砂礫石覆蓋層靜壓灌漿施工技術

譚必軒

（葛洲壩新疆工程局，新疆烏魯木齊 830049）

1 背 景

1.1 工程概況

新疆斯木塔斯水電站擋水主壩采用混凝土面板砂礫堆石壩，壩址位于阿克牙孜河中游河段的峽谷上，該部位河谷較窄，兩岸邊坡陡立，呈基本對稱“V”形。主壩壩頂高程為1 934.50 m，壩頂寬度為10 m，最大壩高106.00 m，壩頂長141.23 m。

施工導流采用上、下游圍堰擋水、河床一次斷流、導流洞兼深孔泄洪洞泄洪的施工導流方式，導流洞兼深孔泄洪洞布置在河流左岸。該項目涉及兩座度汛圍堰，導流洞進口圍堰在2010年汛期完成任務，大壩截流戧堤圍堰在2011年5月底前完成度汛任務。

1.2 地質條件

堰址位于阿克牙孜河中游河段的峽谷上，河谷較窄，兩岸邊坡陡立，呈基本對稱“V”形，河谷走向42°～21°。

河床寬8～16 m，谷底高程1 835～1 842 m，覆蓋層厚2.5～8.5 m，覆蓋層為漂石夾砂礫石，下伏巖體為黑云母花崗巖，強風化帶厚3～4 m，縱波速度Vp＝2 000～3 000 m/s，風化系數0.5；弱風化帶厚20～25 m，縱波速度Vp＝3 000～4 500 m/s，風化系數0.75；微～新鮮基巖Vp=4 500～5 000 m/s。

1.3 圍堰防滲選擇

由于河道兩岸邊坡陡峭，導流洞進口邊坡開挖時，部分石渣落入河道未完全清除。兩座圍堰形成后，場地狹窄，工程量也較小，不利于采用大型機械設備進行防滲施工，經比較采用靜壓控制灌漿防滲施工。

2 施工技術參數

2.1 導流洞進口圍堰防滲布置

斯木塔斯水電站導流洞進口混凝土圍堰坐落在1號古河槽砂礫石層上，由于其滲水量較大，為了確保洞內混凝土施工，擬對1號古河槽進行灌漿處理。混凝土圍堰軸線長70 m，最大高度9 m，頂寬2 m，帷幕灌漿布置2排，排距0.6 m，孔距2 m。根據地質資料顯示，砂卵石層厚3～20 m，帷幕孔伸入基巖3 m。滲漏量較大部位，可考慮加密灌漿孔，直至滲漏量最小。

2.2 大壩上游圍堰防滲灌漿布置

上游圍堰頂高程1 853 m，最大堰高約13 m，河床覆蓋層厚2.5～8.5 m，軸線長約38 m，頂寬20 m。圍堰防滲灌漿軸線位于上游圍堰軸線下游側，距上游圍堰軸線12.5 m，防滲灌漿軸線長約30.7 m。初步擬沿圍堰防滲灌漿軸線設2排灌漿孔，梅花形布置，孔間距2 m，排距1 m，分三序施工，造孔初步估計32個，總進尺約480 m，終孔深入基巖0.5 m。幕體形成后在開挖過程中可據實際滲水地段加密。

3 主要施工程序及施工方法

3.1 主要施工程序

施工程序為先施工下游排，后施工上游排。每排分三序施工，其程序是下排Ⅰ序孔（兼作先導孔）→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→上排Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔。

3.2 注漿方法

根據砂卵石層特點，灌漿孔施工時，采取一次成孔，自上而下分段灌漿，成孔穩定重新掃孔后再次灌漿，直至到達基巖。

封堵注漿擬采用“自下而上分段灌漿法”進行灌漿。段長按照3～5 m控制。

3.3 鉆孔設備

鉆孔選用YG80型工程鉆機，孔徑146 mm，套管跟管護壁成孔。XY-2型回轉型鉆機配套使用。

3.4 主要施工方法

3.4.1 先導孔施工

（1）為了進一步查明覆蓋層的厚度及河床建基面高程，指導圍堰封堵注漿施工，在下游排選兩個I序孔作為先導孔，先導孔施工在圍堰填筑前左岸導流洞進口混凝土圍堰預留坎上先施工1個孔，圍堰全部填筑后，在河床右岸段布置1個孔。

（2）先導孔施工采用YG80工程鉆機跟管鉆進，達到預計深度后，改用XY-2型回轉型鉆機鉆孔，在鋼套管護壁管中鉆取巖芯，孔徑76 mm，確認建基巖并入巖0.5 m，經監理工程師確認后終孔，鉆取巖芯保留。

3.4.2 注漿材料

3.4.2.1 水泥漿及水泥粘土漿

水泥采用P.O.32.5水泥，粘土采用粘土粉。

水泥漿：0.5∶1（重量比），水泥粘土漿1∶1（重量比）。粘土和水配制成粘土漿（1∶1或2∶1）原漿濃漿后加水泥。

3.4.2.2 堵漏材料

架空地層充填材料可采用砂、瓜米石（粒徑3.5 mm）、粘土等。

3.4.2.3 化灌材料

化灌材料采用水玻璃、水泥水玻璃漿液，水玻璃用量為水泥用量的15%～30%。

3.4.3 注漿方式

灌漿方法有充填灌漿法、滲透灌漿法和擠密灌漿法等。本工程采用充填式注漿靜壓注漿方法。

3.4.4 注漿施工

（1）為防止水泥漿液灌注時流失過多，節省水泥用量，在注漿前對I序孔（先導孔）采取用砂、細石充填架空地段（孔段），充填一定量后用測繩測量孔深，如該孔內充填有砂、細石，可用風、水沖孔，或者采用回轉鉆機掃孔到原孔深，如此反復進行。充填程序先粗顆粒，后砂，然后改用水泥砂漿或水泥漿液進行灌漿，水泥漿液定量灌注，每次定量水泥3～5 t。待灌漿孔內有回漿后，待凝72 h，掃孔復灌，復灌采用水泥漿液0.5∶1。

（2）II序孔或III序孔灌漿施工可先注水泥砂漿，如水泥耗量達3～5 t，改用I序孔（先導孔）充填方法。

（3）注漿過程中，對河床流水進行觀察，如下游水發現河水帶有水泥漿液且流失量過大，要立即停止注水泥漿，采取水泥水玻璃雙液注漿方法。否則停灌，待凝72 h后，再進行注漿作業。重復上述注漿方法。

（4）鉆孔注漿過程中，做好現場施工記錄，遇到特殊情況時，及時將情況、處理措施與結果上報業主和監理。

（5）注漿孔內有回灌漿液，觀測10～15 min，孔內漿液下降10 cm，可結束。

（6）注漿效果檢查：采用鉆孔注水檢查方法，全孔注滿水后觀測10～15 min，孔內水位下降20～30 cm內認為合格，否則進行補加灌漿孔。

4 施工進度及材料

導流洞進口圍堰從2010年6月5日開始施工，6月15日結束，保證了導流洞洞內混凝土施工。

大壩上游圍堰從2010年10月1日開始施工，10月13日結束，較預期目標提前2 d進行基坑開挖。

5 灌漿效果

（1）施工完成后，通過耗材統計表分析，灌漿遞減效果明顯，經過檢查孔觀測，10 min內孔內注水沉降12 cm。

表1 導流洞進口圍堰灌漿耗材統計表Table1:Consumption of grouting materials for the inlet weir of diversion tunnel

表2 大壩上游圍堰灌漿耗材統計表Table 2:Consumption of grouting materials for the weir upstream dam

（2）導流洞圍堰防滲灌漿施工完成后，導流洞進口引渠底板開挖時段，測算滲水流量約6 m3/h，安排2臺（1用1備）15 m3/h的渾水抽水泵間斷排水即可滿足要求。

（3）大壩圍堰防滲灌漿施工完成后，壩基開挖時段，測算滲水流量約30 m3/h，安排2臺（1用1備）40 m3/h的渾水抽水泵間斷排水即可滿足要求。

6 總結及建議

（1）兩座圍堰經過靜壓灌漿處理后，達到了預期臨時防滲效果，經過經濟比較，若采用其它類型防滲，一是造價較大（采用前者節約成本約80萬元），二是受施工場地限制，其它防滲方法將嚴重影響工期。

（2）兩座圍堰地質條件都是砂礫石上覆開挖石渣料，在鉆孔深度20 m范圍采用靜壓控制灌漿技術，對于臨時防滲工程來說值得借鑒，有利于成本控制，也有利于施工進度。