高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

殷 國 權

(中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，四川 成都 611130)

高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

殷 國 權

(中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，四川 成都 611130)

基礎處理工程中的淺層灌漿因受施工工藝的限制，在進行無蓋重灌漿時存在施工盲區，進行有蓋重灌漿時容易發生有害抬動破壞。錦屏一級水電站水頭高度達300m，錦屏二級水電站最大埋深為2 525m，滲透壓力較高。在錦屏一、二級水電站施工過程中，通過不斷總結和改進機具、灌漿材料、施工工藝方法，使高滲透壓力條件下淺層灌漿施工這一難題得到了有效的解決。介紹了所采用的施工工藝和取得的效果。

高滲透壓力；淺層；灌漿；施工工藝；探討；錦屏一、二級水電站

1 概 述

錦屏一、二級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上，系雅礱江卡拉至江口河段五級開發的第一、二座梯級電站。電站工程地質條件復雜，基礎處理工程量為國內類似工程之最。施工過程中，孔口段0～5m灌漿后出現聲波不滿足檢測標準的孔段較多。項目部經過不斷嘗試和總結，對灌漿采用的機具、灌漿材料、施工工藝方法進行了改進，使聲波檢測在后期的施工中合格率不斷提高。

筆者介紹了所采用的施工工藝。

2 高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝

2.1 壩基固結灌漿孔口段施工

錦屏一級水電站壩基固結灌漿施工先進行的是無蓋重灌漿，后進行的是孔口段0～5m加強灌漿，陡坡壩段進行的是引管灌漿。

(1)無蓋重灌漿。

灌漿壓力小，灌漿處理后較處理前改善不大。普通的灌漿塞長度為1.2～1.5m,灌漿過程中在0～1.5m范圍內會出現盲區。錦屏一級水電站壩基固結灌漿9～11#壩段灌后的檢查結果中的孔口段聲波不合格情況見表1。

表1 孔口段聲波不合格情況表

項目部對于不合格檢查孔均采用了以不合格檢查孔為中心、按9m×9m為一個單元布置補強灌漿孔的原則進行補強灌漿處理，經過補強灌漿后，不合格孔均滿足設計要求。補強灌漿典型布置情況見圖1。

圖1 補強灌漿典型布置圖

(2)有蓋重灌漿。

在河床壩段，固結灌漿完成后，根據混凝土間歇期進行了有蓋重固結灌漿。若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下，則混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證；若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上，雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證，但在高壓力作用下極易發生有害抬動破壞。

(3)引管固結灌漿。

在陡坡壩段，固結灌漿完成后，根據混凝土間歇期進行了引管固結灌漿。采用“單管單引”時，灌漿采用純壓式；采用“雙管雙引”時，灌漿采用循環式。兩種灌漿布置型式見圖2、3。

圖2 單管單引布置圖

采用“單管單引”的引管布置和灌漿方式不利于滲水、稀漿的排除，對灌漿孔封孔質量有影響，而且普通水泥的單耗量極小、可灌性較差。考慮到壩基淺表0～5m是拱壩的重要持力層，同時0～5m引管固結灌漿還兼做大壩與基巖面側的接觸灌漿，因此而將其調整為“雙管雙引”的布置方式，同時采用濕磨細水泥進行灌注施工。

圖3 雙管雙引布置圖

從灌漿效果看，“雙管雙引” 的引管布置和灌漿方式的單位耗灰量大于“單管單引”的方式，能夠保證灌漿孔的封孔質量。

2.2 深孔帷幕灌漿中的孔口段施工

從錦屏一級水電站已施工的部分壩段灌后聲波成果可以看出，受灌漿方式和灌漿壓力影響，孔口段5m范圍內灌后的聲波測試成果多數不能滿足設計要求。

對于孔口段0～5m以及接觸段灌漿，采用常規卡塞灌漿存在的缺陷表現為：①普通的灌漿塞長度為1.2～1.5m,灌漿過程中，在0～1.5m范圍內會出現盲區；②灌漿壓力小，灌漿處理后較處理前改善不大；③灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下時，混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證；④灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上時，雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證，但在高壓力作用下極易發生有害抬動破壞。

經過認真進行分析和總結，項目部在工藝上做了一定的改進：①將孔口段0～5m改用膠球塞(加工成4個膠球，長度為50cm左右)，可以減小盲區的范圍；②接觸段鉆機定位加固→0～2m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗→孔口段灌漿→2～5m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗→第二段灌漿→待凝→擴孔→鑲鑄孔口管。孔口段灌漿施工工藝流程見圖4。對于接觸段灌漿，有的專家認為阻塞位置在混凝土面以下10～20cm時，在壓力的作用下即可滿足設計要求。

由于水電站帷幕灌漿孔口段要求100%合格，因此，該工藝在后期帷幕灌漿中得到了應用及推廣，并進行了更深入的總結。

3 引水隧洞松動圈防滲固結灌漿施工

錦屏二級水電站水工隧洞高壓固結灌漿的目的是加固隧洞圍巖、封閉隧洞周邊巖體裂隙，提高隧洞圍巖的整體性和抗變形能力，增強圍巖的抗滲能力。引水隧洞高壓固結灌漿的目的是通過灌漿在周邊形成一定深度的灌漿加固圈，使其成為隧洞承載和防滲阻水的主要結構。為了減少作用在引水隧洞內側襯砌結構上的外水壓力和滲透梯度，防滲高壓固結灌漿利用在滲透水壓力作用下結構滲透系數與所受滲透壓力成反比的滲流力學基本原理，通過合理的圍巖固結灌漿設計，實現了隧洞外層圍巖固結灌漿圈滲透系數較小，相應承擔的外水滲透壓力大；內層固結灌漿圈滲透系數較大，相應承擔的外水滲透壓力小，即達到了隧洞圍巖滲透系數由外到內逐層遞增，滲透水壓力由外到內逐層遞減的效果，使圍巖固結灌漿圈成為承載高外水壓力的主要結構。

a—第一段鉆進；b、c—第一段灌漿；d—第二段鉆孔；e—第二段灌漿圖4 孔口段灌漿及孔口管安裝施工工藝流程圖

防滲固結灌漿均為松動圈的淺孔固結灌漿，基本孔深主要為6m，灌漿壓力要求達到6MPa，灌漿的防滲標準為1Lu，采用固結灌漿工藝，要求達到帷幕灌漿的防滲標準。因此，采取何種有效的措施保障固結灌漿在滿足圍巖加固和防滲質量要求的條件下按期完成是該工程的重點之一。

在工程施工過程中，經過大量試驗，完成了循環式機械塞的改進設計(圖5)，經過在錦屏二級水電站1#、2#引水隧洞使用循環式機械塞并予以全面推廣，在滿足質量要求的同時，降低了施工成本，節省了輔助時間，提高了施工效率，加快了施工進度，受到了監理、業主及設計單位的一致好評。

1.漿管接頭螺栓；2.快速接頭；3.螺紋螺栓；4.三通管；5.螺栓管；6.加力螺帽；7.傳力軸承；8.外管；9.撞壓平衡板；10膨脹膠球；11.固定螺帽；12.內管；13.傳力支架圖5 改進型循環式機械塞示意圖

改進型循環式機械塞所使用的材料均為常規材料，易采購，單套塞包括圓管形膠球塞(5個)、傳力支架(3個)、擠壓平衡板(9塊)、推力軸承(1個)、加力螺帽(1個)、固定螺帽(1個)、三通(1個)、進回漿管轉換器(1個)、進漿管(1根)、回漿管(1根)。

由于采用了改進型循環式機械塞灌漿工藝，無需加工預埋鋼管和孔口封閉的鋼材，減少了氣囊塞的購買數量，大大節省了人力、財力，節省施工成本約1 200萬元，同時避免了孔口封閉灌漿法工藝的待凝等工序，節約了工期，提高了鉆灌工效，提前完成了錦屏二級水電站東端1#、2#引水隧洞的施工任務。

4 結 語

在錦屏一、二級水電站固結灌漿施工過程中，通過改進施工工藝、灌漿設備，提高了高滲透壓力條件下淺孔灌漿的合格率。無蓋重補強工藝、有蓋重阻塞工藝、陡坡壩段“雙管雙引”循環灌漿工藝、引水隧洞改進型循環式機械塞灌漿工藝經過在錦屏工程中的大量實踐已經比較成熟，在今后類似工程中具有較高的推廣應用價值。

(責任編輯：李燕輝)

2016-09-09

TV7;TV52;TV

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1001-2184(2017)01-0105-03

殷國權(1978-)，男，四川成都人，副總經理兼項目經理，高級工程師，學士，從事水利水電、鐵路工程施工技術與管理工作.