方 偉，周 成，金黎明

(1.中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081； 2.貴州省水利投資(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550006)

1 工程概況

黃家灣水利樞紐工程是綜合利用的水利工程，工程任務(wù)是以城鄉(xiāng)生活和工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，并結(jié)合發(fā)電。水庫總庫容15 720萬m3，水庫工程等級為Ⅱ等，工程規(guī)模屬于大(2)型。本工程由首部樞紐工程、供水、灌溉工程組成。首部樞紐工程主要包括混凝土面板堆石壩、副壩、左岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、右岸供水灌溉取水系統(tǒng)、右岸壩后電站等。

大壩防滲帷幕灌漿，壩體部分防滲帷幕線沿趾板線布置，帷幕灌漿孔布置于趾板中部，并與固結(jié)灌漿孔結(jié)合。兩岸帷幕結(jié)合地形條件往岸坡延伸，以正常蓄水位1 055 m與地下水位的交點(diǎn)為帷幕端點(diǎn)，帷幕下限以巖體透水率q≤3 Lu且深入微風(fēng)化巖體15 m～25 m聯(lián)合控制，帷幕線長598 m，防滲帷幕共分為8段，左岸壩肩坡段、左岸坡段、河床段、右岸坡段和右壩肩岸坡段，兩岸帷幕灌漿均為地表灌漿。帷幕灌漿孔按單孔布置，孔距2 m。帷幕灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，按Ⅲ序進(jìn)行施灌。帷幕灌漿總進(jìn)尺10 725 m。

2 帷幕灌漿施工工藝

帷幕灌漿施工工藝主要包括鉆孔、帷幕灌漿洗孔、壓水試驗(yàn)[1]、防滲帷幕灌漿、防滲帷幕灌漿封孔。

2.1 鉆孔

采用XY-2PC型地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔?？孜慌c設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于10 cm，其深度超過設(shè)計(jì)帷幕底界1個(gè)～2個(gè)灌漿段。帷幕灌漿段長宜為5 m～6 m，巖體破碎、孔壁不穩(wěn)時(shí)灌漿段長應(yīng)縮短?；炷两Y(jié)構(gòu)和基巖接觸處的灌漿接觸段長取為1 m～3 m。灌漿孔開孔孔徑為φ91 mm，終孔孔徑不小于φ76 mm，鉆孔孔壁應(yīng)平直完整，保證孔向準(zhǔn)確。

帷幕灌漿孔應(yīng)分段進(jìn)行孔斜測量，孔深30 cm以上每5 m測斜一次，發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進(jìn)時(shí)，可先進(jìn)行灌漿處理，而后繼續(xù)鉆進(jìn)。如發(fā)現(xiàn)集中漏水，應(yīng)查明漏水部位、漏水量和漏水原因，經(jīng)處理后再鉆進(jìn)。

2.2 裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)

各灌漿段在灌漿前應(yīng)進(jìn)行裂隙沖洗。裂隙沖洗宜采用壓力水沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1.0 MPa，沖洗時(shí)間至回水澄清時(shí)止或不大于20 min。對遇水后性能易惡化的地層，不進(jìn)行裂隙沖洗。帷幕灌漿先導(dǎo)孔,質(zhì)量檢查孔應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，按SL62-2014附錄B執(zhí)行。

2.3 灌漿

本工程先導(dǎo)孔和檢查孔采用自下而上分段灌漿法，其他孔采用自上而下分段灌漿法，初擬帷幕表層段灌漿壓力為0.4 MPa～0.7 MPa，孔底段為1.0 MPa～1.2 MPa。帷幕灌漿所用漿液由稀到濃逐級變換，漿液水灰比(質(zhì)量比，下同)采用:5∶1,3∶1,2∶1,1∶1,0.7∶1,0.5∶1六個(gè)比級[2-3]。漿液變化原則如下：

1)當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

2)當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)300 L以上，或灌漿時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級水灰比漿液繼續(xù)灌注。

3)當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級變濃。

當(dāng)灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注30 min，灌漿可結(jié)束。

2.4 封孔

全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)以水灰比為0.5的新拌制水泥漿液置換孔內(nèi)稀漿或積水，采用全孔灌漿封孔法封孔。灌漿壓力為全孔段平均壓力或2 MPa；封孔灌漿時(shí)間為1 h。

2.5 特殊情況處理

1)帷幕灌漿孔終孔段的透水率或單位注入量大于設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，其灌漿孔宜繼續(xù)加深。

2)灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿等方法進(jìn)行處理。

3)灌漿過程出現(xiàn)串漿時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可以同時(shí)進(jìn)行灌漿，應(yīng)一泵灌一孔。否則應(yīng)將灌漿孔用塞塞住，待灌漿孔結(jié)束后，串漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。

4)出現(xiàn)大耗漿情況時(shí)，一般采用下列處理措施：a.降低灌漿壓力，使吸漿率不超過1 L/(min·m)～2 L/(min·m)灌注。在此情況下若灌注的干料已達(dá)限定數(shù)量后吃漿率仍不減小，可采用間歇灌漿。b.漿液中摻速凝劑灌注，速凝劑的摻量應(yīng)根據(jù)速凝劑的品種由試驗(yàn)確定。c.灌注水泥砂漿。

5)灌漿工程必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，宜按下列原則進(jìn)行處理：若中斷時(shí)間超過30 min，應(yīng)設(shè)法沖洗鉆孔，如沖孔無效，則應(yīng)掃孔重灌?；謴?fù)灌漿時(shí)，開始應(yīng)使用中斷前的水灰比，如吸漿量相似或略有減少，則可逐漸加濃漿液，直至灌漿結(jié)束，如吸漿量較中斷前減少很多，且在很短時(shí)間內(nèi)停止吸漿，則認(rèn)為該灌漿段不合格，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

3 檢測目的

黃家灣水利樞紐工程大壩帷幕灌漿質(zhì)量檢測任務(wù)，對大壩左、右岸帷幕區(qū)進(jìn)行鉆孔、壓水試驗(yàn)檢測，驗(yàn)證黃家灣水利樞紐工程大壩左岸帷幕、右岸帷幕部位灌后質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。其主要目的如下：

1)黃家灣水利樞紐工程作為Ⅱ等大(2)型工程，大壩為面板堆石壩，壩高81 m，屬高壩。大壩帷幕灌漿技術(shù)是壩基防滲處理的主要手段，屬于隱蔽性工程，灌漿效果直接影響大壩質(zhì)量和安全。

2)參考同類工程經(jīng)驗(yàn)，本次鉆孔壓水試驗(yàn)是在灌漿施工質(zhì)量自檢合格的基礎(chǔ)上，對其質(zhì)量進(jìn)行項(xiàng)目法人抽檢，復(fù)核施工自檢檢測結(jié)果，為工程提供準(zhǔn)確、可靠的檢測數(shù)據(jù)。

4 試驗(yàn)儀器及設(shè)備

鉆孔壓水試驗(yàn)設(shè)備主要包含壓水系統(tǒng)、量測系統(tǒng)和止水系統(tǒng)。壓水系統(tǒng)包括水箱、水位表和水泵；量測系統(tǒng)為JDK300-40灌漿壓水測控系統(tǒng)，包括壓力表和流量計(jì)；止水系統(tǒng)包括止水栓塞、氣泵等。

5 檢查孔布置

黃家灣大壩帷幕灌漿孔共計(jì)300個(gè)，施工方檢查孔數(shù)為灌漿孔總數(shù)的10%，為30個(gè)孔。根據(jù)SL 734—2016水利工程質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程附錄A要求，結(jié)合設(shè)計(jì)、監(jiān)理等各方意見確定大壩帷幕灌漿項(xiàng)目法人檢測數(shù)量為4個(gè)孔，為施工單位檢測數(shù)量的13.3%，具體孔位布置及參數(shù)見表1。

表1 大壩帷幕灌漿檢查孔1號～4號孔位參數(shù) m

6 鉆孔壓水試驗(yàn)

6.1 鉆探

采用普通地質(zhì)鉆機(jī)(XY-2PC型)鉆進(jìn)，鉆孔孔徑76 mm。鉆孔按規(guī)定編號，并作好鉆孔記錄，當(dāng)鉆進(jìn)發(fā)生異常時(shí)應(yīng)及時(shí)報(bào)告檢測技術(shù)人員。檢查孔方位角度、頂角等參數(shù)與灌漿孔一致?？孜慌c設(shè)計(jì)孔位的偏差不得大于10 cm。檢查孔應(yīng)嚴(yán)格控制孔斜和方位角，尤其注意上部20 m范圍內(nèi)的偏斜和方位角的控制，如發(fā)現(xiàn)孔斜超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。鉆進(jìn)至相應(yīng)深度并按要求對鉆孔進(jìn)行沖洗后，方可取出鉆具下栓塞進(jìn)行壓水試驗(yàn)。

6.2 壓水試驗(yàn)

鉆孔壓水試驗(yàn)，用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段壓水，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)壓入水量和施加壓力大小的關(guān)系來確定巖體透水性的一種原位滲透試驗(yàn)。常用的壓水方法有：頂壓式、雙管循環(huán)式、水壓式、氣壓式等。

本次壓水試驗(yàn)采用一級壓力的單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，順序?yàn)樽陨隙轮鸲螇核?，壓水試?yàn)壓力為該孔段最大灌漿壓力的80%，灌漿壓力值初擬為：孔口第一段次(段長2 m)0.4 MPa、第二段次(段長3 m)0.8 MPa，其下各段次(段長5 m)1.0 MPa，灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但注入率大時(shí)應(yīng)分級升壓。每3 min～5 min測讀一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1 L/min時(shí)，結(jié)束本階段試驗(yàn)，取最終值作為計(jì)算值[4-5]。

6.3 公式計(jì)算

單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的成果按下式計(jì)算：

q=Q/P·L。

其中，q為試段透水率,Lu；Q為壓入流量,L/min；P為作用于試段內(nèi)的全壓力,MPa；L為試段長度,m。

根據(jù)公式求得其各孔試段各次透水率，選用各段最后一次壓水值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

6.4 結(jié)果評定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，防滲評定標(biāo)準(zhǔn)以q≤3 Lu為防滲合格標(biāo)準(zhǔn)。

7 檢測成果分析

7.1 大壩防滲帷幕鉆孔

大壩防滲帷幕項(xiàng)目法人質(zhì)量檢測自2020年9月29日開鉆～2020年10月29日完工，完成壓水試驗(yàn)鉆孔148.54 m，從取芯結(jié)果來看，巖芯呈柱狀～長柱狀，整體較完整、局部巖芯稍破碎，呈短柱狀、碎塊狀。芯樣巖體總體較完整，局部裂隙發(fā)育。單孔巖芯獲得率在80.1%～81.4%。

7.2 大壩防滲帷幕壓水試驗(yàn)

黃家灣水利樞紐工程大壩帷幕灌漿，1號孔完成壓水試驗(yàn)8段，2號孔完成壓水試驗(yàn)7段，3號孔完成壓水試驗(yàn)8段，4號孔完成壓水試驗(yàn)9段，共計(jì)完成壓水32段。壓水試驗(yàn)成果見表2～表5。

表2 大壩帷幕灌漿1號鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

表3 大壩帷幕灌漿2號鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

表4 大壩帷幕灌漿3號鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

表5 大壩帷幕灌漿4號鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

根據(jù)壓水檢測結(jié)果，大壩帷幕灌漿1號～4號孔壓水試驗(yàn)透水率不大于3 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求。

將1號～4號孔透水率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表6。由表可知，透水率最大為2.52 Lu，為W1壓水孔，高程EL1 045 m～EL1 040 m。透水率最小為0.72 Lu，為W2壓水孔，高程EL1 022.35 m～EL1 017.35 m，平均透水率為1.55 Lu。透水率小于1 Lu的有7段，占21.9%，透水率1 Lu～2 Lu的有18段，占56.3%，透水率2 Lu～3 Lu的有7段，占21.9%。

表6 大壩帷幕灌漿4號鉆孔壓水試驗(yàn)成果表

8 結(jié)語

大壩帷幕灌漿技術(shù)是壩基防滲處理的主要手段，帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)果的準(zhǔn)確性將直接影響大壩壩基處理的方案和投資效果。本文采用鉆孔壓水試驗(yàn)對黃家灣大壩帷幕灌漿質(zhì)量進(jìn)行了項(xiàng)目法人抽檢。鉆孔壓水試驗(yàn)資料表明，單孔巖芯獲得率在80.1%～81.4%，大壩帷幕灌漿1號～4號孔壓水試驗(yàn)透水率在0.72 Lu～2.52 Lu，滿足設(shè)計(jì)要求，保證了大壩帷幕灌漿的效果和質(zhì)量。