斜孔復(fù)勘技術(shù)在黃登水電站帷幕灌漿中的應(yīng)用

常 昊 天， 董 立 安

(1.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

?

斜孔復(fù)勘技術(shù)在黃登水電站帷幕灌漿中的應(yīng)用

常 昊 天1， 董 立 安2

(1.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

斜孔復(fù)勘技術(shù)是指在大壩帷幕灌漿施工過(guò)程中兩岸灌漿平洞端頭掌子面斜向下施工的地質(zhì)復(fù)勘孔，通過(guò)對(duì)該孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查該部位實(shí)際地質(zhì)參數(shù)與設(shè)計(jì)地質(zhì)參數(shù)是否相符或相差多少的地質(zhì)復(fù)勘技術(shù)。如果復(fù)核結(jié)果與原設(shè)計(jì)預(yù)期有偏差或偏差較大，即存在繞壩滲流的風(fēng)險(xiǎn)，可據(jù)此提前決策，采取主動(dòng)措施，避免后期的被動(dòng)調(diào)查和處理。黃登水電站工程在帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)過(guò)程中采用斜孔復(fù)勘技術(shù)，查明、補(bǔ)充了灌漿區(qū)域的地質(zhì)資料，在施工期調(diào)查、解決了工程隱患，具有重要的借鑒意義。

黃登水電站；帷幕灌漿；斜孔復(fù)勘技術(shù)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內(nèi)，采用堤壩式開(kāi)發(fā)，是瀾滄江上游曲孜卡至苗尾河段水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第六級(jí)水電站，以發(fā)電為主。上游與托巴水電站、下游與大華橋水電站相銜接。控制流域面積9.19×104km2，多年平均流量908 m3/s。水庫(kù)正常蓄水位高程1 619 m，總 庫(kù) 容16.7 億m3；電站裝機(jī)容量1 900 MW，年發(fā)電量85.78億kW·h。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1 625 m，最大壩高203 m，壩頂長(zhǎng)度464 m。壩體總工程量約為：常態(tài)混凝土92×104m3、碾壓混凝土275×104m3，帷幕灌漿基巖段鉆孔約7萬(wàn)m。

2 帷幕灌漿施工采用斜孔復(fù)勘技術(shù)的必要性

《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》[1](DL/T 5148-2012)5.1.4條中明確：“在帷幕的先灌排或主帷幕孔中宜布置先導(dǎo)孔。先導(dǎo)孔應(yīng)在一序孔中選取，其間距宜為16～24 m，或按該排孔數(shù)的10%布置。”先導(dǎo)孔是在灌漿工程中用于查明驗(yàn)證或補(bǔ)充灌漿區(qū)域地質(zhì)資料的、最先施工的少數(shù)灌漿孔。先導(dǎo)孔的主要作用是檢查實(shí)際地質(zhì)參數(shù)與設(shè)計(jì)地質(zhì)參數(shù)是否相符，或相差多少，也就是復(fù)核設(shè)計(jì)防滲帷幕的垂直深度是否滿足蓄水后的防滲需要；但其主要是對(duì)設(shè)計(jì)防滲底線的復(fù)核，而對(duì)防滲帷幕邊線未強(qiáng)制或建議采取復(fù)核措施。在工程實(shí)踐中，工程參建各方往往比較重視深度方向的壩基滲漏情況，目前很多大型水利水電工程在施工過(guò)程中甚至引入了第三方質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)灌后質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查和效果評(píng)價(jià)[2]，但對(duì)因防滲邊線深度不足而引起的繞壩滲流問(wèn)題在工程施工過(guò)程中的關(guān)注相對(duì)較少。當(dāng)工程蓄水后通過(guò)滲流觀測(cè)設(shè)施發(fā)現(xiàn)繞壩滲流問(wèn)題時(shí)，最佳的處理時(shí)機(jī)已經(jīng)錯(cuò)過(guò)。這時(shí)，為了保證灌漿質(zhì)量和灌漿效果，通常需要先降低庫(kù)水位后再進(jìn)行灌漿施工。這種“后期補(bǔ)救”的處理方式，加大了處理難度，增加了經(jīng)濟(jì)投入，容易造成工程蓄水和發(fā)電的滯后，與蓄水前在施工過(guò)程中即進(jìn)行處理相比效果偏差。

大壩帷幕灌漿施工過(guò)程中通常可選擇在進(jìn)行帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)時(shí)，在兩岸灌漿平洞端頭掌子面斜向下施工地質(zhì)復(fù)勘孔，孔深采取洞深的二分之一(建議值)，這樣實(shí)施可充分利用帷幕灌漿的風(fēng)、水、電管線及人員、設(shè)備，在設(shè)計(jì)帷幕灌漿的區(qū)域外，調(diào)查、復(fù)核設(shè)計(jì)防滲帷幕邊線是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期。如果復(fù)核結(jié)果與原設(shè)計(jì)預(yù)期有偏差或偏差較大時(shí)可提前決策，采取主動(dòng)措施，避免后期的被動(dòng)調(diào)查和處理。綜上所述，采用帷幕灌漿鉆孔復(fù)勘技術(shù)，特別是斜孔復(fù)勘技術(shù)，在施工期調(diào)查、解決工程隱患時(shí)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

3 斜孔復(fù)勘技術(shù)在黃登水電站施工中的應(yīng)用

3.1 黃登水電站大壩帷幕灌漿設(shè)計(jì)

黃登水電站碾壓混凝土重力壩在壩高大于70 m的壩段(即4～19號(hào)壩段)上游設(shè)雙排帷幕，其余壩段上游設(shè)單排帷幕。上游主帷幕最大孔深130 m，副帷幕孔深為主帷幕孔深的0.6倍。主、副帷幕孔之間的排距為1 m，所有帷幕孔孔距均為2 m，梅花形布置。

在建基面高程低于1 520 m(左岸)/1 506 m(右岸)的壩段(6～16號(hào)壩段)壩趾附近設(shè)置單排帷幕，下游帷幕的底線按下游校核水深的0.5倍及帷幕孔深不小于25 m進(jìn)行雙控制，孔距2 m。下游帷幕通過(guò)6號(hào)及16號(hào)橫向廊道與主帷幕連接封閉。

左岸布置3條灌漿洞，右岸布置2條灌漿洞。左、右岸壩頂灌漿平洞均沿壩軸線布置，左岸最底層灌漿洞高程為1 463.5 m，灌漿孔最深約110 m，右岸岸坡壩段灌漿孔最深約94 m。灌漿洞內(nèi)的銜接帷幕設(shè)置兩排，孔深15 m左右。

因黃登水電站工程規(guī)模大、地質(zhì)條件復(fù)雜，在可行性研究階段，右岸灌漿平洞深度按照1 Lu線和地下水位線雙重標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。黃登水電站大壩上游帷幕灌漿設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖1。

圖1 黃登水電站上游帷幕中心線展示簡(jiǎn)圖

黃登水電站帷幕灌漿質(zhì)量檢查以分析檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合鉆孔、巖芯資料、灌漿記錄、測(cè)試成果等評(píng)定其質(zhì)量。根據(jù)水頭不同、位置不同該工程采用不同的透水率及合格標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

3.2 右岸高程1 625 m平洞帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)

表1 黃登水電站帷幕灌漿壓水試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)黃登水電站大壩帷幕灌漿施工技術(shù)要求，帷幕灌漿初期的施工應(yīng)在壩基灌漿廊道及壩肩灌漿洞內(nèi)選2～3個(gè)單元進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。該工程第一次帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)[3]選擇在右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞，按單排灌漿孔布置，孔間距為2 m；帷幕灌漿孔鉆孔頂角為4°(傾向上游)，方位角為垂直于洞軸線。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔施工均采用“孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿”的施工方法。另外選取了2個(gè)Ⅰ序孔作為先導(dǎo)孔兼聲波測(cè)試孔。試驗(yàn)灌漿檢查布設(shè)了3個(gè)檢查孔和2個(gè)加密第三方檢查孔。

此外，鑒于右岸F11斷層在壩肩開(kāi)挖施工過(guò)程中被揭露出來(lái)(圖2)，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工程師和施工管理人員在分析其走向后判斷該斷層可能會(huì)與右岸帷幕灌漿洞相交，然而，在該洞開(kāi)挖過(guò)程中并未遇見(jiàn)該斷層。鑒于此情況，進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)時(shí)在右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞最里端增設(shè)了2個(gè)地質(zhì)復(fù)勘孔及1個(gè)I序孔，以進(jìn)一步檢查實(shí)際地質(zhì)參數(shù)與設(shè)計(jì)地質(zhì)參數(shù)是否相符？在右壩肩深處是否存在滲漏通道的可能性。

圖2 黃登水電站右岸壩肩開(kāi)挖面貌圖

其中，2個(gè)地質(zhì)復(fù)勘孔中重點(diǎn)設(shè)置了1個(gè)斜孔(孔號(hào)：DZFK-1)，孔深55.2 m，孔徑91 mm，孔向?yàn)槠叫杏趬屋S線、朝向右岸下傾45°。采用“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)，自上而下分段進(jìn)行，透水率計(jì)算依據(jù)該段的實(shí)際段長(zhǎng)計(jì)。斜孔復(fù)勘屬于灌前檢查(灌漿前對(duì)巖石進(jìn)行質(zhì)量檢查)，主要包括鉆孔、壓水等項(xiàng)目，其中鉆孔主要是通過(guò)巖芯判斷巖體質(zhì)量，壓水主要是通過(guò)透水率判斷巖體裂隙發(fā)育情況，壓水試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2 復(fù)勘斜孔(DZFK-1)壓水試驗(yàn)成果表

3.3 右岸帷幕灌漿施工方案的及時(shí)修正

前期地勘資料顯示，右岸高程1 625 m帷幕灌漿洞最里端的透水率均在1 Lu以下(圖1)，施工技術(shù)要求也明確該部位透水率應(yīng)小于、等于3Lu。然而，通過(guò)復(fù)勘斜孔的壓水檢查，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)透水率成果較可行性研究階段的設(shè)計(jì)資料有較大出入。為了滿足滲控要求，保證工程質(zhì)量，經(jīng)分析論證，及時(shí)對(duì)該部位防滲帷幕線進(jìn)行了調(diào)整、修正，即：增加右岸高程1 625 m灌漿洞最里端部位垂直灌漿孔的深度，同時(shí)增設(shè)了3條深度約25 m的輻射狀斜孔[4](圖3)。此外，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，對(duì)左岸高程1 625 m灌漿洞的帷幕線也進(jìn)行了相應(yīng)的修正。

圖3 修正后的右岸高程1 625 m帷幕灌漿孔、洞剖面圖

4 結(jié) 語(yǔ)

瀾滄江黃登水電站工程帷幕灌漿大規(guī)模施工前，在兩岸灌漿平洞端頭補(bǔ)打了地質(zhì)復(fù)勘孔(特別是斜向孔)，復(fù)核了大壩兩岸實(shí)際防滲帷幕邊線以外的透水率指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，利用施工期的有利時(shí)機(jī)發(fā)現(xiàn)工程隱患并通過(guò)增加輻射灌漿孔等施工手段，避免了蓄水過(guò)程中或蓄水后該部位出現(xiàn)繞壩滲流問(wèn)題。斜孔復(fù)勘技術(shù)在黃登水電站中的成功應(yīng)用，對(duì)其它在建和擬建大型水電工程帷幕灌漿施工具有重要的借鑒意義。

[1] DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 李維朝，梁 鐸，等.堤壩帷幕灌漿效果評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2012，10(3)：214-218.

[3] 雷厚斌，周林勇.枕頭壩一級(jí)水電站防滲帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)研究[J].水力發(fā)電，2015，41(8)：79-81,101.

[4] 脫云飛，王克勤，等. 斜孔帷幕灌漿在病險(xiǎn)水庫(kù)防滲處理中的應(yīng)用[J].南水北調(diào)與水利科技，2011，9(1)：145-147.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-06-06

TV7;TV543+.5;TV543;TV523

B

1001-2184(2016)05-0085-03

常昊天(1986-)，男，遼寧凌源人，工程師，博士，從事水電工程施工質(zhì)量控制與質(zhì)量監(jiān)督研究；

董立安(1982-)，男，河南信陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，從事水電工程施工質(zhì)量管控研究.