漢江流域某水電站一期主體與導截流工程反向灌漿滲水治理技術

中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710000

正文：

1、工程概況

該工程位于陜西省與湖北省交界處，屬漢江流域，出現滲水難題的為一期主體工程。該工程由全年土石圍堰和縱向混凝土圍堰將漢江水分隔于基坑外側，泄洪閘和廠房位于基坑內側。在基坑開挖施工過程中，廠房和泄洪閘結合段出現F10、F9、F8三條斷層，斷層呈水平、斜切和直切三個方向交錯分布。在開挖至166m高程后，基坑開始出現滲水，隨著開挖深度的下降滲水通道也逐步下移，主要沿F8和F9斷層方向分布，至155m高程時出現集中滲水通道，滲流量高達2400m3/h。

基坑開挖完成后，在進行錨桿施工時，鉆孔完成后，滲水隨之從錨桿孔內流出，且流量和壓力均較大，較難治理。為降低滲水治理難度，滲水時段選在枯水期進行施工，該時段河床水位在174m左右，基坑內廠壩分界線處最低滲水點位于150.0m高程左右，內外水頭差為24m左右。且滲水點分布面較廣，自150m至166m高程滲水點多達40處，水平面和垂直面均有分布，且滲水量隨外江水位升降而變化。

圖片1 斷層分布圖

圖片2 滲水狀況圖

2、滲水原因分析及方案選擇

根據設計勘探地質資料，工程出現滲水壩段巖性為含石英結晶灰巖夾鈣質千枚巖，巖體多呈碎片狀，局部泥化、見光面，少見結晶灰巖碎塊，泥質膠結欠密實。沿斷層面局鐵質侵染，風化呈褐黃色。斷層走向與巖層走向近于一致，微切層，屬張性（正）斷層。斷層影響帶主要位于上盤，度2～3m，巖體完整性相對較差。

經多次試驗、現場踏勘及召開專家論證會，認為滲水主要為外江水通過斷層裂隙進行滲流淘刷，形成集中滲水通道，且滲水點分布較為廣泛，滲水量較大。

因地層的復雜性及滲水點分布的范圍較廣，必須進行有蓋重封閉灌漿封堵，且需選擇在枯水期分兩階段進行。第一階段先進行垂直面封堵，第二階段進行水平面封堵。且需在土建工程施工至泄洪閘底板首層混凝土高程后進行施工。在混凝土施工階段需對滲水采取引排措施，待混凝土施工完畢后再利用引水管路進行反向灌漿封堵滲水通道。且封堵須嚴格按照“自下而上，自右向左”工序組織施工。

3、滲水治理實施過程

枯水期，河床水位較低，在泄洪閘壩段混凝土澆筑至165.0m高程以上時，且混凝土澆筑完成7天后，抬動孔及憋水試驗施工完成后進行反向灌漿作業。

反向灌漿施工前，測量所有滲水預埋管的涌水流量及壓力，并做好相關記錄，再對1#泄洪閘壩段滲水點進行憋水試驗；憋水試驗完成后，經業主、設計、監理同意后，首先需進行1#泄洪閘壩段反灌，采用“先低后高”、再“自下游向上游”的順序，選擇2～3個大滲水引排管按順序進行反灌，其余竄通孔出濃漿后封孔，不再進行串通孔灌漿；對2#、3#泄洪閘壩段的非竄通孔按“從右岸到左岸”，再“自下游向上游”的施工順序進行；1#～3#泄洪閘壩段反向灌漿結束后再進行EL168.23m平臺剩余固接灌漿孔施工。

3.1 滲水點引排

1#～3#泄洪閘壩段陡坡滲水點位置采用風鉆鉆孔，鉆孔深度根據現場實際情況確定，要求盡可能深入滲水點，鉆孔完成后對于塌孔點預埋Φ300mm回填灌漿鋼管，對于一般滲水點預埋Φ90mmPE管或預埋Φ25mmPE管，預埋管周圍及其它滲漏點用棉絮、棉紗、堵漏寶封堵密實。所有預埋管按照“由低到高”→“自下而上”→“由右到左”→分組順序，分壩段逐根管子進行編號掛牌，并注明孔口高程。

對出水量較大的兩個滲水點各預埋1根Φ165mm及1根108mm鋼管，再回填C20混凝土封閉。

預埋的PE管及鋼管上安裝變徑接頭、蝶閥、綁扎消防帶。壓水、灌漿過程采用灌漿塞或通過蝶閥變徑直接與預埋管連接進行灌漿。

3.2 抬動孔

憋水試驗前，在1#泄洪閘壩段邊墻位置布置2個抬動孔，1#泄洪閘壩段導墻位置布置1個抬動孔，在2#、3#泄洪閘壩段各布置1個抬動孔（使用補充固結灌漿已設置的抬動觀測裝置，不另行增設）。抬動孔孔深入巖6m，抬動變形允許值不大于200μm，灌漿時派專人進行觀測，灌漿需在無抬動的情況下進行施工。當產生抬動時，采取限流、降壓漿等措施進行處理；如無效果，停止灌漿，并報告質檢人員和監理工程師，按監理工程師的指示要求進行處理。

3.3 憋水試驗

實施反向灌漿之前采用憋水試驗方法進一步檢查埋管的可靠性及選取合適的灌漿壓力。憋水試驗選取1#泄洪閘壩段陡坡滲水點高程較低、涌水流量最大的一根管做為試驗孔，試驗前將其它管路全部封閉，并測量該涌水孔的壓力及流量。

采用憋水試驗目的：一方面檢查預埋管周邊是否有外漏，必要時對埋管進行補充加固，對外漏點進行混凝土或砂漿封堵封閉，確保灌漿時能逐漸升壓成功；另一方面為了選取合適的灌漿壓力。

憋水試驗開始壓水壓力采用0.1MPa，逐級提升壓水壓力，每級壓水試驗按照簡易壓水試驗施工。壓水升壓過程中，密切觀察泄洪閘區域5個抬動孔抬動情況，若壓水壓力達到一定數值后，未發生抬動破壞，且滿足壓水流量15L/min以上，且最大流量不超過30L/min，則該壓水壓力的80%數值確定為該涌水孔最終灌漿壓力。其它反向灌漿管路可根據涌水情況，且滿足設計要求，適當調整灌漿壓力。

3.4 反向灌漿

1#～2#泄洪閘混凝土澆筑至EL165.0m高程后，對原預留回填灌漿鋼管及PE管按照施工程序逐管進行純水泥漿液灌漿，首次反灌注入水泥總量控制在250 t，且確保一次性完成灌漿施工。

對于首灌孔灌漿過程中，1#～3#泄洪閘壩段其余串通孔出漿后，不再進行串通孔灌漿。對于串通孔采用消防帶綁扎，保留細小縫隙，起到泌水保漿的作用，避免因引排管涌水流量過大稀釋漿液。

3.4.1 灌漿比重及灌漿壓力

反向灌漿水泥漿液采用0.8：1、0.6：1、0.5：1（重量比）三個比級。對于泄洪閘壩段滲水點引排管涌水孔及串通孔反向灌漿水泥漿液采用0.6:1或0.5:1濃漿直接灌注，2#、3#泄洪閘非竄通孔采用單孔逐孔灌注，漿液水灰比采用0.8:1、0.5:1兩個比級，開灌水灰比采用0.8:1，可灌性較好時（流量20L～30L/min以上），直接變濃漿灌注。

反向灌漿壓力定為0.2Mpa，實施時可根據現場情況及憋水試驗結果做適當調整。

3.4.2 灌漿結束標準

灌漿結束標準宜按照最終的吸漿量較小且能夠達到0.2MPa左右的灌漿壓力確定；若吸漿量仍然較大，則總量控制需要上調；若江水出現返漿現象，繼續灌注5～10min也可結束。

3.4.3 異常情況處理方案

1、灌漿過程中，如發現地表及其它通道漏漿、冒漿現象立即采用棉紗棉絮或水泥砂漿拌水玻璃封閉處理；如發現其它引排管串漿，立即采用準備好的木楔直接從孔口釘牢，周圍用棉紗棉絮或水泥砂漿拌水玻璃封閉處理，期間不能采用間歇灌漿或中斷灌漿作業。

2、灌漿中在未灌漿完成所規定的注入總量前已停止吸漿，可改其他管路灌注。

3、首灌結束48h后打開引排管，若依然存在涌水現象，需再次進行反向灌漿作業，反灌注入水泥量可視實際情況按大于5t水泥注入量進行控制，灌漿直至達到管口無漏水狀態。

4、灌漿過程中，當產生抬動時，采取限流、降壓漿等措施進行處理；如無效果，立即停止灌漿，并報告質檢人員和監理工程師，按監理工程師的指示要求進行處理。

5、灌漿過程中，若出現系統停電，備用電源保證立即啟用，盡快恢復灌漿。

3.4.4 灌后管頭處理

灌注結束后，封閉管口48小時后緩慢打開，如無出水則割除灌漿管，人工封孔磨平管口。

3.5 灌后效果分析

反向灌漿質量檢查：反向灌漿質量檢查在保證所有引排管管頭無漏水情況下，結合補充固結灌漿質量檢查進行綜合評定；

固結灌漿質量檢查：固結灌漿質量檢查應以分析檢查孔壓水試驗成果為主，結合鉆孔巖芯、灌漿記錄等進行綜合評定。灌漿單元工程結束后提供全套的灌漿資料報監理人便于布置檢查孔，壓水壓力為0.2Mpa，檢查孔數為不少于灌漿總孔數的5%，一個單元工程內至少應布置一個檢查孔。壓水檢查應在灌漿結束后3d后進行，合格標準是透水率小于等于5Lu，不合格的孔不超過設計規定值的150%，且不集中，方可認為合格。

4、結論

經過滲水引排、混凝土施工封閉及枯水期兩個階段的方向灌漿施工技術的實施，成功的解決了該工程滲水治理難題，且受到了各參建單位的一致認可。通過對巖性為含石英結晶灰巖夾鈣質千枚巖地層進行反向灌漿施工技術的實施，可效解決此類地層高水頭、大流量、多通道滲水治理的難題，填補該工況下反向灌漿治理施工技術的空白，對類似工程提供借鑒，具有較廣泛的社會意義和較高的應用價值。