長河壩電站壩基深厚覆蓋層固結灌漿施工質量控制

汪　海，　孫 國 興，　姚　嬌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定　626001)

長河壩電站壩基深厚覆蓋層固結灌漿施工質量控制

汪海，孫 國 興，姚嬌

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：長河壩水電站大壩壩基覆蓋層中孤石分布普遍，河床具有架空結構。介紹了長河壩水電站壩基深厚覆蓋層有蓋重固結灌漿的施工質量控制工作，綜合分析了壩基固結灌漿質量控制工作的特點及難點，總結了長河壩水電站壩基固結灌漿采取的質量控制措施及取得的效果，通過加強施工過程控制，保證了工程質量。

關鍵詞：長河壩水電站；深厚覆蓋層；壩基固結灌漿；質量控制

1工程概述

長河壩水電站系大渡河干流水電規劃“三庫22級”中的第10級電站，上接猴子巖電站，下游為黃金坪電站。工程位于四川省甘孜藏族自治州康定縣大渡河上游支流金湯河以下約4～7km的大渡河干流河段。電站采用水庫大壩、首部式地下引水發電系統開發，電站總裝機容量2 600MW。大壩為礫石土直心墻堆石壩，最大壩高240m, 壩頂高程1 697m，壩底高程1 457m，總庫容10.75億m3。

2覆蓋層地質特征

地質勘探表明，壩區河床覆蓋層較深，厚度為60～70m，局部達79.3m。根據河床覆蓋層成層結構特征和工程地質特性，自下而上(由老至新)可分為3層：第①層為漂(塊)卵(碎)礫石層(fglQ3),第②層為含泥漂(塊)卵(碎)砂礫石層(alQ41),第③層為漂(塊)卵礫石層(alQ42),其中第②層中有透鏡狀砂層分布。

河床覆蓋層具多層結構且夾有砂層。漂(塊)卵礫石層滲透系數K=8×10-2～2×10-1cm/s，局部具有架空結構，埋深大，結構為稍密～中密，具有較高的承載力和強透水性；砂層透水系數K=6.86×10-3cm/s,具中等透水性。漂(塊)卵礫石顆粒大小懸殊，結構不均一，允許滲透坡降J=0.1～0.15，局部架空滲透坡體J=0.07；砂層允許滲透坡降J=0.2～0.25，滲透坡降較低，抗滲穩定性差，易產生管涌破壞；河床覆蓋層顆粒粗大，局部架空明顯，除上、下游砂層為中 等透水外，粗粒層各層均具強透水性，局部架空部位透水性極不均勻。

3覆蓋層固結灌漿施工質量控制

固結灌漿是加固壩基、提高壩基承載力、減小壩基不均勻沉降的主要措施，且灌漿工程又屬于隱蔽工程，其質量好壞直接影響到水庫大壩的安全和效益的發揮。灌漿施工自身的特點決定了灌漿質量強調的是灌漿實施全流程的質量控制。長河壩水電站壩基覆蓋層固結灌漿范圍為高程1 457m心墻底面心墻范圍，固結灌漿頂高程為1 457m，深度為5m，局部加深至8m，灌漿蓋重為3m厚覆蓋層，灌漿平臺高程為1 460m。覆蓋層固結灌漿大面積采用沉管法灌漿工藝，在灌漿孔滿足設計孔深要求后，采用拔管法自下而上分段灌漿。

3.1施工質量控制的難點及特點

長河壩水電站壩基覆蓋層固結灌漿從2012年9月22日正式啟動，截至2013年4月4日完成全部48個單元施工，其施工質量控制難點、特點主要包含以下幾部分。

3.1.1覆蓋層孤石量大

在整個施工過程中，壩基覆蓋層主要存在灌漿段內孤石塊徑大、硬度高且較為密集等地質特征，其大塊孤石主要集中分布在地面高程以下6 ～9m部位。在前期施工中，孤石中跟管鉆進時握持力及阻力過大導致跟進困難，經常出現卡埋管事故，從而使跟管拔起困難，施工效率較低。經過不斷改進造孔方法，在后期施工中遇到大孤石時，先采用沖擊器鉆頭先行鉆孔、穿過孤石后再跟管鉆進，使孤石問題得到了很好地解決。

3.1.2固結灌漿與廊道施工相互干擾

為不影響廊道施工，先進行了廊道位置區域的壩基固結灌漿。該區域灌漿完成并經檢查合格后進行了廊道基礎開挖，廊道施工時把心墻隔斷成上下兩部分，而且上下兩部分固結灌漿施工設備不能相互補給，加之廊道施工設備在灌漿區域穿行，從而給灌漿施工帶來了很大干擾。

3.2嚴格控制灌漿材料質量

覆蓋層固結灌漿使用業主指定的峨勝牌P.O42.5水泥(其質量符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》標準的規定)，配合使用其他摻合料。施工現場嚴格控制鉆灌管材和原材料的質量，確保進入現場的物資是符合工程要求的合格產品。不使用受潮結塊和出廠期超過3個月的水泥。定期對現場灌漿材料進行抽樣檢查，杜絕施工過程中使用不合格材料。采用單獨的灌漿用水供水系統，嚴格控制水中固體顆粒或其他雜質的含量。

3.3灌漿工藝質量控制

3.3.1鉆孔

鉆孔孔位由測量人員放出主要控制點，再由現場技術人員按設計圖紙逐孔定位，質檢員逐孔校核，最后由現場監理人員復核。控制孔位偏差不大于10cm。對于受施工條件限制需調整的孔位，采用技術核定單的形式經“四方”同意后實施。

長河壩水電站覆蓋層固結灌漿施工造孔采用全液壓套管鉆機一次性成孔，遇大孤石時，采用沖擊器鉆頭先進行鉆孔，穿過孤石后再跟管鉆進,鉆孔孔底偏斜率不大于2.5%。

3.3.2灌漿方法

覆蓋層固結灌漿分兩序進行施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，按分序加密原則進行。壩基固結灌漿孔深分為5m和8m兩種情況。5m深固結灌漿孔共分三段，分別為2m，2m，1m；8m深固結灌漿孔分四段，每段2m。在灌漿孔滿足設計孔深要求后，采用拔管法自下而上分段灌漿。具體灌漿工藝為“自下而上、孔內循環”，壓力以灌漿孔回漿管路上的壓力表讀數中值為準。通過試驗，灌漿漿液選擇單一比級水泥漿灌注，水灰比為0.5∶1。各段灌漿壓力見表1及表2。

3.3.3灌漿壓力與注入率控制

灌漿壓力以盡快達到設計值為原則，但吸漿量大時，應限流分級升壓，在大注入率時應嚴格控制升高速度，灌漿壓力與注入率關系見表1～3。

表1　5 m深覆蓋層固結灌漿壓力值表

表2　8 m深覆蓋層固結灌漿壓力值表

表3　灌漿壓力與注入率關系表

注：P為孔段最大設計灌漿壓力。

3.3.4特殊情況的處理

(1)灌漿過程中，如地表發生冒(漏)漿現象時，如冒漿量較小，不作專門處理，按正常灌漿方式灌注至結束標準；如冒漿量較大，采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等灌注方法進行處理，并根據情況采取嵌縫、地表封堵等方法處理。

(2)當鉆孔穿過斷裂構造發育帶發生塌孔、掉塊或集中滲漏時，立即停鉆，向質檢及監理人員反映，及時查明原因并采用縮短段長進行灌漿的方法進行處理。

(3)鉆灌過程中，如發現灌漿孔串通時，應查明串通量和串通孔數、范圍，若串漿孔具備灌漿條件時，采用一孔一泵同時進行灌漿，否則，堵塞串漿孔，待灌漿孔灌漿結束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，鉆孔或灌漿。

(4)對于孔口有涌水的孔段，灌前應測計涌水壓力和涌水量，根據涌水情況，選用縮短段長，提高灌漿壓力、進行純壓式灌漿、屏漿、閉漿及待凝等措施。

(5)灌漿工作應連續進行，當因故中斷時，應盡快恢復灌漿，恢復灌漿時使用開灌水灰比的漿液灌注；如注入率比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，注入較中斷前減少較多且在短時間內停止吸漿，則采取掃孔重灌的措施處理或根據監理人員的意見處理。

(6)遇注入率大、灌漿難以正常結束的孔段，應暫停灌漿作業，對灌漿影響范圍內的基礎進行徹底檢查，如有串通，采取措施后再恢復灌漿，灌漿時采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿法灌注，必要時摻加適量速凝劑。該段處理后應待凝24 h，再重新掃孔、補灌。其灌漿資料應及早報送監理、設計，以便根據灌漿情況及該部位的地質條件，分析、研究是否需進行補充鉆灌處理。

3.3.5灌漿結束標準與封孔控制

灌漿結束標準為：①在規定的灌漿壓力下，注入率不大于2 L∕min時，延續灌注10 min即可結束；②當邊排Ⅰ序孔水泥單位耗灰量達到4 t，其他孔達到2 t時，不管其是否有結束的趨勢都不再進行灌注，即可結束。

采用沉管法灌漿工藝，0.5∶1單一水灰比漿液灌注，灌漿封孔按以下原則進行：①全孔灌漿完成后，灌漿孔和檢查孔的封孔采用全孔灌漿法，用W∶C為0.4∶1的水泥漿純壓30 min，壓力為最大灌漿壓力。②全孔灌漿完成后，當灌漿孔達不到規定的灌漿壓力時，用W∶C為0.4∶1的水泥漿將全孔注滿為準。

4灌漿效果分析

長河壩水電站累計完成大壩基礎覆蓋層灌漿48個單元，3 238個灌漿孔，共計27 502 m。

根據《水利水電工程覆蓋層灌漿技術規范》(DL/T5267-2012)，大壩基礎覆蓋層固結灌漿質量檢查可采用鉆孔取芯及注水試驗、彈性波測試，并在必要的部位采用現場坑探進行檢查及檢查孔內進行全景影像檢測。

檢查孔注水試驗要求其滲透系數K≤5×10-4cm/s，檢測孔段合格率不少于85%以上，檢測平均值不小于設計值，不合格孔段的滲透系數不超過設計規定的50%且不集中，灌漿質量可認為合格；灌后聲波測試要求縱波和橫波分別較灌前平均提高不低于40%和60%,且縱波波速不低于1 600 m/s，橫波波速不低于500 m/s。

固結灌漿鉆孔取芯和注水試驗在灌漿施工結束后7 d、彈性波及其他檢查在灌漿結束后28 d進行。本工程壩基固結灌漿完成后選擇了13個單元、36個孔進行注水試驗， 8個灌漿孔進行地震波檢測，檢查結果見表4、5。

表4　檢查孔注水試驗成果表

表5　覆蓋層固結灌漿部分單元灌后地震波檢測結果統計表

表5中縱波最大值為2 485m∕s，最小值為1 563m∕s，平均值為2 146.2m∕s；橫波最大值為911m∕s，最小值為493m∕s，平均值為699m∕s。

根據注水試驗及地震波檢測結果可以看出：壩基覆蓋層固結灌漿滿足設計要求。

5結語

長河壩水電站是大渡河梯級開發中的骨干電站，壩基地質條件較特殊。壩基固結灌漿是基礎處理中的重要環節，一旦出現質量問題，將嚴重威脅大壩安全。通過對壩基覆蓋層灌漿施工的各個環節進行質量控制，包括灌漿前通過灌漿試驗對灌漿參數逐步調整、優化，對灌漿材料的質量保證以及灌漿過程的嚴格監控，使灌漿效果滿足設計要求、壩基的物理力學性能得以改善和加強，在一定程度上能夠有效防止大壩事故的發生，進而保證大壩及人民生命財產的安全。

汪海(1988-)，男，四川眉山人，助理工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

孫國興(1989-)，男，河南三門峽人，助理工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作;

姚嬌(1984-)，女，河北廊坊人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

Quality Control for Thick Overburden Consolidation Grouting Construction in Dam Foundation

of Changheba Hydropower Station

WANG HaiSUN GuoxingYAO Jiao

(Changheba Construction Bureau of Sinohydro Engineering Bureau 5

Corporation, Kangding , Sichuan , 626001, China)

Abstract:Boulders are generally distributed in dam foundation overburden at Changheba hydropower station and riverbed has empty spaces. Construction quality control for thick overburden consolidation grouting in dam foundation of Changheba hydropower station is presented. Features and difficulties of dam foundation consolidation grouting quality control are comprehensively analyzed and taken measures and results are summarized . The improved construction process control ensures project quality.

Key words:Changheba hydropower station ; thick overburden ; dam foundation consolidation grouting; quality control

收稿日期:2015-05-05

文章編號:1001-2184(2015)03-0062-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV543;TV523

作者簡介: