嘉陵江亭子口水利枢纽大坝帷幕灌浆施工技术分析

2014-10-29程艳娜

黑龙江水利科技 2014年11期

程艳娜

(辽宁西北供水有限责任公司，沈阳110003)

1 工程概况

亭子口水利枢纽是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，也是集航运、发电、供水、灌溉、防洪、减淤等功能于一身的综合型水利工程，工程规模大(1)型，工程等级Ⅰ等。

本工程坝轴线全长995.4 m，坝顶高程465 m，坝高最大值为115 m，涉及坝段50个。左岸设置坝后式电站厂房，厂房左端设置安装间，副厂房在主厂房的上下游均有设置。电站厂房顺流向长度49.48 m，1#～3#机组段宽28.0 m，4#机组段宽30.80 m，安Ⅰ、Ⅱ段宽分别为21 m、26 m。

2 帷幕灌浆施工技术概况

本次工程中的帷幕灌浆按分序加密的原则进行，分III 序施工。帷幕灌浆的实施条件为:①一般部位上部结构混凝土(含相邻坝块)浇筑厚度达30 m以上;②灌浆区周围30 m以内的地下洞室的混凝土衬砌、喷锚支护、回填灌浆、围岩固结灌浆，勘探平洞混凝土回填必须全部完成;③若某坝段未设置物探测试孔，应进行灌前测试;④抬动变形观测装置的安装工作全部结束，并且确保其使用功能的正常发挥;⑤已经埋设结束的各类仪器、管、电缆必须得到妥善保护;⑥压浆板部位应在混凝土压浆板施工完毕并达设计强度后方可开始施工;⑦本层灌浆平洞开挖、衬砌及地质缺陷处理完成后。在施工正式开始前，进行帷幕灌浆生产性试验，主要包括两方面内容:①隧洞衬砌、抬动变形观测。获取高压灌浆时地层抬动量和隧洞混凝土衬砌的受力状态，以确定最大灌浆压力;②钻灌技术。验证自上而下、小口径钻进、孔口封闭、不待凝、孔内循环灌浆技术在本区的可行性，以确定灌浆孔、排距及灌浆压力［1］。

3 帷幕灌浆工程施工

3.1 施工工艺流程

封闭帷幕灌浆采用“自上而下分段阻塞孔内循环灌浆”工艺，工艺流程如图1 所示。主帷幕灌浆采用“自上而下、小口径钻进，孔口封闭，不待凝、孔内循环灌浆”工艺，工艺流程如图2 所示。

图1 封闭帷幕灌浆工艺流程图

图2 主帷幕灌浆工艺流程图

3.2 灌浆孔钻孔

帷幕灌浆钻孔采用回转式地质钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头、清水钻进技术，考虑基本上在廊道内施工，地质钻机选用XY—2PC100 型。灌浆孔的施钻按灌浆程序，分序分段进行。灌浆段长划分:第1 段，也就是接触段的长度基本为2 m，结合孔口管嵌入基岩深度的实际要求，局部可延长至3 m，第2段长度为3 m，第3 段及其它段的长度基本为5 m，若存在地质缺陷问题，可于监理单位批准后适当减少长度;终孔段的段长可以根据实际需要适当延长，但最长≤10 m。每钻灌段进行一次孔斜和方位角测量，尤其是上部20 m范围内的偏斜和方位角的控制，如发现孔斜超过要求时及时纠正，其最大允许偏差按表1 执行。不符合上述要求的部位，则结合压水试验和单位耗灰量等资料综合分析，若其结果对灌浆质量有影响时，按监理的要求进行补救。

表1 钻孔孔底偏差控制表

钻孔达设计孔深时进行孔位、孔深、孔斜测量并作记录，经监理检查合格后，方可进行下道工序施工。灌浆孔孔位与设计孔位的偏差≥10 cm。钻孔深度与设计孔深误差≤20 cm。若遇到孔内涌水、漏水、断层、洞穴、塌孔、掉块等问题，需要详细记录，并及时报告监理，经有关部门共同分析钻孔和岩体情况，作出决定后方可进行处理或钻进。钻孔结束待灌或灌浆结束待加深时，孔口要妥加保护。

3.3 孔口管段灌浆与孔口管镶铸

为保障工期，孔口管段分序钻孔、压水试验、灌浆结束后，可同时进行孔口管的灌注操作。灌浆孔的孔口管段采用常规“阻塞灌浆法”进行灌浆。灌浆压力、水灰比及浆液变换、灌浆结束条件等均按帷幕灌浆有关技术要求进行。先导孔孔口管采用Φ89 mm无缝钢管，一般灌浆孔孔口管采用Φ73 mm无缝钢管。

孔口管的镶铸:开孔孔径为Φ 91 mm，钻至基岩面以下2.0 m，以1.0 MPa压力灌浆后，置入一根与孔深相同的钢管，钢管高出孔口10 cm，并且有丝扣。用灌浆的方法向孔内压入0.5∶1的水泥浆，待孔口管外壁与孔壁之间返出同一浓度水泥浆后，导正孔口管，待凝3 ～5 d后，方可钻灌第二段。若地质缺陷部位覆盖重混凝土厚度较小，无法满足施工设计对于灌浆压力的要求，则应根据实际情况延长孔口管嵌入基岩的深度至3 m。

孔口管埋设结束待凝后，经检查合格方可进行下一工序的施工。检查的项目包括:孔口管埋设的角度和方位;孔口管接头是否牢固;孔口管嵌入基岩的实际深度;是否存在漏水问题等。孔口管须镶铸牢实，如在钻孔、压水、灌浆时发现孔口管外侧冒水、冒浆时，须返工重新埋设。

3.4 灌浆

主帷幕灌浆孔的第1 段采用常规“阻塞灌浆法”进行灌浆，止浆塞阻塞在建基面处;第2 段及以下各段采用“自上而下、小口径钻进、孔口封闭、不待凝、孔内循环灌浆”工艺，即孔口未发生涌水现象的孔段，可于灌浆结束后立即进行下一段的钻灌，无需待凝。不过在地质条件相对复杂的孔段，应待凝24 h后再进行下一段作业。

在灌浆过程中若遇到以下情况，需进行浆液变换:①注入率在灌浆压力未发生变化的情况下降低，或是灌浆压力在注入率未发生变化的情况下升高，可改变水灰比;②在某一级水灰比持续灌注≥1 h或是注入量≥300 L的情况下，若注入率或灌浆压力未出现明显变化，应使用更浓一级的水灰比继续灌注，若此时压力突增或注入率突减，立即查明原因，进行处理，并报告监理;③当注入率＞30 L/min，根据具体情况越级变浓;④若灌浆过程中出现注入量或灌浆压力骤升的现象，应立即采取针对性措施加以解决，直至灌浆结束。

本次工程的灌浆结束标准为:在规定的设计压力下，注入率＜1.0 L/min时，延续灌注60 min，即可结束灌浆。若结束标准迟迟未能达到，则报请监理共同研究处理措施。

3.5 封孔

1)各孔灌浆结束后，监理与质监人员共同进行质量检查，通过后方可封孔。

2)采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔，并将孔口抹平。封孔灌浆水灰比为0.5∶1，灌浆压力为该孔最大灌浆压力。

3)经以上操作的灌浆孔，待其中浆液凝固后，对浮浆、污水进行彻底清理，若其上部空余段不足3 m，使用水泥砂浆封填;若超过3 m，采用“机械压浆封孔法”进行处理。

3.6 质量检验

检查孔压水试验结果是判定帷幕灌浆施工质量的重要参考标准，同时，也需借助物探测试、灌浆记录、钻孔岩芯等进行综合评价，在有实际需要的情况下，还可以采用孔内电视检查。一般来说，应以10%灌浆孔数作为检查孔数量选择的参考，不得出现单元工程内未设置检查孔的问题。检查合格后，根据灌浆孔的要求对检查孔进行灌浆和封孔处理。

4 施工过程中应注意的几点问题

若注入量或灌浆压力发生急剧变化，应立即查找问题的产生原因并采取针对性措施加以解决。若回浆失水变浓，应改用新浆液(水灰比相同)继续灌注，若未能取得理想效果可将灌注时间延长0.5h。若钻灌时发现串通，应立即停灌并对串通部位、串通量进行了解，随后上报设计和监理单位处理;若与其它灌浆孔发生串通，应于串通部位以上0.5 ～1 m左右阻塞串通孔，待灌浆施工结束24 h后，再对串通孔进行清理、钻进和灌浆操作。

若孔口存在涌水现象，处理方式应根据涌水的实际情况进行针对性选择:以涌水压力和灌浆压力之和作为实际灌浆压力;灌浆操作结束后，应进行＞1 h的屏浆;拆除灌浆管路系统后，应使孔内注满浆液，随后将孔口封闭待凝，具体时间以注入量、涌水压力为依据。灌浆施工应保持连续性，若因不可抗力因素必须停工，也应将时间压缩在最低限度，并在恢复施工时将浆液水灰比调整到开灌时的水平，若发现注入率较暂停时无明显变化，可恢复水灰比;若发现注入率较暂停时明显降低，应短暂停止吸浆操作，并上报监理单位，批准后将其视为事故孔，进行补孔灌浆处理。