè)人員勞動強度大且工效低。故本工程除先導孔與檢查孔有取芯要求外，均采用內置φ60mm合金牙輪的φ62mm金剛石無芯鉆頭，既解決了沖擊鉆頭封閉裂隙影響灌漿效果的問題，又解決了取芯鉆頭反復提取鉆桿影響工效的問題。經測算，日鉆進進尺比取芯鉆機提高約20%。

(2)壓水檢查采用“頂壓塞”

“頂壓塞”，顧名思義是依靠一種向下壓力，使頂壓塞膠球受壓膨脹達到阻水的目的。傳統(tǒng)灌漿塞用于檢查孔壓水檢查時，卡塞位置不易控制，反饋的灌后透水率值不精確。本工程采用的“頂壓塞”，能夠通過膠球底部鉆桿長度精確調節(jié)壓水檢查段長，并借助鉆機自身重力擠壓，使膠球膨脹緊貼孔壁，達到封閉壓水檢查段的目的，其原理簡單、施工快捷，且有利于灌后壓水檢查的質量管控工作。

圖1 頂壓塞工作原理示意

(3)應用水壓式灌漿塞進行灌漿孔封孔

目前市場上銷售的灌漿塞型式很多，按膨脹塞體材料和構造型式主要可分為：膠球式和膠囊式。但帷幕灌漿時間長、孔深較大時容易發(fā)生抱管、固管事故，這也是灌漿施工中的通病。對固死的管要重新移位開孔，特別是在鉆進難度較大地段，近百米的進尺重新開孔，造成巨大的人力、物力浪費。

本工程帷幕灌漿封孔采用水壓式灌漿塞阻塞，自下而上分段灌漿的方法施工。水壓式灌漿塞總長度為1500mm，中間850mm為耐磨雙層膠囊；兩端總長650mm，一端由進漿、回漿、水壓鋼管組成，另一端是射漿管。封孔直徑30mm～120mm，工作壓力1MPa～8MPa，安全閥啟動壓力0.4MPa～0.5MPa，工作流量每小時可注水4t～4.5t，封孔深度可根據(jù)施工要求決定，取得了良好的經濟效益。

(4)采用手提式金剛石水鉆，進行人工封孔質量檢查

在常規(guī)水泥灌漿施工中，除深孔帷幕外，大多采用孔口卡膠球式灌漿塞的方式進行封孔，在灌漿塞拔出后會形成30cm～50cm的脫空段?，F(xiàn)行規(guī)范要求：灌漿結束后，采用干硬性水泥砂漿對脫空段封堵密實，孔口壓抹齊平。但封堵質量受工人責任心等因素影響，普遍存在振搗不密實或只封堵孔口的問題，以致于孔口出現(xiàn)滲水和析出鈣化物的情況，長此以往襯砌混凝土外表會產生大量鈣化物痕跡，且鋼筋會受到腐蝕，影響混凝土外觀質量，威脅結構安全。

本工程在進行搭接帷幕灌漿孔脫空段封孔質量檢查時，采用手提式金剛石水鉆取芯的方式進行，重點檢查析鈣化物的灌漿孔，對于人工封孔質量管控起到了糾正、警示教育的積極作用。

4.3 依靠科技創(chuàng)新，提高施工質量與工效

(1)研發(fā)搭接帷幕布孔裝置

本工程采用20mm×20mm的方鋼制作一個矩形的樣架，樣架一側(稱為右側)為灌漿平洞的中心線(即洞軸線的豎向垂線)，另一側(稱為左側)為開挖邊墻的設計邊線。為避免地板局部不平整導致樣架右側邊框與線錘線不平行，樣架右側邊框比左側邊框長10cm，以便調節(jié)樣架右側邊框線與線錘線平行。布孔時利用射線原理實現(xiàn)搭接帷幕孔精準布孔，兼具施工便捷與質量可控雙重優(yōu)勢。

(2)開發(fā)帷幕灌漿孔斜自動整理程序軟件與快速繪制灌漿柱狀圖程序軟件

帷幕灌漿施工中使用的測斜儀多為便攜式，僅能讀取某測點的頂角和方位角，且無法計算、分析、判定帷幕孔是否合格。傳統(tǒng)計算、分析帷幕孔測斜數(shù)據(jù)耗工耗時，且極易出錯。通過開發(fā)帷幕灌漿孔斜自動整理程序軟件，可下載安裝在智能手機上運行，實現(xiàn)了帷幕孔斜數(shù)據(jù)快速計算、分析，成為帷幕灌漿孔成孔質量判定合格與否的必備工具。

在帷幕灌漿先導孔與檢查孔巖芯描述時通常會根據(jù)手工記錄的數(shù)據(jù)與巖芯照片進行柱狀圖的繪制，極易出現(xiàn)偏差，本工程開發(fā)的快速繪制灌漿柱狀圖程序軟件可實現(xiàn)在作業(yè)現(xiàn)場隨時進行巖芯描述，通過局域網(wǎng)實現(xiàn)巖芯數(shù)據(jù)共享。

圖2 帷幕灌漿孔斜自動整理程序軟件演示

圖3 快速繪制灌漿柱狀圖程序軟件演示

5 效果檢查

帷幕灌漿質量檢查以分析檢查孔壓水成果為主，結合鉆孔取芯資料、鉆孔全景圖像、灌漿記錄和測試成果等進行綜合評定。檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的10%，一個單元工程內至少布置一個檢查孔，檢查孔在灌漿結束14d后進行分段卡塞單點壓水試驗，檢查孔壓水成果見表2。

表2 長河壩水電站帷幕灌漿壓水檢查統(tǒng)計表

注：設計要求透水率合格率90%以上，不合格段的透水率值不超過設計規(guī)定值的150%，上表中數(shù)據(jù)均未超過設計值的150%。

長河壩水電站于2016年10月26日開始下閘蓄水，整個蓄水期間，電站大壩沉降、位移等變化值均較小，壩體滲流量小于設計值。2017年11月17日，國家能源局對長河壩水電站進行巡視檢查，通過數(shù)據(jù)分析，壩后滲漏量僅為設計值的1/4。國家能源局給予“可以復制、難以超越”的高度評價。

6 結語

長河壩水電站是一座集超高心墻堆石壩、河床深厚覆蓋層、高地震烈度、狹窄河谷四大難度于一體的世界級高壩，在大壩帷幕灌漿施工過程中總結提煉關鍵技術，對后續(xù)同類工程施工與管控具有廣泛的推廣與應用價值。