【摘 要】：該水電站位于雅魯藏布江中游，工程下游圍堰防滲墻施工完成后部分地段存在缺陷，其基坑內(nèi)滲水量超出設(shè)計(jì)要求，為保證基坑內(nèi)開挖及保證汛期基坑內(nèi)施工，決定對(duì)下游圍堰的防滲缺陷采取覆蓋層帷幕灌漿工藝，進(jìn)行修復(fù)施工。

　　【關(guān)鍵詞】：防滲,修復(fù),覆蓋層,帷幕灌漿

　　1 工程概況

　　某水電站是雅魯藏布江中游規(guī)劃建設(shè)的第一座大型電站，位于西藏中部電網(wǎng)負(fù)荷中心。工程場址位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)加查縣境內(nèi)，地處雅魯藏布江中游桑日至加查峽谷段出口處，壩址區(qū)距下游加查縣縣城17km，距拉薩直線距離140km，距下游右岸某村5.0km，距下游右岸S306省道7.0km。S306線通往某村與加查縣城，加查縣城距山南地區(qū)行署澤當(dāng)鎮(zhèn)160公里， 經(jīng)S306線曲水大橋與G318線連接，澤當(dāng)鎮(zhèn)距拉薩185公里。電站對(duì)外交通較為方便，滿足電站籌建期場內(nèi)道路交通工程建設(shè)要求。

　　該水電站為二等大(2)型工程，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，無航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。壩址控制流域面積157668km2，多年平均流量1010m3/s。電站采用左側(cè)河床布置6孔溢流壩，右側(cè)河床布置6臺(tái)壩后式地面廠房的壩式開發(fā)方式。水庫總庫容為0.93億m3，正常蓄水位3310m以下庫容為0.866億m3;死水位3305m以下庫容為0.7358億m3，調(diào)節(jié)庫容0.1302億m3， 具有日調(diào)節(jié)能力。電站引用流量1071.3m3/s，額定水頭53.5m，總裝機(jī)容量510MW，年發(fā)電量25.008億kW.h。

　　2 地質(zhì)情況

　　二期下游圍堰布置于壩軸線下游約370m，其基礎(chǔ)覆蓋層厚21.3m～44.2m，一般厚25m～30.0m。由第①層冰水堆積的含漂砂卵(碎)礫石層(fglQ3)和第②層漂砂卵礫石層(alQ4)組成，無連續(xù)砂層分布，粗顆粒基本構(gòu)成骨架，塊徑大于1.0m漂石約10%～15%，可基本滿足圍堰承載與變形要求，覆蓋層具中等透水，需進(jìn)行防滲處理。左岸接頭接在導(dǎo)流明渠導(dǎo)墻，右岸接頭置于基巖中，滿足承載和變形要求;堰肩基巖為二長花崗巖，強(qiáng)卸荷一般深度3.3m～6.8m為IV級(jí)，弱卸荷、弱風(fēng)化深度20m～30m為Ⅲ1級(jí)，基巖淺表呈中等透水性，需采取必要的防滲處理措施。但是首期防滲工程施工過程中由于方方面面原因，造成施工質(zhì)量出現(xiàn)部分問題，基坑總滲水量超出設(shè)計(jì)安全上限，所以決定對(duì)下游圍堰防滲體進(jìn)行修復(fù)。

　　3 工程設(shè)計(jì)

　　二期下游圍堰基礎(chǔ)防滲修復(fù)工程采用帷幕灌漿工藝。深槽段(防滲墻7～30#)帷幕灌漿采用3排。中間排布置在原防滲墻軸線處，上、下游排分別布置在軸線兩側(cè)，排距1.4m，孔距1.2m。采用3排帷幕灌漿進(jìn)行修復(fù)后，能夠滿足圍堰及基坑邊坡滲透穩(wěn)定要求，并適當(dāng)減少滲流量。

　　后根據(jù)該水電站設(shè)計(jì)更改通知，下游圍堰防滲系統(tǒng)修復(fù)下部施工采用帷幕灌漿方式。在下游圍堰0+178.35m～0+244.35m(防滲墻30#～40#)段增加一排帷幕灌漿，布置在迎水面，距已施工排1.4m即原防滲墻軸線下游1.4m，孔距1.2m;下游圍堰深槽段(防滲墻7#～30#)帷幕灌漿由2排調(diào)整為3排，其中第三排帷幕灌漿從背水面調(diào)整到迎水面，距圍堰軸線2.8m，灌漿孔距初定2.4m，根據(jù)灌漿實(shí)際施工及檢測情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。第二排及第三排灌漿孔由孔口管段以下覆蓋層開始灌漿，終孔入巖3～5m。

　　灌漿段長：第1段采用2m，第2段采用3m，第3段及以下采用5m段長，直到覆蓋層段底部，最大段長不超過8m，覆蓋層與基巖段分開施工。

　　4 主體工程施工

　　4.1灌漿方式

　　本工程帷幕灌漿采用“孔口封閉、自上而下分段循環(huán)式灌漿”。

　　4.2主要施工設(shè)備

　　本次下游圍堰修復(fù)工程的主要施工項(xiàng)目包括：下游圍堰覆蓋層帷幕灌漿。根據(jù)合同工期要求、施工總進(jìn)度計(jì)劃安排以及現(xiàn)場條件，本灌漿工程投入的設(shè)備資源如下表4-1：

　　4.3主要施工方法

　　(1)一般要求

　　①帷幕灌漿孔、檢查孔、加密灌漿孔的開孔孔位要符合施工圖要求，灌漿孔的排距與設(shè)計(jì)排距的偏差要求嚴(yán)格控制，一般不得大于10cm。

　　②鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，鉆孔方向應(yīng)按施工圖紙要求確定，鉆孔時(shí)必須保證孔向準(zhǔn)確。灌漿孔的施工應(yīng)按灌漿程序，分序分段進(jìn)行。進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，所有鉆孔應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，并注明各孔的施工次序。

　　對(duì)于深度小于60m的帷幕灌漿孔，其孔底偏差值不得大于表4-2規(guī)定數(shù)值。

　　為滿足設(shè)計(jì)對(duì)孔斜的要求，確保工程質(zhì)量，我公司擬采用KXP-1S進(jìn)行孔斜測量。在鉆孔過程中，應(yīng)作好鉆孔操作的詳細(xì)記錄，遇有洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進(jìn)時(shí)，在得到監(jiān)理人批準(zhǔn)后，可先進(jìn)行灌漿處理，再行鉆進(jìn)。

　　鉆孔結(jié)束，應(yīng)會(huì)同監(jiān)理人進(jìn)行檢查驗(yàn)收，檢查合格，并經(jīng)監(jiān)理人簽認(rèn)后，方可進(jìn)行下一步操作。

　　(2)鉆孔設(shè)備

　　覆蓋層帷幕灌漿孔鉆孔主要采用XY-2地質(zhì)鉆機(jī)，鉆孔孔徑一般為Φ76mm。質(zhì)量檢查孔使用回轉(zhuǎn)地質(zhì)鉆機(jī)施工，鉆孔過程中必須保證孔向準(zhǔn)確。

　　(3)鉆進(jìn)工藝

　　鉆孔時(shí)，根據(jù)前期施工的地層顯露特性和試驗(yàn)段鉆孔效率，選擇金剛石鉆頭和配套的鉆具，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用合理的鉆進(jìn)參數(shù)(鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗液量)，并隨鉆孔加深而逐步加長巖心管。鉆孔時(shí)，操作工人經(jīng)常檢查校正鉆機(jī)立軸角度，保證立軸中心線與鉆孔設(shè)計(jì)角度一致。

　　4.4鉆孔沖洗、阻塞、裂隙沖洗

　　(1)鉆孔沖洗

　　每段鉆孔結(jié)束后，用大流量水流對(duì)鉆孔內(nèi)的殘留巖粉進(jìn)行敞開沖洗，直至回水澄清10min為止。沖洗后.孔內(nèi)殘留物的厚度不得超過20cm。

　　(2) 裂隙沖洗

　　根據(jù)上游圍堰覆蓋層帷幕灌漿試驗(yàn)和施工情況，覆蓋層段滲漏通道較大，可不必進(jìn)行裂隙沖洗，基巖段應(yīng)在壓水試驗(yàn)前進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗方法采用脈動(dòng)沖洗，先導(dǎo)孔至少?zèng)_洗30min，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為返水澄清10min。裂隙沖洗壓力為該段灌漿壓力的80%，并不大于1.0MPa。灌漿孔(段)裂隙沖洗后，該孔(段)要立即連續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時(shí)間間隔超過24h，則要求在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

　　(3) 壓水試驗(yàn)

　　要求每個(gè)孔段在灌漿前都應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，先導(dǎo)孔單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)。壓水壓力為該灌漿段灌漿壓力的80%，并不大于1.0MPa。

　　壓入流量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：在穩(wěn)定的壓力下每5min測讀一次壓入流量，連續(xù)四個(gè)讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1L/min時(shí)，本階段試驗(yàn)即可結(jié)束，取最終值作為計(jì)算流量，按透水率q=壓入流量Q/(作用于試段內(nèi)的全壓力P×試段長度L)計(jì)算透水率。

　　其它灌漿孔采用簡易壓水試驗(yàn)。在穩(wěn)定的壓力下每5min測讀一次壓入流量，連續(xù)進(jìn)行20min，取最終值作為計(jì)算流量，按透水率q=壓入流量Q/(作用于試段內(nèi)的全壓力P×試段長度L)計(jì)算透水率。

　　4.5 灌漿

　　(1)灌漿材料選用

　　水泥：使用拉薩山南地區(qū)華新水泥西藏分公司生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)為PO42.5的普通硅酸鹽水泥，品質(zhì)應(yīng)滿足國標(biāo)GB175-1999要求。

　　膨潤土：使用湖南澧縣膨潤土廠生產(chǎn)的湘仁牌膨潤土。

　　粉煤灰：使用甘肅永登連電粉煤灰有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰。

　　以上三類主材為業(yè)主統(tǒng)供，其它如水玻璃、分散劑等自購。

　　(2)灌漿段長、壓力劃分

　　灌漿段長：第1段采用2m，第2段采用3m，第3段及以下采用5m段長，直到覆蓋層段底部，最大段長不超過8m，覆蓋層與基巖段分開施工。

　　(3) 漿液比級(jí)

　　現(xiàn)場試驗(yàn)使用的漿液配合比為：

　　純水泥漿液分為2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四個(gè)比級(jí)，穩(wěn)定漿液分為2:1、1:1、0.7:1三個(gè)比級(jí),如果穩(wěn)定漿液灌注吸漿量依然很大則改為膏狀漿液灌注。

　　覆蓋層段選用穩(wěn)定漿液和膏狀漿液進(jìn)行灌注，基巖段選用純水泥漿液進(jìn)行灌注。

　　漿液種類及水灰比見下表4-4、4-5所示。

　　4.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

　　(1)覆蓋層結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

　　對(duì)于膏狀漿液，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在設(shè)計(jì)壓力下基本不吸漿(槽內(nèi)漿液液面降低無明顯下降)，可結(jié)束本段灌漿。對(duì)于較稀的穩(wěn)定性漿液，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在設(shè)計(jì)壓力下注入率小于2L/min后，持續(xù)灌注30min即可結(jié)束。

　　單位注入量達(dá)到最大值。單位注入量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和工程情況通過計(jì)算或現(xiàn)場試驗(yàn)確定。一般邊排孔單位注入量不大于3t或5t;

　　各灌漿段在未達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不得進(jìn)行下一灌漿段的鉆孔與灌漿作業(yè)。

　　(2)基巖結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

　　灌漿結(jié)束條件為：在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注60min，可結(jié)束灌漿。

　　4.7 封孔

　　(1)封孔采用“全孔灌漿封孔法”。稀漿結(jié)束則用0.5:1濃漿置換后，壓力封孔;0.8:1以上漿液灌注結(jié)束可直接封孔;封孔壓力采用最大灌漿壓力，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在設(shè)計(jì)壓力下持續(xù)30min。

　　(2)封孔漿液采用0.5:1單一水灰比。

　　4.8特殊情況處理

　　(1)冒漿、串漿孔段的處理：

　　①在灌漿過程中，應(yīng)經(jīng)常注意觀察灌漿孔周圍是否有冒漿、串漿現(xiàn)象。

　　②如有冒漿現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)首先降低灌漿壓力，如降壓無效，再將漿液逐漸變濃;如再無效，可采用限流、限量、間隙、待凝等方法進(jìn)行處理。

　　③如發(fā)現(xiàn)與鄰孔串漿時(shí)，可與串漿孔同時(shí)灌漿。同時(shí)灌漿的孔數(shù)不得超過3個(gè)。否則，應(yīng)立即封堵串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔沖洗、灌漿。

　　(2)在吸漿量大、壓力表不起壓的孔段，可選用下列措施處理：

　　①低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿;

　　②加速凝劑

　　(3)灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，則：

　　①盡可能縮短中斷時(shí)間，及早恢復(fù)灌漿。

　　②中斷時(shí)間超過30min時(shí)，應(yīng)立即設(shè)法沖洗鉆孔;如沖洗無效，則應(yīng)掃孔重新灌漿。

　　(4)在灌漿時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量吃漿不止，長時(shí)間灌不結(jié)束的情況。其原因大多不是因空隙體積太大沒有灌滿，而是因地層的特殊結(jié)構(gòu)條件促使?jié){液從附近地表冒出，或始終沿著某一固定的通道從或明或暗的地方流失了。

　　可依次試用以下辦法進(jìn)行處理。

　　①進(jìn)一步降低灌注壓力，限制吸漿率不使超過5L/(min·m)，以減小漿液在縫隙里的流動(dòng)速度，促使盡快沉積。

　　②在最稠的水泥粘土漿中摻入速凝劑，如水玻璃、氯化鈣等，促使盡快凝結(jié)。

　　③灌注更稠的水泥砂漿。根據(jù)灌注情況，摻砂量可按10%(占水泥重量)、20%～100%逐步增加;砂的粒徑亦可逐漸變粗。最好將砂漿預(yù)先攪拌均勻，用專門的泵抽灌;若條件不具備亦可采用在孔口沖砂灌注。

　　④間歇灌漿，以促使?jié){液在靜止?fàn)顟B(tài)下沉積，將通道堵住。

　　每次間歇前應(yīng)灌入的材料數(shù)量和停歇時(shí)間，視地質(zhì)條件，灌漿目的等決定，一般可按每次灌入200～500kg/m，以停歇2～8h掌握。除非有地下水正在流動(dòng)，一般經(jīng)過兩次的間歇灌漿，都能表現(xiàn)出明顯止漏效果。

　　5 質(zhì)量檢查結(jié)果

　　5.1質(zhì)量檢測方法

　　下游圍堰覆蓋層帷幕灌漿質(zhì)量檢查，采用壓水試驗(yàn)、孔內(nèi)數(shù)字成像，并結(jié)合對(duì)灌漿孔鉆孔、檢查孔取芯(即檢查孔巖芯的采取率、裂隙情況，漿液結(jié)石密實(shí)度、強(qiáng)度)和原始灌漿記錄及成果資料進(jìn)行對(duì)比分析等進(jìn)行綜合評(píng)定，并根據(jù)試驗(yàn)及分析成果對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行判斷，決定是否增加灌漿孔或采取其他措施。

　　(1)在帷幕灌漿單元施工結(jié)束后，向監(jiān)理工程師提交初步整理的灌漿成果資料，由監(jiān)理工程師審核并確定檢查孔位置，檢查孔的孔數(shù)按總孔數(shù)的5%左右，一個(gè)單元工程內(nèi)至少布置一個(gè)檢查孔。

　　(2)帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔鉆孔孔徑為φ91mm。采用雙管單動(dòng)鉆具進(jìn)行取芯，并按要求進(jìn)行編錄、裝箱，并按照監(jiān)理工程師指示進(jìn)行保存。

　　(3) 檢查孔壓水試驗(yàn)的壓力為：孔口段以下至防滲墻10m以上段采用0.3MPa,10m以下段采用0.6MPa;壓水段長為5m，最大段不得超過6m。

　　(4)帷幕灌漿的壓水試驗(yàn)檢查標(biāo)準(zhǔn)：灌漿注水試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率不大于10Lu，合格率不少于85%，不合格孔透水率值不超過,15Lu并不集中，灌漿質(zhì)量可認(rèn)為合格。否則應(yīng)采取加密孔進(jìn)行補(bǔ)灌等措施。

　　(5)灌后要求進(jìn)行孔內(nèi)數(shù)字成像的孔，灌漿結(jié)束進(jìn)行孔內(nèi)數(shù)字成像工作。由業(yè)主指定孔位，由第三方物探檢測單位昆明院檢測，檢測效果良好。

　　5.2帷幕灌漿完成情況及檢查孔壓水成果統(tǒng)計(jì)

　　通過對(duì)灌漿資料進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，Ⅰ序孔、Ⅱ序孔干料單位注入量分別為363.66kg/m、295.61 kg/m，其中Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減了18.71%。說明隨著灌漿次序的增進(jìn)，地層逐漸被灌注密實(shí)，符合正常的灌漿規(guī)律。

　　通過對(duì)各序孔透水率進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，Ⅰ序孔、Ⅱ序孔平均透水率140.48Lu、82.97lu，其中Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減了40.94%。透水率隨著各次序的灌漿，逐漸遞減;這說明隨著灌漿孔序的加密，接觸段滲漏通道不斷被漿液充填和封堵，灌漿段透水率逐漸減小。檢查孔壓水情況見下表4-1所示。

　　下游覆蓋層帷幕灌漿共布置檢查孔24個(gè)，全部的巖芯采取率均能滿足設(shè)計(jì)要求的取芯率不小于85%，達(dá)到了90%左右，并且?guī)r芯里面有呈柱狀的結(jié)石;其中22個(gè)(J-01～J-22)做壓水透水率檢測，共檢測了160段壓水段，其中透水率檢測結(jié)果為0.20lu～8.75lu，檢測結(jié)果均滿足q≤10Lu的要求。

　　5.3檢查孔孔內(nèi)成像、聲波測試檢測情況統(tǒng)計(jì)

　　(1)單孔聲波波速統(tǒng)計(jì)分析：

　　灌漿后單孔聲波波速范圍為3070m/s～5550m/s，平均波速3949m/s，波速主要集中在3330m/s～4440m/s，占總測點(diǎn)數(shù)的89.64%，無Vp<3000m/s的測點(diǎn);Vp<3500m/s的測點(diǎn)占總測點(diǎn)數(shù)的7.79%;Vp<4000m/s的測點(diǎn)占總測點(diǎn)數(shù)的60.76%;Vp<4500m/s的測點(diǎn)占總測點(diǎn)數(shù)的91.63%;Vp≥4500m/s的測點(diǎn)占總測點(diǎn)數(shù)的8.37%。

　　(2)鉆孔全景圖像統(tǒng)計(jì)分析：

　　XXX-28孔全孔段連續(xù)性較好，底部與基巖接合良好;

　　XXX-30孔存在注漿不密實(shí)情況，灌漿質(zhì)量一般。

　　4.4灌漿質(zhì)量評(píng)定情況

　　下游圍堰覆蓋層帷幕灌漿共驗(yàn)收評(píng)定11個(gè)單元，單元工程全部合格，合格率100%，其中優(yōu)良9個(gè)，優(yōu)良率81.81%。

　　6 對(duì)幾個(gè)問題的討論

　　下游圍堰經(jīng)過大規(guī)模灌漿處理后，各層單元、部位進(jìn)行了系統(tǒng)全面的測試，包括檢查孔壓水試驗(yàn)、聲波測試、孔內(nèi)錄像等，并得出以下初步結(jié)論和建議。

　　(1)漿液配合比：鑒于本次工程地質(zhì)的特殊性，采用穩(wěn)定漿液、膏狀漿液和純水泥漿液灌注，可減少漿液的串、冒，避免漿液不必要的過多流失，提高灌漿效率。穩(wěn)定漿液可采用2:1、1:1、0.7:1，純水泥漿液可采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1。

　　(2)灌漿壓力：在覆蓋層帷幕灌漿工程中，應(yīng)盡量的避免地表冒漿、串漿。施工中按最大灌漿壓力為0.9MPa，主要控制標(biāo)準(zhǔn)以滿足設(shè)計(jì)要求為前提。

　　(3)對(duì)大規(guī)模覆蓋層帷幕灌漿生產(chǎn)的建議：某水電站下游圍堰覆蓋層深度較厚，通過采用普通及特殊材料和灌漿技術(shù)，灌后指標(biāo)基本達(dá)到或接近設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。但是由于本次覆蓋層帷幕灌漿灌漿工程規(guī)模巨大，累計(jì)達(dá)一萬五千米，并且工期比較緊，在施工也出現(xiàn)了許多交叉矛盾的問題而影響生產(chǎn)，施工中有些技術(shù)參數(shù)也需要優(yōu)化，因此建議以后類似工程要統(tǒng)一規(guī)劃，包括交通、排污、通風(fēng)、供電、設(shè)備選型、技術(shù)參數(shù)、工期安排等。

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