柬埔寨桑河二级水电站围堰高喷灌浆技术研究

余红松

【摘要】：柬埔寨桑河二级水电站上下游围堰长度约2公里，河床内含有深槽，内积5米厚淤沙层，汛期围堰水头约27米。初拟灌浆参数，通过多次现场试验效果对参数不断进行优化。经实践，该灌浆参数，达到良好的防渗效果，为同类型地质条件高喷灌浆的设计与施工起到指导作用。

【关键词】：桑河水电站；围堰；试验；高喷灌浆

1 引言

1.1 工程简介

桑河二级水电站位于柬埔寨王国上丁省西山区境内的桑河干流上，电站装机容量为400MW，枢纽主要有左右岸均质土坝、河床泄洪坝段、混凝土挡水坝段、河床式厂房等建筑物组成，坝顶全长6539.8m，其中混凝土坝段长464.0m，最大坝高59.0m。工程分三期进行导流，二期上游围堰为土石围堰，堰体主要由石渣、全强风化料、全风化土料、等填筑而成，堰顶高程65.00m、宽8.0m、长1060m，最大堰高21.0m。EL54.5m以下堰体及基础采用高压旋喷灌浆防渗。下游围堰堰顶高程60.5m、宽8.0m、长890.00m，最大堰高22.5m。EL53.5m以下堰体及基础采用高压旋喷灌浆防渗。

1.2 工程地质特性

枢纽区处于桑河与斯雷波克河交汇处下游约1.5km处的平缓开阔河谷段，河道顺直，河流流向约N60°W，枯水期河床宽度约400m，水位高程约48.5m，水深1～3m。河谷断面呈较对称的宽"U"型，河床地形整体平缓，局部稍有起伏，河床分布有浅薄冲积层，厚度一般0～1m，局部基岩裸露，两岸地形为缓坡，坡度1～3°，表层分布有冲洪积和残坡积层，厚度3～5m。河床覆蓋层浅薄，基岩多裸露，岩性为微风化安山岩。发育F5、f7及f17三条断层。根据测量水下地形，在河道右岸有一深度为6米的沟槽，内积淤沙，对围堰防渗影响较大。

2 高喷防渗墙试验

2.1 试验目的

高喷灌浆生产性试验的目的主要是对设计施工参数（如孔距、排距、浆压、浆流量、提升速度、转速等）进行验证，通过资料分析寻求符合该地质条件的施工参数和工艺，以便于根据实际灌浆效果对施工参数进行调整或优化，并指导同类型工程高喷灌浆施工。

2.2 试验参数初拟

借鉴国内其他水电工程的高喷灌浆经验，围堰按两管法进行施工。初步拟定灌浆参数：

表2-1 两管法高喷灌浆试验参数表

浆

压力（MPa）

35

气

压力（MPa）

0.8

流量（L/min）

75

流量（m3/min）

1.0

喷嘴个数

2

气嘴个数

2

浆液比重（g/cm3）

1.50

回浆比重（g/cm3）

≥1.3

提升速度（cm/min）

基岩及砂卵石

≤12

砾石

砂土、粉土

旋转速度（r/min）

8～10

2.3试验场地及试验孔布置

选择在下游围堰防渗轴线桩号下堰0+432.8～0+458.4m范围作为试验区共布置单排孔12个，双排16个，单排孔距80cm，双排孔距120cm，排距80cm，试验区高喷灌浆孔布置示意图见图1-1。

图1-1：旋喷结构形式试验孔布置示意图

3 主要试验流程和方法

3.1钻孔

采用XY-2型地质钻机、YG-80锚固钻机配潜孔冲击锤冲击跟管钻进造孔，至穿过河床沉积层深入基岩1.0m，先导孔深入基岩3.0m。先导孔孔距8.0m。孔斜控制为1%。钻孔完成后采用PVC管护壁，接头套接后用封口胶带密封，

3.2高压喷射灌浆

1）将高喷台车就位后，对孔口进行试喷，检查管路和喷嘴的工作性；

2）原位静喷：喷头下至孔底后，先送高压浆，再输送压缩空气；按初拟技术参数进行原位喷射，待浆液返出孔口并达到规定浓度值，开始提升喷射，接触面位置静喷2～3分钟。

3）提升喷射：按拟定的提升速度和旋转速度，边旋转边提升，中途拆卸喷管时复喷搭接长度0.2m。

4）注浆：喷射灌浆结束后，取出喷射器具（喷头与喷杆），在孔口向该孔继续注浆直至浆液液面不再下沉为止。

4 试验成果

4.1 试验过程

（1）钻孔

在试验区高喷灌浆孔钻孔施工过程中，37个孔中有27个孔出现返水情况，其中返水高程分布在39.7m～46m。下图3-1为进入基岩时出现的返水情况。

（2）高喷灌浆施工

试验区高喷灌浆施工过程中，37个孔中有26个孔出现过孔口不返浆的情况。其中单排29个高喷孔中，15个Ⅰ序孔中有12个孔在高程40.8～47.5m位置出现不返浆情况；14个Ⅱ序孔中有10个孔在高程42～47.5m位置出现不返浆情况；8个副排孔中有4个孔在高程42.9～45.7m位置出现不返浆情况；其中最长静喷时间达到90分钟，最短为18分钟。其中XY-Z458.4号孔在孔深6.5～7.5m处不返浆，采用加砂进行处理，但处理结果不是很理想，最终经过60分钟的静喷后该孔孔口开始返浓浆。其中有部分不返浆的孔在其他地方出现冒浆，有的冒浆处距离该孔有十多米。

4.2灌浆成果资料

高喷灌浆试验区共计完成37个孔，其中主排29个孔，15个Ⅰ序孔，14个Ⅱ序孔，副排8个孔，4个Ⅰ序孔，4个Ⅱ序孔。

高喷灌浆试验区共计完成喷射长度516.1m，共计灌入水泥354318.75kg，单耗为686.53kg/m。

主排Ⅰ序孔喷射长度为211.4m，灌入水泥150018.75kg，单耗为709.64kg/m，Ⅱ序孔喷射长度为187.2m，灌入水泥132581.25kg，单耗为708.23kg/m。

副排Ⅰ序孔喷射长度为58.5m，灌入水泥30431.25kg，单耗为520.19kg/m，Ⅱ序孔喷射长度为59.0m，灌入水泥41287.5kg，单耗为699.79kg/m。

4.3检查资料

试验区共布置3个质量检查孔，单排孔的质量检查孔布置在两个孔的搭接处，双排孔的质量检查孔布置在两排孔的中间搭接处，具体桩号位置为XY-457.2（XY-J1号检查孔）、XY-451.6（XY-J2号检查孔）、XY-435.2（XY-J3检查孔）。

每个质量检查孔分3段进行注水试验，分别为水上填筑层、水下填筑及河床冲击层（包括接触面）和基岩段。合格标准为渗透系数k≤1×10-5cm/s，K=Q÷（2πpL）×ln（L/γ0）。（计算压力时应测计地下水位高度）

式中：K-渗透系数cm/s，Q-注入流量cm3/s，P-用水柱高度计量的注水压力cm；L-试验段长度，cm；γ0-钻孔半径，cm。

3个检查孔注水试验结果见表4-1

表4-1 检查孔注水试验结果

孔号

第1段滲透系数

第2段渗透系数

备注

XY-J1

1.37×10-6cm/s

2.4×10-5cm/s

XY-J2

1.51×10-5cm/s

8.1×10-6cm/s

XY-J3

4.26×10-5cm/s

1.26×10-5cm/s

检查孔J1、J2、J3基岩段进行注水试验时，全孔每分钟注水量分别为200mL 、400mL 、476mL，其前两段每分钟注水量之和分别为700 mL、464mL、1080 mL。根据基岩段钻孔情况，初步判断基岩段存在涌水。

4.4开挖直观效果

墙体开挖深度约6m，局部深度约7.5m。在开挖墙体过程中，出现了超出高喷墙体范围的水泥结石，成薄层状，并延伸至较远处，最远处约5m。

5 结语

（1）根据下游3个检查孔的注水试验结果来看，试验区经过高喷后，防渗效果较好。

（2）从开挖效果可以看 出，下游试验区域单排高喷形成的桩径不规则，桩径偏小，局部搭接效果不好。分析可能的原因有两方面：一是高程51m以上填筑分层碾压好，填筑层密实；二是孔内用于护壁的PVC管脆性不够。

（3）根据下游检查孔注水试验结果及上下游开挖检测的桩径、桩形效果，水面以上高喷形成的桩径较小，成桩不规则，因此，高喷灌浆孔孔距需调整为0.6m，以确保形成连续的高喷墙体，确保墙体的厚度。

（4）实际高喷灌浆过程中，采用1.5g/cm3进浆比重时，返浆比重过大，浆液过稠，流动性较差，容易造成返浆通道发生阻塞，致使孔口难以返浆出来，同时也造成浆液的浪费，将进浆比重调整为1.4g/cm3。

最终拟定的高喷灌浆施工参数见表5-1

表5-1 两管法高喷灌浆施工参数表

浆

压力（MPa）

35

气

压力（MPa）

0.8

流量（L/min）

60

流量（m3/min）

1.0

喷嘴个数

1

气嘴个数

2

浆液比重（g/cm3）

1.40

回浆比重（g/cm3）

≥1.3

提升速度（cm/min）

填筑层、冲积层

≤12

旋转速度（r/min）

8～10

6 检验结果

按调整后的施工参数，围堰高喷灌浆完成后，基坑抽水检查，根据埋设的3支渗压计的数据，pwy-1的压力在0.0002～0.0005区间，pwy-2的压力在0.001～0.0013区间，pwy-1的压力在0.0024～0.003区间，小时渗水量约为2M3/h，上下游长达2000m的土石围堰达到了理想防渗效果。为其他同地质条件的工程提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1] 《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T 5200-2004）.

[2]《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）

[3] 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）.

[4] 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）.