控制性灌漿工藝在老撾南立1水電站圍堰防滲中的應用

黃 俊 杰， 胡 鳴， 張 衛(wèi) 東

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

南立1水電站位于老撾萬象省北部PhonHong區(qū)的Nam Lik河上，電站距離上游南立2水電站直線距離約33 km。電站為河床式電站，最大壩高47.67 m，設(shè)計正常蓄水位高程195 m，水庫最低運行水位高程191.5 m，電站裝機容量為64.72 MW。

電站下游圍堰地處河床中央，兼顧基坑擋水及過河通道功能，早期韓國的施工單位采用大塊石及黏土進行圍堰填筑并用鋼板樁進行圍堰防滲。但由于堰體底部存在大量的孤石，滲漏通道難以封閉，且隨著河水長期不停沖刷、掏空，進一步加劇了堰體滲水，嚴重影響到基坑的開挖以及后續(xù)工作的順利開展，因此，圍堰防滲處理勢在必行。

2 防滲工藝的選擇

目前水電站基礎(chǔ)防滲采取的工藝以高噴防滲墻、混凝土防滲墻、控制性灌漿、噴灌結(jié)合防滲墻等為主，幾種工藝各具優(yōu)劣。

高噴防滲墻適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土、碎石土等地基基礎(chǔ)的防滲和加固處理；對基巖和碎石土中含有卵石、塊石、漂石呈骨架結(jié)構(gòu)的地層以及地下水流速過大和已涌水的地基工程適用性差，應慎用。

混凝土防滲墻一般適用于黏土、砂土、淤泥和卵石粒徑小于100 mm的砂礫石地層；對松散漏失及涌水的地層，其槽孔護壁困難，成槽難度大，應慎用。

控制性灌漿技術(shù)地層適應性強，灌漿中加入膨脹及速凝材料后，對漏失地層具有較好的處理效果。

噴灌結(jié)合防滲墻技術(shù)綜合了高噴防滲墻與控制性灌漿技術(shù)的特點，具有地層適應性強，防滲效果好等優(yōu)點；但其施工難度大，設(shè)備人員投入大。

結(jié)合本工程圍堰基礎(chǔ)底部多孤石且存在大量滲水通道的地質(zhì)特點，綜合考慮施工工期、防滲能力、施工質(zhì)量控制及經(jīng)濟效益等指標，最終決定采用控制性灌漿工藝進行圍堰防滲處理。

3 控制性灌漿方案的設(shè)計

3.1 孔位布置

結(jié)合下游圍堰現(xiàn)場實際情況，首先進行下游圍堰素混凝土子圍堰漏水的處理。沿素混凝土子圍堰共布置了7排控制性灌漿孔，其中子圍堰槽口位置布置了4排，孔距預先設(shè)置為1～2 m，再根據(jù)現(xiàn)場初灌情況設(shè)置具體的孔距。要求終孔深度應深入地層15 m。灌漿過程中先灌迎水面排，再灌背水面排，最后灌中間排。

主圍堰控制性灌漿孔上下交錯布置兩排，每排26個孔，每孔深15 m；根據(jù)灌漿后的實際情況，再對漏水匯集處進行加密處理。

3.2 灌 漿

本工程控制性灌漿先灌注迎水面排，再灌背水面排。同排孔分兩序施工，即先施工I序孔，再施工Ⅱ序孔。灌漿時，將迎水面的灌漿孔灌漿壓力控制在0.2～0.3 MPa；將背水面的灌漿孔灌漿壓力控制在0.3～0.6 MPa。

對于滲水通道大而密集的部位采取加密、反復灌漿的處理方式。處理過程中，必要時灌注水泥砂漿、摻外加劑(水玻璃等)或膨脹性材料以達到更好的阻水防滲效果。

4 控制性灌漿施工

4.1 鉆 孔

子圍堰控制性灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機造孔，根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，子圍堰槽口混凝土澆筑后，上吊地質(zhì)鉆機于混凝土上鉆加密孔。

主圍堰控制性灌漿鉆孔采用地質(zhì)鉆機潛孔錘偏心跟管鉆進，鉆孔孔徑為127 mm，套管采取螺紋連接，鉆進、擴孔、跟套管護孔連續(xù)完成。

鉆進過程中，詳細、準確記錄鉆孔時遇到的各種現(xiàn)象，根據(jù)返渣情況、鉆進速度、鉆壓以及沖擊器運行情況判斷地下水位、漂(孤)石的分布、埋深，地層的架空、漏失與串通，動水及地下承壓水等的分布狀況，為后續(xù)灌漿提供依據(jù)。

4.2 灌漿方法

(1)子圍堰。實際灌漿施工中，由于子圍堰槽口底板混凝土下游2～3 m處存在大量滲水通道，滲水量大、流速快。故在子圍堰槽口混凝土澆筑前，先采取淺孔注漿并摻入水玻璃、細砂、豆石等灌漿堵漏材料。當該部位滲水量減小、待凝一段時間后進行二次造孔，余下的孔段采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法進行加壓灌漿。

子圍堰槽口混凝土澆筑后，上吊地質(zhì)鉆機于槽口混凝土上進行灌漿施工。采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法進行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。灌漿過程中，分序、分段并逐次加深，直到孔深達到設(shè)計深度且滲水得到很好的控制后結(jié)束該部位控制性灌漿施工。

(2)主圍堰。主圍堰控制性灌漿孔鉆孔完畢，向孔內(nèi)下入一根灌漿花管，花管采用φ80 PVC花管，管底部切割布置水口，花管下設(shè)完畢，起拔套管，然后采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)法進行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。

實際灌漿施工過程中，由于主圍堰底部存在大量孤石且其主要由黏土以及碎石填筑而成，存在大量的滲水通道，滲水量大，灌漿過程中存在大量漏漿，無法采取孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法有效灌漿。于是，在主圍堰第一階段處理過程中，主要采取孔口注漿并摻入水玻璃、砂、豆石等灌漿堵漏材料并結(jié)合限流、待凝等灌漿方法的方式進行處理。當滲水量減小后，再采用“孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)法(純壓式)”進行雙液灌漿(水泥漿液+水玻璃)。第一階段處理后，圍堰滲水主要匯集于中部位置(河床正中附近)。第二階段，于滲水匯集處加密設(shè)置一排灌漿孔。灌漿前于滲水匯集處扎一小圍堰，通過小圍堰平衡壓力的作用并結(jié)合第一階段的處理方式進行灌漿。第二階段處理后，滲水得到了很好的控制。第三階段，為保證圍堰較小的孔隙得到填充，對滲水匯集處再設(shè)置了一排加密孔進行灌漿處理。

4.3 漿液配比

灌漿施工中，水泥漿與水玻璃比可根據(jù)實際情況選用1∶0.5、1∶1等配比，水泥-水玻璃漿液不同條件下的膠凝時間見表1。

表1 水泥-水玻璃漿液不同條件下的膠凝時間(M=3)表

4.4 灌漿結(jié)束標準

根據(jù)迎水、背水面灌漿孔的實際施工情況，分別采用不同的灌漿結(jié)束標準。

(1)迎水面灌漿孔：采用限量灌漿控制結(jié)束標準或設(shè)計壓力及注入率結(jié)束標準，當單位耗灰量達1 000 kg/m時，可結(jié)束灌漿；或當灌漿壓力達到設(shè)計灌漿壓力且吸漿量小于5 L/min時，持續(xù)灌注15～20 min即可結(jié)束。

(2)背水面灌漿孔：當灌漿壓力達到設(shè)計灌漿壓力且吸漿量小于5 L/min時，持續(xù)灌注15～20 min即可結(jié)束灌漿。

4.5 封 孔

灌漿孔灌漿結(jié)束后，在驗收合格24 h后用水泥砂漿進行封填并將孔口壓實抹平。

5 結(jié) 語

南立1水電站下游圍堰經(jīng)采用控制性灌漿防滲處理后，圍堰大滲水的情況得到了根本性的控制，防滲效果良好，為基坑開挖及整個項目后續(xù)工作的順利展開打下了堅實基礎(chǔ)。

控制性灌漿技術(shù)具有工期短，場地適應能力強，地層適用范圍廣，防滲效果好等優(yōu)點，在圍堰、堤岸等孤石含量高、塊徑大、地層破碎、空間受限等地層或區(qū)域的防滲加固領(lǐng)域具有寬廣的應用前景，值得類似工程參考借鑒。