水电站帷幕灌浆施工技术分析

张海荣

摘要:本文对该水电站坝基帷幕灌浆施工控制、帷幕灌浆试验及施工效果进行了分析，并在复杂地质条件下对坝基帷幕灌浆施工采用应对的技术措施。并取得一定的效果。实践证明该技术是值得大力推广与应用。

关键词:水电站；帷幕灌浆；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

一、水电站简介

该水电站是一座以发电为主,远期兼顾防洪、供水、航运等综合利用效益的水利枢纽。电站正常蓄水位267m,相应库容2.08×108m3。电站装机容量150MW,多年平均发电量7.023×108kw·h。大坝坝型采用碾压式混凝土重力坝,枢纽布置从左到右分别为左岸重力坝段、电站厂房坝段、排沙底孔坝段、溢流坝段、右岸重力坝段。枢纽各建筑物基础基本都建于N15灰岩角砾岩弱风化带岩体上,河床溢流坝及排沙底孔段坝踵处有少量基础位于N14钙质胶结砾岩、砂砾岩上。左岸相对隔水层埋深>55m,右岸相对隔水层埋深>40m,河床相对隔水层埋深>70m。基岩透水性普遍较大。

二、 帷幕灌浆试验

为了降低坝基岩石的透水性,防止坝基渗漏,沿坝轴线作全线帷幕灌浆处理。坝基帷幕灌浆采用单排、直线悬挂式布置,帷幕孔间距3.0m。灌浆后的合格标准为:检查孔压水试验透水率q≤3Lu。

2.1 帷幕灌浆试验

水电站帷幕灌浆设计标准采用透水率来衡量,要求检查孔全孔压水透水率均不得大于3Lu。依据现有经验并结合大坝施工进度,试验场地选在工程结构、水文地质条件具有代表性的右岸237m高程灌浆平洞以及左岸274m高程灌浆平洞,分别采用2.0m、2.5m、3.0m三种不同孔距进行试验,以探讨右岸坝区(6#~9#坝段)以及左岸坝区(1#~5#坝段)最佳帷幕灌浆孔距和灌浆压力等技术参数。帷幕灌浆按分序加密的原则进行,分为三序施工。右岸237m高程灌浆平洞Ⅰ序孔单位注入量为159.23kg/m,Ⅱ序孔单位注入量为90.86kg/m,Ⅲ序孔单位注入量为45.36kg/m, Ⅱ序孔比Ⅰ序孔单位注入量递减42.94%;左岸274m高程灌浆平洞Ⅰ序孔单位注入量为174.70kg/m, Ⅱ序孔单位注入量为100.90kg/m, Ⅲ序孔单位注入量为50.26kg/m, Ⅱ序孔比Ⅰ序孔单位注入量递减42.24%。递减规律明显。

2.2 压水试验成果分析

2.2.1灌浆前孔内压水试验

右岸237m高程灌浆平洞根据钻孔取芯揭示,该部位岩石完整性较好,裂隙不太发育。试验孔灌前压水试验同样表明了这一特点。除个别孔段透水率较大(最大137.42Lu),其余均在10Lu以内,平均7.52Lu。左岸274m高程灌浆平洞根据钻孔取芯揭示,该部位岩石完整性较差,裂隙发育,破碎夹层较多。所有试验孔在钻进时均出现在不同深度无回水或大漏水情况,试验孔灌前压水试验表明:灌前孔段透水率均较大,部分孔段无法加压,透水率无法计算,平均值在60Lu以上。

2.2.2检查孔压水试验

右岸237m高程灌浆平洞根据试验孔距布置3个检查孔W-J1、W-J2、W-J3,分别检验孔距3.0m、2.5m、2.0m的帷幕灌浆效果。采用单点法逐段压水试验。由此可知W-J1孔第1~3段透水率大于3Lu;W-J2孔、W-J3孔各段透水率均小于3Lu,因此孔距3.0m不能达到设计防渗要求,而孔距2.5m、2.0m均能达到设计防渗要求。左岸274m高程灌浆平洞亦根据试验孔距布置3个检查孔J1、J2、J3,分别检验孔距2.0m、2.5m、3.0m的帷幕灌浆效果。

2.3抬动变形分析

试验过程中,两个试验区均布置了抬动观测点以检验灌浆压力对混凝土的抬动值。试验表明在升压试验中混凝土的抬动均在0.2mm以内,最大为0.17mm,升压试验成功。

三、 帷幕灌浆施工控制

3.1 帷幕灌浆施工

依据施工规范和灌浆试验结果,该工程帷幕灌浆设计总进尺约15000m,坝基帷幕灌浆设计为单排、直线悬挂式布置,左岸坝区(1#~5#坝段)孔距2.0m,右岸坝区(6#~9#坝段)孔距2.5m两种,与坝轴线平行,所有帷幕孔均布置在坝基灌浆廊道及左右岸灌浆平洞上游,灌浆廊道及左右岸灌浆平洞尺寸为3m×3.5m。

帷幕灌浆施工工艺流程为:钻孔——冲孔——压水试验——灌浆——下一灌浆段循环——封孔。帷幕灌浆孔孔底允许偏差见表1,在有承压水的孔段,灌浆压力要比承压水压力大0.4~0.6MPa。

表1帷幕灌浆孔孔底允许偏差表

孔深/ m 20 30 40 50 60

允许偏差/ m 0．25 0.45 0．70 1．00 1．30

3.2灌浆及结束标准

灌浆浆液浓度变换应遵循由稀到浓的原则,逐级改变。浆液的水灰比分为6级:5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1。帷幕灌浆结束标准,在设计压力下时,如灌浆段吸浆量小于0.4L/min,继续灌注60min,即可结束灌浆。灌浆过程中,应每隔30min测定浆液的比重,如出现吸水不吸浆情况,应加水稀浆,如再出现同样情况,也可结束灌浆。

3.3灌浆施工效果分析

帷幕灌浆2009年6月3日至2009年11月13日完工。该工程帷幕轴线长度360.55m,分为11个施工单元,共完成钻孔162个。施工结束后,根据监理和设计要求,在帷幕轴线上共布置检查孔16个,采用单点法逐段压水共完成压水试验126段次。帷幕灌浆孔平均单位注灰量Ⅰ序孔为157.58kg/m, Ⅱ序孔为105.45kg/m, Ⅲ序孔为46.75kg/m,呈明显递减趋势。这说明通过各序孔的灌浆,上序孔的灌浆对下序孔影响较大,地层裂隙逐渐被填充,各序孔的灌浆过程就是帷幕体逐渐形成的过程。随着灌浆的依次进行,地层的完整性趋强,可灌性越来越弱。通过钻孔取芯,压水检查,检查孔各孔段的透水率均在3Lu范围内,完全满足设计和相关规范要求。完成钻孔751.15m,采集岩心685.47m,采集率91.3%,在左岸274m高程灌浆平洞有3孔各有一处可见水泥结石。个别检查孔段透水率偏大的均进行了灌浆,如KJ1的第7段(终孔段)及K6-J1的第7段透水率为2.56Lu、2.10Lu,水泥单注量为2.95kg/m、1.36kg/m。在帷幕试验及帷幕灌浆过程中,浆液曾发生多次外漏,从外漏产生情况来看多发生在浅层,且在沿断层、节理裂隙面上;由于灌浆平洞没有进行支护,灌浆时易发生外漏;尤其是在左右岸坝肩灌浆平洞施工时,由于底板混凝土薄(30cm)且混凝土与基岩结合面较差,故渗漏发生较多,经过逐级变换浓浆灌浆及进行间歇循环、待凝复灌等措施处理后均达到设计要求。

四 、几点结论

1)帷幕灌浆试验及帷幕灌浆检查成果表明,当右岸坝区(6#~9#坝段)帷幕灌浆孔距为2.5m,左岸坝区(1#~5#坝段)帷幕灌浆孔距为2.0m时,灌浆效果较好,可以满足设计防渗要求。另外为方便施工,帷幕轴线宜距廊道上游壁1.0m。

2)采用PO42.5普通硅酸盐水泥,浆材水灰比依次为5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1等6个比级是合适的。为保证帷幕的抗渗性和耐久性,宜在灌浆时采用较小的水灰比浆液进行大压力灌注,以减小灌后浆液的泌水量,提高水泥结石强度。

3)目前水库已蓄水并达到发电要求水位,大坝下游及边坡周围没有出现大的渗水情况。大坝帷幕灌浆施工是成功的,达到了该工程的防渗要求。

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