库什塔依水电站沥青心墙坝坝基快速高效灌浆施工技术

刘逸军

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 712000）

1 工程概述

库什塔依水电站坝顶高程1 307.60 m，建基面高程1 216.50 m，最大坝高91.1 m。坝顶宽度为10 m，坝长439 m。灌浆座落在大坝心墙基座上，基座座落于弱风化基岩上限，下设固结灌浆及帷幕灌浆，分为正常基岩段坝基灌浆、断层处理段灌浆和左岸卸荷带灌浆。

施工期自 2010年 9月25日～2011年10月 20日。施工完成工程量：大坝基座固结灌浆3 295.22 m，帷幕灌浆14 209.06 m；左岸卸荷带固结灌浆1 286.54 m，帷幕灌浆4 672.58 m。

2 施工环境

灌浆施工在基座混凝土浇筑尚未全部完成时已开展，施工次序由低向高，由河床向两岸推进。基座混凝土基础开挖后，出露岩层较差，考虑到后期大坝运行安全，除个别区域外，将坝0+303以左混凝土宽度由4 m调整成8 m，灌浆工程量随之增加。灌浆自2010年9月底开始施工，因受混凝土浇筑的影响，工作面未能全面展开。因为很快要进入冬季施工，按照大坝填筑总工期要求，河床段必需进行越冬施工。

河床及缓坡段灌浆完成后进入陡坡段灌浆时，坝基填筑及沥青混凝土施工业已开始。因此，如何合理地安排施工计划，规避因交叉作业所带来的质量和安全方面的隐性问题，始终是贯穿整个施工过程的首要任务。

因心墙灌浆与大坝填筑、沥青混凝土施工同步进行，施工临建的布设及灌浆过程中的取水排污也需要通盘考虑，以避免后期对大坝填筑和沥青混凝土施工产生不利影响。

3 施工措施

针对库什塔依水电站沥青心墙灌浆的施工现状和施工特点，以期让投入资源发挥最大效率，按照施工计划顺利落实生产任务，就需要在现场施工组织和施工技术上精心安排，并对施工过程存在的问题及时收集整理，随时进行调整。

3.1 施工组织

精心组织施工是落实生产计划最关键的步骤，也是贯穿整个施工过程的重要工作。灌浆施工伊始，针对心墙灌浆施工特点，编制符合工程现状的 《沥青混凝土心墙坝基础灌浆施工组织设计》，并加以实施。在施工过程中，根据现场实际情况随时做出调整。

3.2 资源利用

心墙灌浆于2010年9月开始施工，先期进入6台套钻机及配套灌浆设备，施工区域仅为0+283～0+303的f54断层带共20 m工作区，施工机械无法发挥其应有的效率。随着基座混凝土浇筑的全面开展，投入设备远远不能满足施工要求，根据项目年度和月度计划逐步进行调整。施工高峰期每月完成钻灌任务近3 000 m，按照每台钻机日完成10 m计算，并考虑机械故障等因素的影响，最高峰时投入14台钻机，做到了有工作面就有合理的机械投入，为保证灌浆与沥青混凝土施工同步进行打下了基础。

施工先期考虑选用XY-2型地质钻机配合金刚石或硬质合金钻头造孔。由于坝区岩层多为灰岩和凝灰岩，岩石硬度较高，钻孔进尺缓慢，严重影响施工进度，经常出现钻机满负荷运转，但无孔可灌的现象。在施工过程中，浅孔改成100B风动钻机造固结孔，地质钻机结合冲击式无心合金钻头造帷幕灌浆20 m以内的孔，大大地提高了造孔速度。

3.3 现场策划

现场施工灌浆区的规划基本按照施工组织设计进行了布置。随着工程的逐步推进，许多施工方面的问题也凸显出来。由于基座混凝土的结构设计，在混凝土中线设置有一道垂直于基座混凝土的铜止水，给钻灌施工区的机械搬迁和设备操作带来了一定的难度。针对这一问题，在水平段施工时，铜止水上、下游分别配置合理资源，尽量减少因设备搬迁带来的破坏，并在止水两侧对铜止水进行保护，但仍对止水产生了一些不必要的破坏。

进入陡坡段后，按照施工组织设计加工了钻机平台，给铜止水加工了止水保护罩，钻机平台由倒链和卷扬机牵引。由于下部有沥青混凝土和坝体填筑施工，施工过程中安全问题突出，而且钻机移位较费时间，影响施工效率。经过对现场勘查、讨论后，迅速进行了调整，对钻灌工程量和投入设备较少的右岸陡坡段采用单机钻机平台，并在施工时加强安全检查；左岸卸荷带及左岸坝基斜坡段由于灌浆孔数较多，孔深较深，用钢架管搭设3.5 m高平台，铺设3 cm木板，平均每个单元搭设1～2个平台，每个平台可投放4台地质钻机，解决了因为钻机频繁移动对铜止水产生破坏，确保了施工区域机械的正常投入，大大地提高了施工效率。

进入斜坡段施工后，钻灌污水的排放成为另一项工作重点。为避免由于排放不及时对沥青混凝土造成污染，产生不必要的资源投入，随着施工的推进，在搭设的平台底部砌建污水池，用污水泵全天对施工弃水集中收集，统一排放，在改善了施工环境的同时，也保证了沥青心墙的正常施工。

3.4 技术调整

按照施工技术要求和施工规范，灌浆施工按单元划分施工，单元内依照先固结后帷幕的施工次序。固结和帷幕灌浆施工时，则按照先下游排、后上游排、再中间排的施工顺序，排内按Ⅰ、Ⅱ序和Ⅲ序逐级加密的原则施工。

随着施工的逐步开展，投入进各单元的设备受工序影响，无法发挥其应有的效率。针对这一问题，对灌浆施工参数与灌浆受灌区的地质情况和混凝土盖重进行了综合分析，对施工工序进行了及时调整。在保证灌浆质量、灌区岩石结构和盖重混凝土安全的前提下，按照先下上、下游排，后中间排的施工次序，但施工时遵循先下游、后上游的开孔灌浆次序，从而大大地提高了施工进度。

工程施工进度需要施工质量来保驾护航，而优质的工程质量得益于合理的施工设计。本工程灌浆试验采取生产性试验。固结灌浆设计灌浆压力第一、二段及以下各段分别为 0.3、0.5 MPa和 0.5～1.0 MPa；帷幕灌浆设计灌浆压力第一、二段及以下各段分别为0.5、1.0 MPa和1.0 MPa。

设计灌浆水灰质量比为 1∶1、 0.8∶1和 0.5∶1 等 3个比级。灌浆试验成果分析表明，设计开灌比级较浓，严重影响灌浆过程中浆液在岩石裂隙中的扩散。通过与设计方沟通后，在保持原设计压力不变的情况下，开灌水灰比调整成2∶1。虽然影响了工程进度，却保证了工程质量。

进入左岸卸荷带后，由于地质条件的影响，2∶1的开灌水灰比远远不能满足灌浆要求。考虑到左岸卸荷带地质条件较差，在压力不变的情况下，对钻孔孔距和灌浆水灰比进行了调整。孔距由设计的2 m调整成1.5 m；水灰比调整后为 3∶1、 2∶1、 1∶1、 0.8∶1 和 0.5∶1。

随着施工工序的调整，也暴露出了一些问题。比如，左岸卸荷带和座落在风化岩层上的混凝土施工段基座混凝土出现了裂缝，虽然抬动观测未超出设计标准，但究其原因与两排灌浆孔同时施工有直接关系。在加强抬动观测的同时，严格按照规范要求，对相邻各次序孔高差保持15 m做出硬性要求，减少了类似事件的发生。对已出现裂缝的基座混凝土，采用聚氨酯化学浆液进行灌浆处理。

4 结语

通过对库什塔依水电站沥青心墙坝坝基灌浆施工的精心安排，工程顺利按期完成，也确保了沥青心墙和大坝填筑如期封顶。要想提高心墙灌浆施工效率，必须结合工程实际情况，制定切实可行的施工计划，并顺时对因施工环境发生改变而产生的不利影响进行综合分析，及时对施工方案进行调整，确保投入的设备资源能发挥其最佳效率，才能产生最大的经济效益。

［1］ 孙钊.大坝基础灌浆［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［2］ 龚晓南.地基处理手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［3］ 夏可风.水利水电工程施工手册—地基与基础工程［M］.北京：中国电力出版社，2004.