锦屏一级水电站左岸底层灌浆平洞深孔帷幕灌浆施工

周杰,徐波

摘 要：锦屏一级水电站作为世界第一高的拱坝，在超高的水头和复杂的地质条件下，在底层灌浆洞中进行了超过170 m的深孔帷幕灌浆。施工中克服了各种不利条件，解决了多种非常规的施工技术难题，其经验可为其他类似工程提供参考。

关键词：水电站；深孔帷幕灌浆；施工工艺；灌浆洞

中图分类号：TV543+.18 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0066-02

1 概述

1.1 工程概况

锦屏一级水电站为雅砻江下游控制性梯级电站，主要由混凝土双曲拱坝（305 m高）和右岸地下厂房（总装机3 600 MW）组成，正常蓄水位为EL1 880 m。大坝采用帷幕灌浆防渗，左岸设置了6层灌浆洞，包括顶层的LGA6平洞（EL1 885 m）至底层的LGA1平洞（EL 1 601.25 m）。

1.2 底层灌浆洞帷幕灌浆的特点

在超高的水头下设置深孔帷幕灌浆，其灌浆的质量要求非常高，最大灌浆压力达6.5 MPa，孔口接触段灌浆压力的要求为2～3 MPa。复杂的地质条件加上施工干扰大、交通通风排污困难和施工强度高等因素，增加了灌浆的难度。

2 施工期的主要布置

施工期的主要布置分为以下两方面：①施工供浆。在左岸EL1885平台建设了1座集中制浆站，配置有750 t级水泥罐和CB900F自动化制浆系统，通过各层平洞打层间传递孔，采用φ25 mm无缝钢管自流送浆、程控电话通讯。②施工排污。为了减少对大坝基础廊道的污染，在灌浆洞内设置了一级沉淀池，废浆、废水可从传递孔向上抽至LGA3平洞内，进行二级沉淀后，再排至坝下游污水系统集中处理。

3 材料和设备

3.1 灌浆材料

施工中使用的灌浆材料如表1所示。

表1 灌浆材料明细

序号 名称 制浆材料 适用范围

1 纯水泥浆 P.O 42.5水泥+水 普通灌浆孔

2 水泥砂浆 P.O 42.5水泥+水+砂

（+水玻璃） 钻孔不返水、断层裂隙带等孔段

3 湿磨细水泥浆 P.O 42.5水泥+水+减水剂

（湿磨机湿磨） 中间排Ⅱ、Ⅲ序灌浆孔、部分检查孔

3.2 施工设备

施工设备包括XY-2B地质钻机、ZJ-800高速制浆机、JJS-2B配浆机、3SNS高压灌浆泵、灌浆记录仪、水泥浆湿磨机和测斜仪等。

4 帷幕灌浆施工

4.1 施工的程序和工艺流程

4.1.1 施工程序

施工程序为：设置风水电浆和排污系统→测量放孔→钻机就位→抬动观测孔→灌浆孔施工（先下游、后上游、最后中间排，排内按先导孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔分序）→检查孔施工。

4.1.2 施工工艺流程

施工工艺流程为：孔口段（入岩2 m）钻灌→铸孔口管→待凝3 d→第2段（段长3 m）钻灌→第3段及以下各段（段长5 m、终孔段不超过6 m）钻灌→置换和压力灌浆封孔→孔口脱空段回填。

4.2 施工前采取的措施

施工前，在底板增设了用于固定地质钻机和胶球塞的插筋；为防止混凝土与岩石接触面串浆抬动、节省孔口管待凝时间，在分排、分序地钻灌各灌浆孔孔口段和铸孔口管后，分排、分序地对各孔孔口及以下各段的钻孔灌浆。

4.3 钻孔

该工程额钻孔施工可分为以下四方面：①钻进工艺。根据大理岩石的抗压强度选择了地质钻机金刚石钻进。在孔深超过60 m时，改用全断面金刚石钻头和碎岩钻头钻进，从而实现了不起下钻杆连续灌浆。②钻机固定。利用底板设置的插筋作为地锚固定钻机底盘。③加强测斜。孔深20 m内每段测斜1次，20 m以下每两段测1斜次。④钻孔冲洗。通入了大流量的水冲洗，裂隙冲洗采用泵压，遇断层破碎带改用脉动冲洗或风水联合冲洗。

4.4 孔口段灌浆和铸孔口管

孔口段的灌浆质量尤为重要，采用较浓的浆液密实充填了连接混凝土与基岩的接触面。控制了孔口管的角度和充填浆液的强度。此外，对于灌浆压力较大的部分，采用在第二段灌浆后再镶铸，并加长了孔口管与基岩的搭接长度，从而降低抬动变形。

4.5 灌浆

第一段（或前两段）灌浆采用了普通胶球塞卡塞法；以下段采用了孔口封闭、自上而下分段和孔内循环灌浆法。

4.5.1 压水试验

灌浆前进行了简易的压水试验，以根据不同的透水率选择灌浆材料和开灌水灰比。

4.5.2 浆液配比

纯水泥浆采用五级水灰比（3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.5∶1）灌注；在水泥砂浆方面，浓浆采用0.5∶1∶0.4（水∶水泥∶砂）灌注；在湿磨细水泥浆方面，水灰比与纯水泥浆相同，减水的剂掺量为0.7%～1.0%.

4.5.3 灌浆压力

根据前期试验确定了灌浆压力，当注入量过大或过小时，适当降低或提高了压力标准。

4.5.4 灌浆过程控制

在灌浆过程中，严格控制了注入量与灌浆压力之间的关系，防止发生抬动和破坏基岩结构。

4.5.5 灌浆结束和封孔

在最大压力下的注入率应≤1 L/min，继续灌注60 min后结束。为了缩短重新下钻杆的时间，在终孔验收后，采用卷扬将高压胶管深入至孔底，并注入配比为0.5∶1的浓浆置换孔内稀浆，最后进行了压力灌浆封孔。

4.6 检查孔施工

质量检查以压水检查为主，以岩体钻孔全景图像测试、声波纵波速为辅，灌后压水检查孔采用自上而下分段钻孔和压水试验。孔口段压水采用胶球机械塞，其余各段采用液（气）压塞，终孔后采用细水泥浆补灌。

5 帷幕灌浆成果分析

5.1 钻孔孔斜成果

根据统计，孔深60 m范围内的孔斜均能满足要求；孔深90 m范围内的孔斜与孔底的偏差基本不超过2 m；孔深超过100 m后，孔斜很难控制，在孔深超过150 m后，终孔后孔底的偏差多数都超过了2.5 m。对于偏差过大的部位，施工中增设了加密孔补强。

5.2 灌前压水成果

根据统计，各单元灌前平均透水率的范围为：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之间；中间排主要在0.5～1.0 Lu之间，均符合正常灌浆规律。

5.3 灌后质量检查情况

根据灌后压水质量的检查成果，小于1 Lu的灌浆检查孔段所占的比例为100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，这表明灌浆效果比较明显。

6 结论

深孔帷幕灌浆孔斜控制的重点在于孔深20 m的范围内。在孔深不超过100 m时，钻孔偏差易控制在设计范围内；当孔深超过100 m后，特别是超过150 m后，孔斜很难达到规范和设计的要求。因此，建议适当放宽孔斜要求和缩小灌浆孔的间距。

〔编辑：张思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole

5 帷幕灌浆成果分析

5.1 钻孔孔斜成果

根据统计，孔深60 m范围内的孔斜均能满足要求；孔深90 m范围内的孔斜与孔底的偏差基本不超过2 m；孔深超过100 m后，孔斜很难控制，在孔深超过150 m后，终孔后孔底的偏差多数都超过了2.5 m。对于偏差过大的部位，施工中增设了加密孔补强。

5.2 灌前压水成果

根据统计，各单元灌前平均透水率的范围为：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之间；中间排主要在0.5～1.0 Lu之间，均符合正常灌浆规律。

5.3 灌后质量检查情况

根据灌后压水质量的检查成果，小于1 Lu的灌浆检查孔段所占的比例为100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，这表明灌浆效果比较明显。

6 结论

深孔帷幕灌浆孔斜控制的重点在于孔深20 m的范围内。在孔深不超过100 m时，钻孔偏差易控制在设计范围内；当孔深超过100 m后，特别是超过150 m后，孔斜很难达到规范和设计的要求。因此，建议适当放宽孔斜要求和缩小灌浆孔的间距。

〔编辑：张思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole

5 帷幕灌浆成果分析

5.1 钻孔孔斜成果

根据统计，孔深60 m范围内的孔斜均能满足要求；孔深90 m范围内的孔斜与孔底的偏差基本不超过2 m；孔深超过100 m后，孔斜很难控制，在孔深超过150 m后，终孔后孔底的偏差多数都超过了2.5 m。对于偏差过大的部位，施工中增设了加密孔补强。

5.2 灌前压水成果

根据统计，各单元灌前平均透水率的范围为：下游排主要在2～5 Lu之前；上游排主要在1.0～2 Lu之间；中间排主要在0.5～1.0 Lu之间，均符合正常灌浆规律。

5.3 灌后质量检查情况

根据灌后压水质量的检查成果，小于1 Lu的灌浆检查孔段所占的比例为100%，全部合格，且有80%以上的透水率小于0.5 Lu，这表明灌浆效果比较明显。

6 结论

深孔帷幕灌浆孔斜控制的重点在于孔深20 m的范围内。在孔深不超过100 m时，钻孔偏差易控制在设计范围内；当孔深超过100 m后，特别是超过150 m后，孔斜很难达到规范和设计的要求。因此，建议适当放宽孔斜要求和缩小灌浆孔的间距。

〔编辑：张思楠〕

Jinping First Stage Hydropower Station Left Bank Flat Bottom Hole Deep Grout Curtain Grouting

Zhou Jie， Xu Bo

Abstract： Jinping First Stage Hydropower Station as the world's first high arch dam， at ultra-high head and complex geological conditions， filling the hole in the bottom conducted more than 170 m deep hole curtain grouting. Construction overcome various unfavorable conditions， to solve a variety of unconventional construction technical problems， their experience can provide a reference for other similar projects.

Key words： hydropower； deep curtain grouting； construction technology； grouting hole