锦屏一级水电站右岸河床坝段坝基固结灌浆施工优化

鲁运河 杨友山 李晓勇 姚志强

（中国葛洲坝集团股份有限公司锦屏一级水电站大坝右岸工程项目部 四川 西昌 615000）

1 右岸河床地质情况概述

锦屏一级水电站位于四川省凉山州盐源县和木里县交界的雅砻江干流上，是雅砻江水能资源最富集的中、下游河段五级水电开发中的第一级水电站。

右岸河床14#～16#坝段坝基岩性为第二段第3层，浅灰～灰色，厚～巨厚层条纹状大理岩夹深灰色互层状大理岩，以微风化～新鲜为主，产状N40°～60°E，NW∠20°～35°。同时煌斑岩脉出露于EL.1600m～1583m，斜贯建基面，出露宽度1.0m～2.0m，弱～强风化为主，少部分微风化，产状N50°～55°E，SE∠75°～80°。该部位主要地质缺陷包括煌斑岩脉、断层破碎带（f18及f18-1断层、fRC1断层、fRC2断层）、溶蚀裂隙（KL21、KL23、KL24）等三类。另根据坝基岩体质量分级标准，右岸河床坝段坝基岩体质量以Ⅲ1级为主，Ⅱ级岩体位于上游侧弱卸荷线以内，Ⅳ1级岩体为煌斑岩脉，呈带状分布，Ⅴ1级岩体沿f18断层破碎带分布。

2 坝基固结灌浆施工方案及优化

2.1 坝基固结灌浆施工方案

右岸河床坝段坝基固结灌浆原设计采用有混凝土盖重的灌浆，应在盖重高度满足要求，且混凝土达到50%设计强度后，在混凝土仓面上钻孔灌浆。灌浆实施时要求混凝土盖重厚度≥7.5m，相邻坝段浇筑高度≥6.0m。Ⅰ序孔、Ⅱ序孔采用自上而下分段卡塞灌浆，Ⅲ序孔可采用自下而上段段卡塞灌浆法。

表1 无盖重固结灌浆分段及压力使用表

2.2 坝基固结灌浆方案优化

温控计算及无盖重灌浆试验表明，有盖重灌浆将造成混凝土浇筑层长间歇，大坝混凝土开裂风险极大。同时，河床坝段为Ⅱ级和Ⅲ1级岩体，根据目前监测情况，由地应力引起的坝基回弹变形不明显，河床坝段具备无盖重灌浆条件，故对坝基固结灌浆设计方案进行优化。优化方法为：河床14#～16#坝段（除第一块先浇坝段）基础范围内的固结灌浆采用无盖重施工，力争在坝体混凝土浇筑之前完成；在混凝土满足有盖重灌浆条件后，再在混凝土仓面上钻孔对基岩浅表5m进行有盖重加强灌浆。首浇块在坝体混凝土浇筑之前，尽可能多地完成河床第一块先浇坝段坝基的Ⅰ序、Ⅱ序和Ⅲ序无盖重灌浆；未完成的部分孔在混凝土浇筑满足盖重厚度要求时，再在混凝土上钻孔进行有盖重灌浆。

3 坝基固结灌浆施工

在河床坝段首仓混凝土浇筑前，于2009年9月2日至20日完成了河床14#坝段溶蚀裂隙及小断层灌浆，2009年9月25日正式开始坝基固结灌浆施工。截止2010年3月18日完成河床14#～16#坝段固结灌浆施工。

3.1 灌浆材料

水泥采用峨胜牌42.5级普通硅酸盐水泥，减水剂采用江苏博特新材料有限公司生产的JM-PCA羧酸类缓凝高效减水剂，经试验水泥、减水剂及水泥浆液各项指标均满足设计要求。

3.2 施工程序

河床坝段固结灌浆施工程序：无盖重灌浆→未完成无盖重灌浆的作有盖重灌浆→无盖重灌浆质量检查→浅层加强灌浆→加强灌浆检查→不合格检查孔补强灌浆→补强检查。

3.3 坝基固结灌浆设计参数

坝基固结灌浆一般按方格形式布孔，间排距均为3.0m。0～6m加强灌浆孔布置在无盖重灌浆矩形布孔中间。在有明显地质缺陷部位（如河床15#坝段、16#坝段溶蚀裂隙部位）按间排距2.0m布孔。

河床坝段坝区钻孔方向竖直向下，上游发散孔孔位以现场放样为主，顶角范围3.9°～20°。建基面灌浆区和建基面外扩大灌浆区（坝踵外延伸10m、坝趾至贴脚）主要为B区，固结灌浆孔孔深25m，加强灌浆孔孔深为6.0m。

无盖重固结灌浆分段及压力使用如表1所示。

3.4 灌浆方法

坝基固结灌浆孔分三序逐序加密灌浆施工。灌前测试孔利用固结灌浆Ⅰ序孔，采用自上而下分段钻孔，自下而上分段灌浆法；一般的Ⅰ序灌浆孔采用自上而下分段钻孔、分段灌浆；Ⅱ序、Ⅲ序孔采用一次性成孔，自下而上分段灌浆的灌浆方法。

3.5 钻孔

一般灌浆孔采用TYQZJ100D、KSZ100型潜孔钻或CM351高风压潜孔钻、XY-2型岩芯钻钻孔，孔径76mm～91mm。钻孔测斜采用Kxp-1型测斜仪，终孔孔斜率按不大于2.5%控制。

3.6 压水试验

各灌浆孔在压水试验前均采用高低压力水脉动冲洗。无盖重固结灌浆在Ⅱ级、Ⅲ1级岩体中Ⅰ序孔采用自上而下分段简易压水；Ⅱ、Ⅲ序孔及其他一次成孔、自下而上分段灌浆的钻孔仅在终孔段作简易压水；灌前、灌后物探检测孔采用自上而下、单点法、分段压水试验。

3.7 灌浆结束标准及封孔

在孔段规定灌浆压力下，当注入率不大于1L/min，采用自上而下分段灌浆时继续灌注60min结束灌浆，采用自下而上分段灌浆时继续灌注30min结束灌浆。

有灌浆孔均采用置换和压力灌浆法封孔。无盖重固结灌浆封孔阻塞在孔口，压力采用第1段灌浆压力，灌浆时间持续60min。有盖重固结灌浆分基岩和混凝土段分别进行封孔，基岩段采用第1段灌浆压力，混凝土段防止表层新浇混凝土破坏，封孔压力适当降低。

3.8 特殊情况处理

根据现场条件和灌浆情况，对串漏量较小的，采用低压、浓浆灌注，并进行棉花嵌堵；当外漏量较大，嵌堵效果不明显时，采用浓浆灌后待凝、扫孔复灌的方法处理。边排封闭灌浆孔待水泥净灌入量达到500kg/m后采用待凝复灌方式处理；中间排灌浆孔一般情况下采用不限量灌注。

4 固结灌浆成果及分析

固结灌浆在无盖重条件下，岩体内裂隙松弛、张开，透水率较大，可灌性好；有盖重条件下，坝基透水率较无盖重时小，岩体透水性、可灌性较好。浅层基岩经过无盖重低压灌浆处理后，透水率大幅度减小，通过加强灌浆，细小裂隙进一步得到有效填充。右岸河床坝段分别在坝段上游侧和下游侧各布置了1个抬动变形观测孔，采用抬动自动报警装置进行冲洗、压水、灌浆等带压作业工序全过程监测。累计监测压水2502次，灌浆7696段次。根据灌后成果显示，未发生抬动变形。

5 灌后效果检查与补强处理

灌浆检查孔在防渗帷幕中心线上下游5m范围内共布设9孔，共压水49段次，透水率全部小于1Lu；在5m范围外共布设46孔，共压水244段次，其中241段次透水率小于3Lu。只有16#坝段3个孔口段压水不合格，不合格孔段不超过规定的150%，故满足要求。根据取芯情况分析三个坝段灌后取芯率较灌前的都有所提高，绝大部分检查孔钻孔裂隙中发现水泥结石充填，且胶结较好。根据灌浆后检查孔声波波速检查,发现除15#坝段在无盖重灌浆结束后进行声波检测不合格，进行全面补强灌浆后检测合格，其他坝段声波检测总体合格。对于局部不合格部位已进行了补强灌浆处理并重新进行检查，结果合格。

6 结论

锦屏一级水电站右岸河床坝段坝基固结灌浆施工过程中，严格按照施工技术要求进行灌浆作业，灌浆成果数据真实、可靠，灌浆成果具有较好的规律性，灌后检查孔压水试验成果、声波测试成果、变模测试成果均满足设计技术要求。由单一有盖重灌浆方式优化为无盖重加有盖重方式灌浆，减少砼内钢筋切割、设备搬迁次数、仓面污染，降低了打断冷却水管概率及钻孔高精度控制要求，且在工期上比原方案节省42天，优化后效益明显。陕西水利