東升水電站導流墻固結灌漿施工工藝

劉衛衛，姜鵬飛，紀曉宇，孫友宏，高井賢

（吉林大學建設工程學院，吉林長春 130026）

東升水電站導流墻固結灌漿施工工藝

劉衛衛，姜鵬飛，紀曉宇，孫友宏，高井賢

（吉林大學建設工程學院，吉林長春 130026）

根據東升水電站導流墻固結灌漿施工實踐，總結了固結灌漿過程中鉆孔、裂隙沖洗、壓水試驗、制漿、灌漿、封孔的原則和注意事項。對灌漿過程中所遇到的漏漿及串漿特殊情況，分別采取了待凝及塞住串漿孔的措施，并取得了較好的灌漿效果。

東升水電站;固結灌漿;漏漿;串漿

0 引言

灌漿（Grouting）亦稱注漿（Injection Grout），是借助于壓力，通過鉆孔或其他設施將具有流動性、凝固后具有膠結力的漿液注入到需要灌漿的部位，以提高巖體的整體性和密實性，改善其力學和抗滲性能的一種工程手段。20世紀七八十年代，我國首創了孔口封閉灌漿法，應用于貴州烏江渡水電站強巖溶地層的帷幕灌漿，取得了巨大成功，標志著我國灌漿技術達到了國際先進水平。20世紀80年代中期以后又在灌漿工藝、漿材、灌漿機具上取得了大量的成果。90年代后隨著一些工程的興建，引進了國外高效的灌漿設備及灌漿技術。隨著自動記錄儀逐漸普及，計算機技術在灌漿過程控制和資料整理方面的應用也逐漸推廣和普及。在本工程中采用了循環式的全孔一次灌漿法，選用了ZJ-400型高速制漿機和3-SNS高壓注漿泵，該套灌漿設備保證了制漿效果并且注漿壓力大、流量穩定、結構簡單、操作方便。本次施工過程中采用自動灌漿記錄儀對灌漿施工過程中的數據進行采集和處理，所使用的記錄儀能夠直接將施工過程中采集的數據打印出來，使用十分方便，提高了工作效率，并且減輕了工人操作強度。

1 工程概況

東升水電站位于黑龍江省東南部牡丹江市東寧縣東寧鎮西綏芬河干流上約20 km處（行洪距離），地理坐標為東經130°53'50″、北緯44°00'45″，壩址以上集水面積8105 km2，占綏芬河流域面積的47%，占綏芬河我國境內流域面積的81%，壩址、廠房和庫區均在東寧縣境內。

1.1 電站規模

東升水庫校核洪水位為159.25 m，相應庫容為5824×104m3，為中型水庫;設計洪水位為156.00 m，相應庫容為3988×104m3;正常蓄水位為156.00 m，相應庫容為3988×104m3;調節庫容2867×104m3，占總庫容的49.23%;死水位148.00 m，相應庫容1121×104m3，占總庫容的19.25%。

1.2 地質條件

庫區由低山丘陵所環抱，周圍山體寬厚，多呈渾圓狀，局部地段由于構造作用形成陡崖，山體高程一般在200～560 m。庫區內主要發育構造剝蝕低山丘陵、堆積山前臺地、堆積河漫灘3種地貌單元。構造剝蝕低山丘陵主要由燕山期花崗巖、侏羅系凝灰巖、流紋斑巖、安山玢巖組成;堆積山前臺地為碎石混合土、級配不良砂、礫、卵石、低液限粘土等;堆積河漫灘主要由沖洪積級配不良砂、礫組成。區內地下水按含水層特征主要分為第四系松散層孔隙潛水及基巖裂隙水2種類型，地下水埋藏較深，一般在20～30 m。

1.3 施工工作量與施工難點

在本次導流墻的固結灌漿施工中，根據施工圖紙，共有9個鉆孔，鉆孔工作量為144 m，灌漿工作量為72 m。在鉆孔施工過程中，采用清水作為循環介質，其中5號孔鉆進時，鉆遇地下溶洞，循環介質不能正常循環，漏失嚴重。在灌漿過程中，5號孔漿液漏失嚴重，初灌時注入率達119 L/min，改變漿液濃度后，注入率仍較大，灌漿施工難以結束，于是采取了待凝的措施，待凝24 h以后再對其進行復灌。在對4號孔灌漿時，8號孔出現嚴重的串漿現象，由于施工條件限制，采取了塞住串漿的措施，塞住8號孔，再對4號孔進行灌漿，取得了較好的灌漿效果，順利完成了灌漿施工。

2 固結灌漿施工工藝

2.1 灌漿目的

用漿液灌入巖體裂隙或破碎帶，以加固破碎巖石，提高強度，減小變形。

2.2 灌漿孔施工流程

鉆孔→裂隙沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔。

在本次灌漿施工過程中，灌漿設備的連接采用了小循環的灌漿工藝，各設備具體的連接情況如圖1所示。

圖1 灌漿循環系統及自動記錄流程圖

2.3 施工工藝

2.3.1 鉆孔

鉆孔的孔位布置見圖2。鉆孔施工過程中采用GXY-2型回轉式鉆機，金剛石鉆進工藝鉆進，鉆孔深度要求為入巖5 m，采用75 mm金剛石鉆頭造孔，并以75 mm終孔。鉆孔過程中，嚴格控制孔斜偏差，采用KXP-1型電子測斜儀進行孔斜觀測，施工中控制孔斜率≤2.5%。以上要求是保證灌漿質量的關鍵，能夠保證鉆孔灌注的漿液擴散范圍相互搭接。

2.3.2 裂隙沖洗

圖2 灌漿孔布置圖

灌漿之前對各孔段應采用壓力水進行裂隙沖洗，沖洗時間可至回水清凈時止，沖洗壓力為0.24 MPa（設計最大灌漿壓力的80%）。現場所使用的注漿泵為3-SNS高壓注漿泵，其主要特點是壓力大，流量穩定，結構合理，操作方便。其基本技術參數為:排量 100、207 L/min，最高壓力 10 MPa，進道直徑64 mm，排道直徑32 mm，功率18.5 kW，質量730 kg，外形尺寸1800 mm×945 mm×705 mm。

2.3.3 壓水試驗

固結灌漿孔的壓水試驗在裂隙沖洗后進行，根據規范要求試驗孔數不宜少于總孔數的5%。壓水試驗采用單點法，壓力為0.24 MPa（設計最大灌漿壓力的80%）。每5 min測讀一次壓入流量，連續4次讀數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，取最終值作為計算值。在本次施工的鉆孔當中選取2號鉆孔進行壓水試驗。壓水試驗穩定時的數據為:時間18 h 18 min 51 s，總壓力 0.24 MPa，最大壓力 0.25 MPa，流量 30.12 L/min，呂容值 7.57 Lu。

2.3.4 灌漿

在本次鉆孔中巖石灌漿段的長度為8 m，采用了循環式的全孔一次灌漿法。循環式灌漿的漿液能始終保持流動狀態，可延遲漿液封堵裂隙的時間，灌漿質量較高。未進入裂隙擴散的漿液經回漿管返回到循環回路中，避免了純壓式灌漿底部漿液不流動而沉淀的不足。

2.3.4.1 制漿

上導流墻固結灌漿漿液采用純水泥漿，采用42.5普通硅酸鹽水泥。制漿材料采用質量稱量法，稱量誤差≯5%。純水泥漿液使用普通攪拌機，應不少于3 min;漿液在使用前應過篩，從開始制備至用完的時間宜小于4 h。

2.3.4.2 灌漿孔的布置（圖2）

2.3.4.3 灌漿壓力

根據試驗以混凝土墊層不發生抬動為準，最后確定設計灌漿壓力為0.3 MPa。灌漿壓力應盡快達到設計壓力，但對于注入率較大或易于抬動的部位應分級升壓。

2.3.4.4 漿液變換

灌漿漿液應由稀至濃逐級變換。水灰比采用3、2、1、0.5 四個比級。

漿液變換原則如下:

（1）當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比;

（2）當某一比級漿液的注入量已達到300 L以上或灌注時間已達30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級漿液;

（3）當注入率大于30 L/min時，可根據具體情況變濃漿液或越級變濃。

2.3.4.5 灌漿結束與封孔

灌漿段在最大設計壓力下，灌漿注入率≯1 L/min時，可繼續灌注30 min后結束灌漿。灌漿孔封孔采用全孔灌漿封孔法。

3 灌漿施工工程中特殊情況的預防及處理

灌漿工作應連續進行，因故中斷應盡快恢復灌漿，恢復灌漿時使用開灌水灰比的漿液灌注，如注入率與中斷前相近可改用中斷前水灰比的漿液灌注，如恢復灌漿后，注入率較中斷前減少很多，且在短時間內停止吸漿，應采取處理措施。

3.4.1 漏漿及處理

（1）如遇注入率大、灌漿難以正常結束的孔段時，應暫停灌漿作業，對灌漿影響范圍內的地下洞井、陡直邊坡、結構分縫、冷卻水管等進行徹底檢查，如有串通，應采取措施處理后再恢復灌漿，灌漿時可采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時亦可摻加適量速凝劑灌注，該段經處理后應待凝24 h，再重新掃孔、補灌，并研究是否需進行補充鉆灌處理。

（2）在此次灌漿施工過程中，5號孔大量漏漿，開灌水灰比為3∶1，注入率達119 L/min。按照漿液變換原則，采用濃漿進行灌注。在采用水灰比為1∶1的濃漿進行灌注時，注入量仍然較大，在灌注40 min后待凝。待凝24 h后，對該孔進行掃孔處理，處理結束后對該鉆孔進行復灌。復灌時仍采用3∶1的水灰比作為起始水灰比，此時，注入率明顯下降，最后以2∶1的水灰比結束。結束時的數據為:壓力0.29 MPa，最大壓力0.32 MPa，流量0.85 L/min，水灰比 2∶1，注漿量 2413.90 L，注灰量831.68 kg，單位注灰量103.96 kg/m，流壓比 L=2.93 min·MPa。

3.4.2 串漿及處理

（1）灌漿過程中發生串漿時，如串通孔具備灌漿條件時，應一泵一孔同時進行灌漿。否則應塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，而后繼續灌漿。

（2）在對4號鉆孔進行灌注時，8號鉆孔發現串漿現象，且串漿較為嚴重。由于施工場地條件的限制，不具備一孔一泵灌注的條件。最后采取了塞住8號串漿孔，對4號孔進行灌注的措施。在4號孔灌漿結束后，對8號孔進行了掃孔、沖洗的處理，在處理后對8號孔進行灌漿施工。在對8號孔灌漿施工過程中，灌漿量、注灰量較小。8號孔灌漿數據為:壓力0.3 MPa，最大壓力0.32 MPa，流量0.59 L/min，水灰比3∶1，注漿量1231.80 L，注灰量370.96 kg，單位注灰量46.37 kg/m，流壓比L=1.90 min·MPa。

3.4.3 灌漿效果檢查

本次固結灌漿工程質量的檢查采用鉆孔壓水試驗的方法。固結灌漿壓水試驗合格標準:固結灌漿孔灌后基巖透水率q≤5 Lu，單元灌區內壓水檢查的合格率應達80%以上，其余不合格孔段的基巖透水率最大值應不超過7.5 Lu，且不集中方可認為合格。上導流墻灌漿施工結束后，在5號與6號孔間鉆一個檢查孔做壓水試驗。檢查孔壓水試驗采用的壓力與同高程灌漿孔所采用的灌漿壓力相同。壓水持續時間為30 min，平均流量為1 L/min，呂容值平均值為0.21，說明灌漿效果較好。檢查孔壓水試驗數據為:時間10 h 25 min 46s，總壓力0.3 MPa，最大壓力0.32 MPa，流量 0.98 L/min，呂容值 0.21 Lu。

4 結語

（1）灌漿施工過程中灌漿記錄設備的應用提高了工作效率和工程質量，減少了人工操作強度。

（2）在灌漿過程中遇到漏漿、串漿特殊情況時，采取待凝、塞住串漿孔的措施能夠很好的解決。

（3）通過灌漿效果檢查，上導流墻在進行固結灌漿后降低了透水性，單位吸水量明顯降低，說明灌漿質量和效果較好，提高了巖石的整體性和抗變形能力，使基巖能滿足基礎的要求。

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Consolidation Grouting Construction Technology for Diversion Wall in Dongsheng Hydropower Station

/LIU Weiwei，JIANG Peng-fei，JI Xiao-yu，SUN You-hong，GAO Jing-xian（College of Construction Engineering，Jilin University，Changchun Jilin 130026，China）

According to the consolidation grouting construction for diversion wall in Dongsheng hydropower station，the paper summarizes the principles and precautions of drilling，crack flushing，water pressure test，pulping，grouting and sealing in the process of consolidation grouting.Coagulation and string slurry plugging were taken to deal with slurry leakage and string slurry in the process of grouting construction with good grouting effect.

dongsheng hydropower station;consolidation grouting;slurry leakage;string slurry

TV732

A

1672-7428（2012）09-0071-04

2012-04-07;

2012-07-22

劉衛衛（1987-），男（漢族），江蘇淮安人，吉林大學碩士研究生在讀，地質工程專業，研究方向為巖土鉆鑿工藝與機具，吉林省長春市西民主大街6號四公寓321，lww810@hotmail.com。