陳道林

（中國(guó)安能第三工程局，四川 成都 610000）

與其他類型的工程項(xiàng)目不同，水電站建設(shè)中面臨的自然地理?xiàng)l件更為復(fù)雜，由于水力作用，周圍的巖石或者地質(zhì)條件較差，無(wú)法與水電站的結(jié)構(gòu)要求相符合。而固結(jié)與帷幕灌漿技術(shù)的使用，可克服現(xiàn)場(chǎng)不利條件的限制，固結(jié)灌漿下可改變節(jié)理裂隙發(fā)育或者有破碎帶分布巖石的物理特性，使巖石的整體性與均質(zhì)性得以增強(qiáng)，帷幕灌漿通過(guò)在閘壩巖石或砂礫地基中的防滲帷幕設(shè)置，可控制地下水在地基中的滲透。未來(lái)的各個(gè)水電站項(xiàng)目中，需加大固結(jié)灌漿、帷幕灌漿的技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新。

1 固結(jié)灌漿與帷幕灌漿的基本概述

1.1 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿屬于灌漿工程中的一種，此項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用，可改變節(jié)理發(fā)育裂隙或者有破碎帶巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)巖石的抗壓強(qiáng)度、彈性模量，起到控制巖石變形與不均勻沉陷的目的。在水利水電工程項(xiàng)目中，混凝土重力壩相對(duì)常見(jiàn)，針對(duì)這一類壩體，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固，在壩基上引入全面固結(jié)灌漿法十分有效；混凝土拱壩或者重力拱壩中，由于結(jié)構(gòu)特殊性，為滿足防水、安全需求，對(duì)于主要受力體的壩肩拱座巖石部分，適合采取灌漿工藝，以達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)；水工隧洞在襯砌后采取固結(jié)灌漿的處理方式；當(dāng)工程中涉及破碎巖層的隧洞開挖作業(yè)時(shí)，由于出現(xiàn)巖石坍塌或者滲漏的概率較高，開挖前一定范圍內(nèi)的斜孔或者水平孔，超前固結(jié)灌漿處理工藝比較有效；對(duì)于土石壩這類比較常見(jiàn)的壩體，混凝土墊層下部的巖石，由于性能不好，也適宜選擇固結(jié)灌漿處理。

1.2 帷幕灌漿

帷幕灌漿是通過(guò)深孔灌漿方法的應(yīng)用，在巖石或者砂礫石地基中構(gòu)建連續(xù)防滲帷幕的灌漿工程，閘壩巖石或砂礫石地基中的帷幕灌漿法最常用，所構(gòu)建的帷幕，要在結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，可將其與混凝土閘底板、壩體連接起來(lái)，確保底部深入不透水層的深度符合要求，這種處理下，對(duì)地下水向地基的滲透起到了一定的抑制作用；帷幕還可與下游排水系統(tǒng)同步作用，減小滲透水流對(duì)閘壩的壓力。

2 工程概況

以巴塘水電站為例，該水電站處于金沙江上游河段四川省與西藏自治權(quán)的界河，左右岸分別為甘孜藏族自治州巴塘縣、西藏昌都地區(qū)芒康縣，該水電站上游、下游都為電站，分別為拉哇電站、蘇洼龍電站，此水電站承接了地區(qū)內(nèi)繁重的發(fā)電任務(wù)。該水電站中，正常蓄水位、總庫(kù)容、電站裝機(jī)分別為2545m、1.41億m3、750MW，年平均發(fā)電量33.75億kWh。巴塘水電站包含導(dǎo)流洞、擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、尾水渠與生態(tài)放水管的主建筑，其中，擋水建筑物為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩軸線在金沙江與巴楚河匯合口上游約660m的位置，壩體為碾壓式瀝青混凝土心墻，壩基與兩岸基巖的防滲施工中，均采用了帷幕灌漿工藝，帷幕灌漿深度以深入相對(duì)不透水層以下5m為準(zhǔn)。

3 灌漿施工方法與成果

3.1 固結(jié)灌漿

（1）施工方法。此工程項(xiàng)目中的固結(jié)灌漿分兩序展開，首先開展Ⅰ序孔的實(shí)施，隨后進(jìn)入Ⅱ序孔作業(yè)，一期作業(yè)的進(jìn)行中，根據(jù)兩岸壩段的澆筑作業(yè)，逐層跟進(jìn)，利用無(wú)蓋重鉆孔灌漿作業(yè)，引入孔內(nèi)循環(huán)灌漿法，基巖面的3m以下的部位，適宜應(yīng)用蓋重預(yù)埋鐵管工藝，為利用此工藝達(dá)到最佳的施工效果，當(dāng)一期固結(jié)灌漿作業(yè)結(jié)束并按照規(guī)定完成了封孔處理后，在封孔段的上部掃孔，但掃孔時(shí)需注意范圍控制，結(jié)束后，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的具體掌握、圖紙要求，埋設(shè)固結(jié)灌漿管，注意主管與支管的選擇，全部有灌漿管的主管，均應(yīng)引導(dǎo)壩后各層交通橋。只有當(dāng)一期固結(jié)灌漿結(jié)束且驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)入二期作業(yè)，二次作業(yè)的固結(jié)灌漿步驟與一期類似。固結(jié)灌漿的工藝流程復(fù)雜，包含的步驟繁多，如圖1、2所示。

圖1 有蓋重固結(jié)灌漿施工工藝流程

圖2 預(yù)埋管固結(jié)灌漿施工工藝流程

①孔位放樣。此工程中的固結(jié)灌漿施工中，不論是有蓋重固結(jié)灌漿還是預(yù)埋管固結(jié)灌漿，孔位放樣都是首要步驟，為提高放樣精度，采用儀器與人工相結(jié)合的方式，利用儀器測(cè)放出每個(gè)工作面上的Ⅰ序孔，隨后借助鋼尺測(cè)放Ⅱ序孔。②鉆孔。固結(jié)灌漿作業(yè)開展時(shí)，鉆孔是關(guān)鍵步驟，全部的鉆孔都應(yīng)該統(tǒng)一編號(hào)，并進(jìn)行分序，但不同的固結(jié)灌漿工藝下，采用的鉆孔方法有所差異，本工程中的有蓋重固結(jié)灌漿，鉆孔中采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)金剛石鉆進(jìn)，岸坡段無(wú)蓋重固結(jié)灌漿，采用地質(zhì)鉆與手風(fēng)鉆相結(jié)合的方式，一般鉆孔的孔徑需超46mm，岸坡接觸段埋管法的孔徑較大，需超75mm。③鉆孔沖洗與壓水試驗(yàn)。固結(jié)灌漿是工程市場(chǎng)上比較常用的施工工藝，許多工程企業(yè)也在固結(jié)灌漿方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但在具體的施工作業(yè)中，卻經(jīng)常沒(méi)有按照工藝流程展開作業(yè)，也未科學(xué)設(shè)置各個(gè)參數(shù)，鉆孔沖洗、壓水試驗(yàn)環(huán)節(jié)經(jīng)常出問(wèn)題。實(shí)際上，灌漿之前的沖孔、壓水試驗(yàn)是關(guān)鍵步驟，沖孔就是要對(duì)全部的灌漿孔開展沖洗作業(yè)，可選用孔壁沖洗方法，也可引入裂隙沖洗方式，如果為前一種沖洗方式，直接在導(dǎo)管中通入大流量水流，遵循從孔底到孔外的順序；如果選擇的是裂隙沖洗法，應(yīng)將灌漿栓塞完全卡緊，向裂隙壓入水流，水流的持續(xù)壓入下，孔內(nèi)雜物隨水流流出孔外。沖孔作業(yè)中，沖洗壓力是一個(gè)需關(guān)注的重點(diǎn)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)，沖洗壓力為灌漿壓力80%的情況下，沖洗效果最佳，總體的沖洗時(shí)間需超過(guò)30min。固結(jié)灌漿中的壓水試驗(yàn)也是關(guān)鍵步驟，在此環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行中，需嚴(yán)格遵循行業(yè)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從灌漿孔中抽取一定數(shù)量的孔，逐段單點(diǎn)壓水，未選取的孔段，參考裂隙沖洗的有關(guān)規(guī)定，維持一段時(shí)間的壓水作業(yè)。④灌漿。固結(jié)灌漿中的灌漿是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)的工作中，應(yīng)從下而上實(shí)施，按照孔內(nèi)循環(huán)要求，保障操作規(guī)范，灌漿壓力與設(shè)計(jì)要求相符。灌漿效果與漿液性能有著直接聯(lián)系，漿液性能中，水灰比是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，漿液的配置應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)配合比要求，注意各種材料的用量控制。漿液變換有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)：灌漿壓力維持不變，注入率在一段時(shí)間內(nèi)呈下降趨勢(shì)或者注入率不變，灌漿壓力在特定時(shí)間段內(nèi)不斷增加的趨勢(shì)下，在原有基礎(chǔ)上調(diào)整水灰比；當(dāng)為正常情況下的灌漿作業(yè)時(shí)，某一級(jí)水灰比的漿液?jiǎn)慰鬃⑷肓砍^(guò)了300L，但灌漿壓力、注入率變化幅度較小的情況下，變濃一級(jí)水灰比；注入率超過(guò)了30L/min的情況下，嚴(yán)格根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的掌握，必要情況下越級(jí)變濃。在設(shè)計(jì)壓力情況下，注入率不超1L/min的情況下，持續(xù)保持30min的灌注作業(yè)后結(jié)束灌漿，漿液凝固后將孔內(nèi)的浮漿或者污水等清理干凈，使用水泥砂漿回填密實(shí)，實(shí)現(xiàn)封孔。

（2）成果分析。要檢驗(yàn)在此工程項(xiàng)目中固結(jié)灌漿法的應(yīng)用效果，固結(jié)灌漿作業(yè)結(jié)束后的一段時(shí)間，開展了檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)與分析，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的全面整合：一期Ⅰ序孔、Ⅱ序孔的單位注入量分別為64.53kg/m、31.7kg/m，二期固結(jié)灌漿平均單位耗費(fèi)量為24.14kg/m。因此，各次序孔的單位注入量逐步減小，符合灌漿作業(yè)的普遍規(guī)律，灌漿效果達(dá)到了預(yù)期。

3.2 帷幕灌漿

（1）施工方法。此工程項(xiàng)目的帷幕灌漿作業(yè)，經(jīng)由多方面因素的對(duì)比，選擇了孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)的方式，主要涉及以下幾個(gè)方面的工作：一是孔口管段的鉆進(jìn)與灌漿作業(yè)，針對(duì)鉆進(jìn)作業(yè)，應(yīng)注意設(shè)備的配置，所選擇的設(shè)備，孔徑應(yīng)符合要求，正確操作設(shè)備，維持正常的鉆進(jìn)速率，完成鉆孔后沖洗鉆孔，將準(zhǔn)備好的循環(huán)式止?jié){塞放于基巖以上20～50cm的混凝土中，進(jìn)入壓水試驗(yàn)部分，試驗(yàn)結(jié)束后開展灌漿處理，灌漿按照規(guī)定完成后，由專人負(fù)責(zé)止?jié){塞的拆除，并根據(jù)施工圖紙進(jìn)行孔口管的預(yù)埋。二是孔口管秒射，由于灌漿作業(yè)為分段施工，第一段的灌漿任務(wù)結(jié)束且順利起塞后，孔內(nèi)按規(guī)定預(yù)埋孔口管，安裝過(guò)程中在孔口纏繞麻絲，接上兩用接頭。配備特定型號(hào)的鉆桿作為射漿管，配備好的濃漿注入孔底，孔口管外側(cè)冒出濃漿后卸掉射漿、兩用接頭，再使用濃漿補(bǔ)滿孔口?？卓谂鋫洇?3mm無(wú)縫鋼管，埋設(shè)后露出灌漿廊道底板或者混凝土壓漿板以上0.2m。①孔位放樣。放樣采取儀器放樣與人工放樣相結(jié)合的方式，不論哪一種放樣方式，都需嚴(yán)格遵守操作規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，以保障放樣精度。首先，利用經(jīng)緯儀測(cè)放出帷幕軸線、先導(dǎo)孔，隨后通過(guò)人工拉尺的方式測(cè)放，開孔位置與設(shè)計(jì)孔位偏差不得超過(guò)10cm。②鉆孔。鉆孔作業(yè)開展中，配備SGZ-Ⅲ、SGZ-IB型回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)鉆造，金剛石鉆進(jìn)，為保障帷幕孔可滿足實(shí)際要求，配備上海地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的幾種型號(hào)的測(cè)斜儀開展測(cè)斜，一旦在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)偏離了設(shè)計(jì)值，立即糾偏。③鉆孔沖洗。沖孔環(huán)節(jié)利用清水沖洗，將孔內(nèi)的各種沉淀物均沖出孔外，在回水澄清且無(wú)沉淀物時(shí)，結(jié)束沖洗，裂隙沖洗在回水澄清時(shí)10min結(jié)束，嚴(yán)格控制總沖洗時(shí)間，一般單孔的沖洗時(shí)間要在30min以上，串通孔沖洗時(shí)間需超2h。沖洗水壓為灌漿壓力的80%，如果灌漿壓力的80%超過(guò)了1MPa，沖洗水壓選擇1MPa。④壓水試驗(yàn)。對(duì)于帷幕灌漿中的先導(dǎo)孔，利用單點(diǎn)法孔口封閉，自上而下分段壓水，檢查孔采用五點(diǎn)法，從上到下分段阻塞壓水，其他各個(gè)次序孔的灌漿段采用簡(jiǎn)單的壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)灌漿壓力的80%。⑤灌漿。此工程的帷幕灌漿作業(yè)中，水泥選用的是42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度超80μm方孔篩，篩余量在5%以內(nèi)，各個(gè)部位的灌漿壓力都應(yīng)嚴(yán)格控制在正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。灌漿漿液濃度應(yīng)從稀到濃，逐級(jí)變換，水泥漿液的水灰比有多個(gè)級(jí)別，漿液變換與固結(jié)灌漿漿液變換的標(biāo)準(zhǔn)一樣。全孔灌漿作業(yè)結(jié)束后封孔，采用泵壓漿液工藝，混凝土與基巖接觸面上，科學(xué)布設(shè)阻漿塞，避免漿液壓入這一部位造成問(wèn)題，將射漿管伸到與孔底相距0.2～0.3m的位置，漿液配比為0.5∶1，排出孔內(nèi)稀漿，拔出射漿管，以1.5MPa的壓力作用將配制好的漿液壓入。泵壓漿液封孔后，拔掉阻漿塞，隨后用水灰比為0.5∶1的濃漿補(bǔ)滿，漿液濃縮到孔口空余部分時(shí)，將該部位的松軟水泥結(jié)石等清除干凈，沖洗孔內(nèi)的雜物，最后利用水泥砂漿封填和抹平。

（2）成果分析。此工程項(xiàng)目中，主帷幕Ⅰ序孔單位注入量、Ⅱ序孔單位注入量、Ⅲ序孔單位注入量分別為122.6kg/m、44.9kg/m、16.9kg/m，副帷幕Ⅰ序孔單位注入量、Ⅱ序孔單位注入量、Ⅲ序孔單位注入量分別為20.8kg/m、18.3kg/m、7.9kg/m，銜接帷幕注單位不同序孔單位注漿量為25.6kg/m、11.5kg/m，結(jié)合這些數(shù)據(jù)的分析，孔序、排序均呈遞減規(guī)律，注入量遞減與灌漿規(guī)律相符合。帷幕灌漿施工中，檢查孔有149孔，五點(diǎn)法壓水試驗(yàn)1338段，其中有1336段合格，2段不滿足設(shè)計(jì)要求的段次分布于不同部位，補(bǔ)灌作業(yè)結(jié)束后符合了標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

水電站工程項(xiàng)目的實(shí)施難度大，固結(jié)與帷幕灌漿的方式較為常用，但為保障這兩種技術(shù)良好的施工效果，需立足項(xiàng)目本身，采取有效的技術(shù)管理措施，加強(qiáng)施工流程、技術(shù)參數(shù)的把控，提高施工水平。