毛尔盖电站廊道斜坡段帷幕灌浆施工技术浅谈

2015-02-22王建强

四川水利 2015年5期

关键词：导流洞孔口台车

王建强

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

毛尔盖电站廊道斜坡段帷幕灌浆施工技术浅谈

王建强

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

毛尔盖电站大坝帷幕灌浆廊道垂直高差达144m，且中部廊道只有进口端作为唯一通道，在施工工期紧、强度高、斜坡廊道施工坡度陡、难度大的情况下，要确保该部位帷幕灌浆能够快速、经济、安全、可靠的完成，需要在工程施工中科学设计、精心施工，为斜坡段的帷幕灌浆施工创造积极有利的条件。

毛尔盖电站廊道斜坡段帷幕灌浆施工技术

1 工程概况

毛尔盖电站采用混合式开发方式，首部枢纽由挡水建筑物、溢洪道、放空洞组成。拦河大坝采用砾石土心墙堆石坝，大坝坝顶高程2138.00m，坝顶宽12.0m，最大坝高147.00m。开敞式溢洪道布置在大坝左坝肩，全长约532m。放空洞布置在河道左岸，全长1145.51m。引水建筑物布置在河道左岸，由进水口、引水隧洞、调压井及压力管道组成。厂房枢纽为地面厂房系统，由主机间、安装间、尾水渠、副厂房、生活区等建筑物组成，安装有3台混流式发电机组，单机容量140MW，总装机420MW。

河床覆盖层下伏基岩表层具强风化、强卸荷、强透水的特性，其透水率最大达100Lu；河床及岸坡弱卸荷、弱风化岩体，压水试验透水率平均值达19.2Lu，属中透水带；弱风化下段岩体透水率平均值为6.7Lu，总体视为弱透水。

帷幕灌浆区域大多基岩裸露，岩性组合复杂，两岸山体风化卸荷较强，强风化、强卸荷带水平埋深30m～45m，右岸变形体最大铅直厚度达38.35m，岩体破碎松弛，透水率Q值大于100Lu，属于强透水层；弱卸荷、弱风化水平深度一般为50m～70m，透水性不均一，透水率Q平均值为19.2Lu，总体属于中等透水；弱风化下段水平深度一般90m～120m，透水率Q最大值为10.9Lu，平均值6.7Lu，总体属于弱至中等透水；其下部新鲜岩体透水率Q平均值为3.1Lu，属于弱透水岩体。

主帷幕灌浆主要分布于左右岸灌浆平洞(高程2138m)、两岸岸坡廊道(高程2066m)和坝基廊道(高程1994m)，总体分三层廊道布置，总工程量约90400m，最大孔深113m，施工方法采用“孔口封闭、自上而下、分段灌浆法”。各部位帷幕灌浆孔均按双排、呈梅花型布置，排距1.2m，孔距2m。搭接帷幕灌浆布置两排，排距2m，孔距2.0m，呈梅花型布置。

2 施工方案

2.1 斜坡廊道轨道及台车布设安装

2.1.1 轨道铺设

轨道作为钻灌台车的支撑及行走构件，要求安装平顺、牢固可靠，按确保安全及方便施工的原则安装布置。轨道材料采用12kg/m的轻轨，安装于廊道两侧，轨道间距2.2m。

2.1.2 台车设计安装

2.1.2.1 台车采用槽钢、角钢焊接而成，槽钢作为承重及支撑构件，角钢作为连接(斜支撑)构件。平台防护栏采用架管、扣件连接，其下部钻灌平台焊接制作为一整体，要求焊接牢固可靠，上部防护栏为活动式结构(见图1)。

2.1.2.2 台车牵引采用5t卷扬机，为确保台车行走安全，在行走过程中台车禁止作业及人员停留，同时增加一根φ22mm附绳(安全保护绳)，附绳固定于专用地锚上(φ36mm螺纹钢)，同时要求台车行走到位后必须将附绳绷直锁定，确保附绳处于受力状态。

2.1.2.3 台车行走到位后，对台车进行“三保险”(轨道卡、骑马卡、架管支撑、保险钢线绳)加固；施工期间台车上、下采用钢丝网封闭，防止上部台车落物对下部施工人员造成伤害，将安全风险降到最低。

图1 台车设计布置示意

2.2 制浆站

集中制浆站搭设在右岸渔巴度隧道口，配备DJ600高速制浆机4台，JJS-2B储浆搅拌机4台，3SNS灌浆泵4台；浆液通过φ25mm的钢管及高压钢编管送至灌浆施工作业面。

各工作面的灌浆站根据施工机组的实际情况配置，分别配置2～3台套，包括JJS-2B配浆搅拌机、3SNS灌浆泵、记录仪、流量计、压力计、密度计。根据实际灌浆需要，在灌浆站配制施工所需的水泥浆液。制浆、灌浆流程见图2。

图2 制浆、灌浆流程

2.3 施工用水、电

施工用电分别配置有左岸2121m施工平台、右岸2138m平台变压器的主配电柜，采用240mm2铝芯电缆及120mm2铜芯电缆搭接动力电源，将其牵引至各个工作面。

为保证帷幕灌浆施工进度，施工用水共布置2趟系统水管：(1)将右岸渔巴渡水源引至左岸2138m灌浆平洞的系统水池，主要供应右岸集中制浆站用水及备用系统水；(2)导流洞至高程1994.5m灌浆平洞系统水，作为坝基灌浆平洞施工用水。

2.4 施工程序及施工方法

帷幕灌浆施工程序：施工准备→孔位放样→抬动孔施工→先导孔(灌前测试孔)施工(压水试验)→下游排(Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔)→上游排(Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔)→灌后检查孔压水→质量验收。

灌浆方式采用“孔口封闭、自上而下、分段循环灌浆法”施工。

3 灌浆方式及参数

所有灌浆孔均镶注孔口管，孔口管镶入基岩深度为2.0m，孔口管在第一段(基岩接触段)灌浆完成后镶注，接触段灌浆采用孔内阻塞法(其栓塞卡在混凝土内)，孔口段以下采用孔口封闭自上而下分段循环灌浆法。各灌浆孔段不论透水率大小均应按要求进行灌浆，灌浆时，射浆管距离孔底不大于0.5m。

3.1 帷幕灌浆段长划分

第一段：孔口段0～2m,段长2m；第二段：基岩面以下2m～5m，段长3m；③以下每5m为一段。

3.2 灌浆压力

灌浆压力见表1(搭接帷幕除外)。

表1 帷幕灌浆压力

3.3 灌浆压力与注入率

在灌浆过程中压力与注入率必须相适应，其对应关系见表2。

表2 灌浆压力与注入率对应关系

3.4 结束条件

帷幕灌浆各灌浆段采用孔口封闭自上而下分段灌浆法时，灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，持续灌注60min即可结束。

当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

3.5 封孔

全孔灌浆结束后，应及时报请监理工程师验收，合格的灌浆孔才能进行封孔。

灌浆孔封孔应采用“分段灌浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”；封孔压力采用相应灌浆孔的最大灌浆压力，封孔水灰比为0.5∶1；压力灌浆封孔结束后，其灌浆孔口空余部分，采用水泥砂浆人工封填密实。

4 施工重点及难点

4.1 施工环境

左右坝肩2138m高程灌浆平洞是进入各施工面的唯一通道，从2138m平洞到1994m平洞垂直高差144m，人员、材料、设备进出难度非常大，极大地影响了施工效率。

解决方案：在岸坡廊道未封闭前，将部份闲置材料、设备倒入平洞内，岸坡廊道封闭后利用自制台车运送材料设备。

4.2 施工用水

高峰期施工用水量大，附近无水源可用。

解决方案：在离右坝肩约2800m的渔巴渡沟内引水，水管贯穿左右坝肩斜坡廊道至各工作面形成系统水，该系统水受季节影响较大，冬季水量供应不足。为保证高峰期施工用水，在左岸1994m廊道钻孔至导流洞(约12m)，从导流洞抽取河水至各工作面，形成备用系统水。

4.3 排污

廊道较深，下两层平洞无排水通道，排污困难。

解决方案：熟悉图纸，对各洞室的空间关系充分了解，在左岸1994m灌浆平洞内设置集水坑、沉淀池，用地质钻机在左岸1994m平洞钻φ110mm排污孔至导流洞(约12m)，其它部位污水通过排污泵汇集于此，通过三级沉淀后集中排入导流洞。在左岸2066m平洞中部，采用同样的方法，在对应部位直接钻排污孔至导流洞，经三级沉淀后排至导流洞内。

4.4 斜坡廊道帷幕灌浆施工

采用常规排架施工，耗费人工，钻机及灌浆泵移动频繁，移动难度大，安全风险极大。

解决方案：采用自制移动台车结合轨道进行钻灌设备移动，由于斜坡廊道坡度较大，为降低台车行走速度，增大其摩擦力，将原设计台车轮子取消，采用槽钢反扣在轨道上，从而防止脱轨及台车下滑速度过快。

4.5 孔斜控制措施

帷幕灌浆孔最大孔深达113m，钻孔孔斜控制难度较大。

解决方案：采取可靠的防斜措施，保证孔深20m以内的孔斜、孔向的准确，第5段(包括第5段)按灌浆分段段长进行孔内测斜，第5段以下按每两段测斜一次，孔斜值应控制在允许范围内。如发现钻孔偏斜超过规定时，应及时纠偏，纠偏无效时报废原孔，重新钻孔。

为保证钻孔孔向、孔斜符合设计要求，在钻孔施工中应做好以下几项工作：

(1)开钻前采用地质罗盘反复校正钻孔孔向，确保开孔角度满足要求；

(2)校正钻孔孔向后，用地锚将钻机固定，防止在施工平台上发生位移，保证钻机稳固、周正、水平；

(3)开始钻孔时，技术质检人员必须反复检查钻机，并加强孔口段钻孔孔斜检查，发现问题及时纠偏；

(4)钻进时，尽量使用长的钻具，第2段变径时，采取增加导向管措施，保证钻孔孔向及倾角满足要求；

(5)在钻进过程中，特别是孔口段采用低压、慢速施工时，要正确控制钻进压力、转速、冲洗液排量的关系。在钻孔较深或钻具超过一定重量时，还需考虑减压或负压钻进措施。