广西卡斯特地区帷幕灌浆设计及施工

2011-01-06董立安卢元海李萼怀

科技传播 2011年17期

关键词：序孔压水坝段

董立安，卢元海，李萼怀

1.中国水利水电工程建设咨询西北公司，陕西西安 710065 2.中电投云南国际电力投资有限公司，云南昆明 650224

广西卡斯特地区帷幕灌浆设计及施工

董立安1，卢元海1，李萼怀2

1.中国水利水电工程建设咨询西北公司，陕西西安 710065 2.中电投云南国际电力投资有限公司，云南昆明 650224

乐滩电站坝基坐落在石炭系岩溶区，石灰岩地区修建水电站，遇到的特殊地质问题是溶沟溶槽区的建基与防渗问题，乐滩水电站岩层走向于河流走向基本一致，高倾角75°～85°。层间挤压错动带及层间岩溶裂隙较发育，防渗问题是本工程重中之重。本文通过对灌浆设计及施工参数分析，找出一般规律，保证防渗质量。

卡斯特；帷幕灌浆；设计；施工；乐难电站

1 概述

1.1 坝址区地质概况

乐滩水电站是一座建在石炭系岩溶区以发电为主，具有航运、灌溉等综合利用效益的水利水电工程，水库正常蓄水位EL112m，相应库容4.02m3，死水位EL110m，设计洪水位EL120.32m，校核洪水位EL125.5m。坝顶EL130m，最大坝高80.7m。

近坝库岸为山体，无渗漏通道。仅左岸上游布有桂中治旱引水洞。渗流控制重点是坝基及坝肩。坝址河流方向由北向南，呈“V”字型河谷，为单斜构造，岩层走向于河流走向基本一致，高倾角75°～85°。层间挤压错动带及层间岩溶裂隙较发育。左坝肩P1m2硅质灰岩及硅质岩，渗透性很低，可视为相对隔水层，距坝肩240m，现布置有交通洞及公路。由坝肩0～200m，q＜3Lu线向上抬升至正常蓄水位高程。200m以右岩体透水性微弱。

1.2 防渗帷幕设计

坝基及坝肩防渗部分，河床帷幕一般做到EL50.0m，最低到EL5.0m，原则上帷幕应深入透水率q＜5Lu的相对隔水层以下5m，两岸接到相对隔水层。

帷幕自左岸公路段、土石坝段、13＃重力坝段、冲砂闸、船闸、安装间、主机间（1＃～4＃机组）、溢流坝段（12＃～6＃坝）、右岸重力坝段（5＃～1＃）和右岸平洞段。主帷幕线全长679.0 m，孔距2.0m；考虑到3＃、4＃机和12～10＃坝段因岩层顺河裂隙发育、层间溶蚀裂隙内充填物易被冲蚀析出等原因，在此区布置了145.1m的副帏幕，孔距2m、排距1.5m。本文主要就乐滩帷幕灌浆工程灌浆质量及成果进行简单的统计、分析。

2 帷幕灌浆工艺、参数及质量控制

帷幕灌浆采用自上而下分段，孔口封闭、孔内循环法灌浆。第一段（进入基岩2.0m）P=0.5MPa，终孔段（段长不大于10.0m）P=1.5MPa；其余各段（段长 5.0～6.0m）P=1.0MPa；浆液比级：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1 ；对注入量较大的孔段，根据实际情况，在浆材中掺加1mm～10mm的砂料、滞流材料，同时取消抬动观测。其余施工参数参照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）控制。

3 特殊大注灰段处理

本工程节理裂隙是坝址岩层中最普遍发育的构造现象，而顺层的陡倾角裂隙、切层的缓倾角裂隙及层间岩溶裂隙较为发育，基岩多属厚层、巨厚层灰岩，陡倾（倾角75°～85°），加上基岩面高程起伏较大，导致部分孔、段注入量较大，个别单元整体注入量较大，且递减不明显，比较突出的属土石坝段，该坝段基岩上部为人工碾压填筑坝体，利用粘土芯墙结合高压旋喷防渗墙进行防渗处理，高喷仅入岩1m，基础面风化基岩未进行开挖和固结施工，加之裂隙较发育，而相互连通性差，导致帷幕灌浆过程中，

该部位各孔灌浆上部吃浆较大，从而引起三次序孔灌浆不成规律，且整体吃浆量较大。主要处理措施有：

1）当灌浆段注入量大灌浆难以结束时，采取了低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝灌浆等方法进行处理；

2）遇见返水黄色的夹泥层，查明记录孔段位置、夹泥厚度等，设计、监理与施工三方共同研究，低压、小段长、进行裂隙冲洗后，进行压水和灌浆，待凝24h后扫孔复灌施工。如：1#机廊道段单排帷幕连续三孔（11a#、12a#、13a#孔）出现同样情况，经设计同意在该处分别布置三个同深度加密孔，在终孔段压水透水率满足≤5Lu后结束。

4 帷幕灌浆施工及成果分析

4.1 灌前透水率统计分析

各段帷幕灌浆前，均进行简易压水试验，以指导灌浆施工，单排帷幕Ⅰ序孔灌前透水率≥5Lu区间频率为3%～38%，至Ⅲ序孔降为0%～25.8%；双排帷幕主帷幕Ⅰ序孔灌前透水率≥5Lu区间频率为6%～26.9%，至副帷幕Ⅲ序孔降为1.2%～2.3%，对灌浆透水率≥5Lu的地层，Ⅲ序较Ⅰ序有明显的递减，同时表明双排孔改善效果，较单排孔灌浆大，符合一般灌浆规律。

4.2 各序孔单位注入量统计成果分析

一期帷幕各序孔单位注入量统计成果分析：

一期各部位单排帷幕各序孔单位注入量统计成果见表1，主、副双排帷幕灌浆各序单位水泥注入量统计成果见表2。

表1 一期单排帷幕各序孔单位注入量统计成果表

表2 一期主副双排帷幕各序孔单位注入量统计成果表

统计资料表明：

1）大部分坝基帷幕灌浆主、副排间，各序灌浆孔间单位注入量递减较明显，符合一般规律。11#及12#溢流坝段副帷幕由于单位注入量均小于20kg/m，各序递减趋势一般不明显。符合一般灌浆规律；

2）安装间、1#、2#机坝段帷幕灌浆Ⅰ、Ⅱ孔单位注入量递减趋势明显，但Ⅱ、Ⅲ序孔有递增趋势，与灌前压水过程中透水率q〉10Lu的段数Ⅱ序孔有3段，而Ⅲ序孔有11段相对应，符合一般灌浆规律；

3）部分坝段递减规律不明显，主要因为地处卡斯特岩溶地区，沿顺河裂隙的串珠状岩溶发育，岩层陡倾，倾角75°～85°，而不同层间发育的岩溶联通性较差，最终导致部分Ⅰ序孔单位注入量偏小，而同单元的Ⅱ序、Ⅲ序单位注入量偏大。

4.3 帷幕灌浆质量检查

帷幕灌浆质量主要采用检查孔施工。根据帷幕灌浆和地质条件，在一个单元完成14天后，由监理和设计联合布置检查孔，监理旁站监督检查孔各段压水试验。

4.3.1 帷幕灌浆检查孔压水检查

帷幕灌浆共布置31个检查孔，压水检查243段，检查孔数量为总灌浆孔数的9.7%。按设计要求采用单点法施工，压水试验各段透水率全部满足q≤3Lu的设计要求，且q≤1Lu段数达到219段，为总段数的90%。

4.3.2 帷幕检查孔芯样外观检查

左岸公路段段至船闸冲砂闸段，共布置检查孔9个，岩芯采取率最大95.6%、最小92.2%，岩芯为深灰色灰岩，多呈柱状，长柱状，可见水泥结石。安装间至11#坝段，共布置检查孔22个，岩芯采取率一般为78%～97%，第一段最大透水率为2.84Lu。岩芯为深灰色灰岩，多呈柱状，长柱状，可见水泥结石。

5 排水、扬压力观测信息及检查处理

排水孔均布置在混凝土坝坝基上游灌浆廊道内，间距3m。排水孔孔径110mm，倾向下游、倾角75°。孔深约为主帷幕深度的0.5倍。

各排水孔在日常运行期间，各排水孔均有渗量不等的渗流情况，其中少量排水孔出水量较大，对降低坝基扬压力起到了一定的作用，2005年6月20日红水河流量达到16 200m3/s（上游水位112.67m，下游水位107.05m），监理组织有关施工单位对一期工程灌浆廊道排水孔进行了检查。其中有一个排水孔压力表压力达到0.02MPa，其它的压力表压力均为0；排水孔施工质量优良，帷幕灌浆质量受控。