石 峰

中國電建集團海外投資有限公司

1 工程概述

南歐江七級水電站位于老撾豐沙里省境內，為南歐江規(guī)劃七個梯級水電站的最上游一個梯級即第七級。工程以發(fā)電為主，等別為一等大（1）型工程，最大壩高約143.5m，總裝機容量210MW（共兩臺機組），正常蓄水位635m，對應庫容16.94×108m3，死水位590m，相應庫容4.49×108m3，調節(jié)庫容12.45×108m3，具有多年調節(jié)性能。工程主要樞紐布置由混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、右岸泄洪放空洞、左岸引水系統(tǒng)、壩后岸邊廠房和GIS開關站等組成，固結及帷幕灌漿主要分布在堵頭、大壩基礎、量水堰、閘室段、泄槽段、挑流鼻坎等部位，其中大壩基礎固結灌漿工程量約15700m，大壩帷幕灌漿工程量約58587m。

在南歐江七級水電站在進行帷幕灌漿生產性試驗過程中，發(fā)現(xiàn)由于工程地質條件復雜，普遍存在吸水不吸漿及回漿返濃現(xiàn)象，其中Ⅲ序孔尤為突出。有鑒于國內使用硅溶膠灌漿的成功案例，對于巖體細微裂隙發(fā)育部位，水泥漿液不能充分滲入充填，采用硅溶膠漿液具有良好的可灌性，灌漿效果較好。經有關參建方研究后決定對Ⅲ序孔透水率≤5Lu的孔段采用硅溶膠材料進行灌漿。

2 硅溶膠與純水泥漿液灌注對比試驗

（1）為驗證硅溶膠灌注效果，為后續(xù)硅溶膠灌注提供施工參數(shù)和指導依據(jù)，選擇在左岸趾板原帷幕試驗Ⅱ區(qū)向水平趾板方向延伸4個灌漿孔進行硅溶膠與純水泥漿液對比試驗，其中Ⅰ序孔、Ⅱ序孔采用純水泥漿液進行灌注；Ⅲ序孔當透水率≤5Lu段次采用硅溶膠進行灌注。（2）設計要求透水率合格標準≤3Lu，根據(jù)檢查孔壓水試驗成果，灌硅溶膠的段次最大透水率1.71Lu，最小透水率1.09Lu，灌注效果良好，漿液充分充填到細微裂隙中去，證明硅溶膠的性能及可灌性良好。

3 硅溶膠灌注施工

3.1 硅溶膠材料性能

（1）硅溶膠灌漿材料主要由硅溶膠、固化劑、促進劑和偶聯(lián)劑等組成，均為無機材料，反應原理為羥基的脫水縮合反應。經國家材料檢測中心檢測，硅溶膠灌漿材料無毒無害綠色材料，硅溶膠為二種液體A 液和B 液通過攪拌混合后形成硅溶膠液體。本次硅溶膠灌漿采用M-II型，性能見表1。

表1 硅溶膠性能指標

（2）硅溶膠為無色透明液體，比重為1.14具有很強的流動性和可灌性，硅溶膠中無數(shù)膠團產生的無數(shù)網絡結構空隙，在一定條件下能夠對無機物及有機物具有一定的吸附作用。

（3）硅溶膠具有較好的粘結性:因其膠團尺寸均勻，在10m/u～20m/u 左右，自身風干即產生一定的粘結強度，如果將硅溶膠加入到纖維或粒狀材料中，然后干燥固化即可成為堅固的凝膠結構，會產生較大的粘結性。

（4）硅溶膠具有較好的親水性和較強的憎油性：可以用蒸餾水或無離子純水稀釋至任意濃度，而且隨稀釋度的增加而穩(wěn)定性增強。

3.2 硅溶膠灌注

通過對比試驗的相關數(shù)據(jù)及參數(shù)，對帷幕灌漿孔Ⅲ序孔當壓水透水率≤5Lu地層段采用硅溶膠進行灌注；壓水透水率大于5Lu段次采用純水泥漿液進行灌注，灌注工藝按帷幕灌漿施工方案實施。

3.3 硅溶膠漿液制備

（1）采用D200-2低速攪拌機（每分鐘轉速32轉，一次最大可以制漿400L攪拌機）進行硅溶膠漿液拌制，兩者按體積比1:1的比例現(xiàn)場混合攪拌，采用人工方式加料，首先將稱量好的A液倒入攪拌機中，隨后在稱量倒入B液，均勻攪拌約10min，形成硅溶膠溶液，通過送漿泵連Φ32管路輸送至用漿點。

（2）硅溶膠漿液通過改變固化劑摻量可以準確地控制其膠凝時間，從而控制其擴散半徑。根據(jù)現(xiàn)場施工經驗和類似工程經驗情況，按灌漿孔段壓水時的壓入流量Q 來控制漿液的凝結時間，膠凝時間采用35min～63min的M-II型漿液；初始灌漿的漿量以滿足管路和孔段占漿量再加開始10min的吸漿量為限，以后每批漿量按滿足10min的吸漿量配制，這樣既保證正常灌漿，又最低限度減少漿材浪費。

3.4 硅溶膠灌注方法

硅溶膠灌注采用3SNS灌漿泵進行灌注，在固結灌漿施工范圍內壓水透水率無論大小采用純水泥漿進行灌注，單孔初次灌注硅溶膠時采用孔口封閉法進行整孔灌注以補充以上段次細小裂隙，第二次及以下灌注硅溶膠采用孔內卡塞進行灌注，灌漿塞卡在灌注段次以上約30cm進行純壓式灌注，硅溶膠灌注過程中采用限流措施灌注流量不大于10L/min。

3.5 硅溶膠灌注壓力

硅溶膠灌注過程中采用單一壓力進行灌注，灌漿壓力見表2。

表2 硅溶膠灌漿分段和灌漿壓力見下表

3.6 硅溶膠灌注結束標準

在規(guī)定壓力下，當注入率不大于1.0L/min 時，繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結束；為保證灌漿質量采用硅溶膠灌注結束后閉漿4h，然后取出射漿管及灌漿塞進行下一段鉆灌施工。

4 抬動觀測及灌漿封孔

4.1 抬動觀測

（1）帷幕灌漿每個單元鉆孔安設1套抬動觀測裝置，抬動觀測孔最先施工，同一個單元灌漿孔共用一處抬動觀測點，抬動孔深度為入巖20.0m。在進行簡易壓水和灌漿施工過程中進行抬動變形監(jiān)測，壓水灌漿過程中，抬動變形允許值為≤0.1mm，若發(fā)現(xiàn)混凝土開裂等異常情況，立即暫停灌漿，待分析原因后調整灌漿壓力。

（2）抬動變形觀測過程中，經常檢查抬動變形觀測使用的千分表，確保其靈敏度和準確性。

（3）灌漿工作結束后，對抬動觀測孔進行全孔掃孔后按技術要求進行封孔。

4.2 封孔

封孔采用純水泥漿“全孔灌漿封孔法”：全孔灌漿完畢后，先用導管注漿法將孔內稀漿液置換為0.5:1的水泥漿液，然后將灌漿塞塞在孔口，繼續(xù)使用0.5：1漿液進行純壓式灌漿封孔。封孔壓力不小于1.5MPa，帷幕灌漿孔封孔結束標準為當注入率不大于1.0L/min時，繼續(xù)灌注60min封孔即可結束。

5 施工技術措施及特殊情況處理

5.1 施工技術措施

（1）灌漿過程采用自動灌漿記錄已實施自動記錄，以避免人為因素的影響。

（2）嚴格執(zhí)行從最稀級水灰比開灌的規(guī)定，以避免濃漿堵塞細微裂隙而造成不吸漿的表面現(xiàn)象，并嚴格按技術要求進行漿液變換。

（3）嚴格控制灌漿壓力，按設計要求及灌漿試驗參數(shù)執(zhí)行。（4）原始記錄準確、齊全、及時、規(guī)范。

（5）準確地記錄施工情況及施工過程中每一個技術數(shù)據(jù)。

5.2 特殊情況處理措施

灌注硅溶漿液時如注入量較大難以結束時采用下列措施。

（1）檢查灌漿管路是否破損或松動。

（2）檢查灌漿泵密封是否損壞存在漏漿現(xiàn)像。

（3）向灌漿孔內加水檢查灌漿塞是否松動或硅溶膠漿液繞塞，當發(fā)現(xiàn)灌漿塞松動及時將塞子塞緊；當出現(xiàn)硅溶膠繞塞時將灌漿塞向上每次提升30cm～50cm，重新卡塞直至問題消除，經確認后方繼續(xù)進行灌注；

（4）采取間歇、低壓、限量灌注措施。

6 硅溶膠灌漿成果

南歐江七級水電站帷幕灌漿施工，對Ⅲ序透水率≤5Lu的段次采用硅溶膠灌注后，根據(jù)檢查孔壓水試驗成果，灌硅溶膠的段次最大透水率1.85Lu，最小透水率1.07Lu，平均透水率1.21Lu，滿足設計≤3Lu的合格標準要求。檢查孔取芯顯示，硅溶膠充分堵塞了巖體中的裂隙，改善了基巖物理性能，提高了基巖的整體性。

7 結語

老撾南歐江七級水電站根據(jù)工程地質條件和帷幕灌漿試驗成果，采用硅溶膠作為帷幕灌漿材料進行Ⅲ序灌漿施工，解決了巖體存在風化夾層、構造破碎帶及細微裂隙發(fā)育等不良地質條件下漿液難以灌入的技術難題。硅溶膠作為帷幕灌漿材料，通過采用成熟的施工工藝，選定合適的灌漿參數(shù)，并加強關注過程中的質量管控，其技術可行，效果良好。