江垭水利枢纽工程岸坡接触灌浆效果分析

袁国金 刘志辉 潘宣何

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司 长沙市 410004）

1 问题的提出

江垭水利枢纽工程位于澧水支流溇水中游，距慈利县城57 km。坝址控制流域面积3 711 km2，水库总库容17.41亿m3，其中防洪库容7.40亿m3，多年平均年发电量7.56亿kW·h。工程是一座以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水、旅游等综合效益的水利枢纽。工程于1999年完工并投入运行。

大坝主要建筑物包括挡水坝、地下厂房、灌溉取水口及预留升船机组成。正常运行洪水标准为500年一遇，校核洪水标准为5 000年一遇。大坝为全断面碾压混凝土重力坝，属Ι等工程，最大坝高131 m，坝顶高程245m，建基面高程114m。

工程自建基面至坝顶两岸分13级台阶开挖，各台阶之间形成了混凝土与岸坡接触面。根据监测结果，岸坡不同高程处的温度和张开度均发生变化，其温度变化介于（1.0~3.0）℃，张开度较2003年初均有所增加，说明仪器安装部位结合面已经张开。为确定岸坡接触面的张开情况，对大坝岸坡接触面张开度进行钻孔检测，通过取芯、压水试验等，结果显示：钻孔中混凝土与基岩接触面已张开28个，两岸岸坡接触张开率达75.7%；压水试验成果统计，46%的段次小于 10 Lu，49%的段次为（10～100）Lu，大于 100 Lu的段次为5%。两岸岸坡接触面大部分已张开，具有一定的连通性，达到岸坡接触灌浆的条件。

2 接触灌浆施工

因大坝建成有十多年，原有的岸坡接触灌浆预埋管基本堵塞和损坏，接触灌浆采用钻孔灌浆法[1-3]。根据设计要求，灌浆施工在大坝160和200廊道内，通过不同的钻孔角度，对江垭大坝左岸EL 147.0-208.0、右岸EL 135.0-206.0共11级岸坡接触面布置328个接触灌浆孔进行灌浆处理。为防止灌浆对大坝的抬动影响，分别在左右岸共布置了8个抬动观测孔，对灌浆过程进行监测，确保灌浆抬动控制在安全范围之内。接触灌浆上游边缘孔设在帷幕中心线以下5m，孔距采用3m×3m梅花形布置。

接触灌浆孔共11个施工区域，施工时按分区分序进行，水泥采用普通水泥。区内施工时，先施工所有I序孔，待I序孔施工完毕后，再进行II序施工，灌浆结束21 d后进行检查孔施工。接触灌浆施工于2014年1月6日开工，5月2日完工。

3 试灌孔灌浆效果分析

为提高各工况条件下的灌浆效果，并确定灌浆对大坝抬动是否有影响，分别在大坝左右岸选取5个孔作为先导试灌孔，孔号为右岸160廊道K2、K3、K13、K22、K23 和 左 岸 200 廊 道 K120、K121、K125、K130、K131。 每孔灌浆段长为 1m，灌浆成果如表1所示。

表1 试灌孔成果统计表

由表1可知，右岸160廊道5个试灌孔中，每个孔的灌浆压力都超过了1.2MPa，最大灌浆压力为1.25MPa，最大注入量为177.3 kg/m，灌浆过程中无抬动产生，灌浆过程平顺正常。灌后检查孔压水透水率为3.44 Lu，满足设计要求（小于5 Lu）。

左岸200廊道试灌孔共有3孔出现抬动，最大为90μm，最小为4μm，最大灌浆压力1.13MPa，最小为0.85MPa，平均灌入量134.42 kg/m。其中，K120孔在压力达到0.72MPa时，抬动观测孔观测到有抬动，抬动值为34μm，压力升至0.93MPa后，最大抬动值为90μm，后控制灌浆压力在0.7MPa，直至灌浆结束，共灌入浆液242.48 L，水泥单耗103.92 kg/m；K130在灌浆过程中，压力达到0.85MPa时，抬动观测孔观测到有抬动，抬动值为20μm，后控制灌浆压力在0.7MPa，共灌入浆液253.5L，水泥单耗108.64 kg/m；K125压水时出现了4μm抬动量，后在灌浆时，出现压力减少，流量增大的反常情况，在灌入300 L水泥浆液后，流量未见减少，后将浆液水灰比从2∶1改为1∶1，压力无变化，流量反而有增大趋势，该孔实际灌入量远超过了理论灌入量。经巡查无漏浆及异常情况，暂停施工，停灌待凝，次日扫孔复灌，最大灌浆压力1.04MPa，未发现抬动影响。左岸200廊道灌后检查孔压水透水率为3.0Lu，满足设计要求。

经分析发生抬动破坏的原因是岸坡接触面张开后，连通性好，初始灌浆时，浆液沿岸坡面贯通较远，灌浆浆液在灌浆压力作用下，形成的面力超过盖层的重力所致。后期灌浆过程中，由于灌入浆液的逐步凝固，接触面连通度降低，灌入浆液的扩散面积逐步受到限制，灌浆浆液在压力作用下形成的动力不足以克服盖层的重力，抬动也就不会发生。

结合试灌孔的灌浆抬动、灌后岸坡接触面透水率的改变和工程量等情况，考虑到灌浆对坝体抬动的影响，确定160廊道灌浆压力采用1.2MPa，200廊道采用1.0MPa，并加强对200廊道灌浆抬动观测，根据情况实时调整。

4 接触灌浆效果分析

4.1 透水率对比分析

岸坡接触灌浆孔和检查孔均深入基岩1m后，按照压水试验技术要求进行洗孔，将栓塞置于接触面以上1m，确认栓塞止水良好后按简易压水法或5点法进行压水试验，试验成果详见表2。

由表2可知，各单元灌前I序孔透水率普遍在（19.76～30.28）Lu之间，灌前 II序孔透水率普遍在（12.39~20.99）Lu之间，而灌后检查孔透水率普遍在（1.61~4.00）Lu之间，整体呈递减趋势，符合灌浆基本规律，检查孔透水率全部满足设计要求（小于5 Lu），灌浆效果较好。

4.2 各序次单位注入率分析

本次接触灌浆共完成接触灌浆孔318个，钻孔长度6921m，完成灌浆长度328m，灌入水泥40367.4 kg，各孔序单位注入率见表3。

由表3可知，160廊道处，左岸I序孔灌浆总长度56.0m，注入灰量9 615.1 kg，单位耗灰量171.7 kg/m，II序孔灌浆总长度57.0m，注入灰量6 530.1 kg，单位耗灰量114.6 kg/m，II序孔较I序孔减少了33.2%；右岸I序孔灌浆总长度65.0m注入灰量10 560.1 kg，单位耗灰量162.5 kg/m，II序孔灌浆总长度65.0 m，注入灰量 6 285.5 kg，单位耗灰量 96.7 kg/m，II序孔较I序孔减少了40.5%。

表2 各单元灌浆孔(灌前)与检查孔（灌后）透水率对比 Lu

表3 各孔序接触灌浆单位耗灰量成果表

200廊道处，左岸I序孔灌浆总长度20.0m注入灰量2 248.5 kg，单位耗灰量112.4 kg/m，II序孔灌浆总长度20.0m，注入灰量1 352.8 kg，单位耗灰量67.6 kg/m，II序孔较I序孔减少了39.9%；右岸I序孔灌浆总长度23.0m注入灰量2 429.8 kg，单位耗灰量105.6 kg/m，II序孔灌浆总长度22.0m，注入灰量1 345.5 kg，单位耗灰61.2 kg/m，II序孔较I序孔减少了42.0%。

由此可见，在所有灌浆孔中，II序孔比I序孔单位耗灰量普遍减少了40%左右，递减规律明显，灌浆效果显著。

4.3 检查孔压水试验分析

本次接触灌浆检查孔14个，进行了14段压水试验，其中左岸检查孔6孔，右岸检查孔8孔，每孔段长1m，压水试验成果如表4所示。

表4 检查孔压水试验成果表

由表4可知，左岸检查孔压水试验透水率介于（1.61~4.00）Lu，右岸检查孔压水试验透水率介于（1.61~3.44）L，压水试验最大透水率为4.00 Lu，最小透水率为1.61 Lu，透水率均小于5 Lu，满足设计要求。

4.4 检查孔芯样完整性分析

接触灌浆完成后，对检查孔的芯样进行取样，芯样照片如附图所示。图中a为左岸160廊道GK4检查孔芯样，混凝土与基岩接触面可见水泥结石，且充分填充裂隙，混凝土与基岩接触面咬合完整；图中 b为右岸200廊道GK8检查孔芯样，混凝土与基岩接触面的裂隙明显，接触面有水泥结石，混凝土与基岩接触面部位取芯完整，段痕为机械破碎。由此可知，大坝与岸坡接触灌浆效果较好。

附图 左岸160廊道GK4和200廊道GK8检查孔芯样

5 结 语

（1）江垭大坝两岸边坡接触灌浆采用钻孔灌浆法，通过试验选定的灌浆材料、工艺参数、技术要求适合特定的施工环境和地质条件，灌后14个检查孔接触段压水试验透水率均在（1.61～4.00）Lu 之间，小于 5 Lu，满足设计要求。

（2）试灌孔试验中，因初始灌浆时，浆液沿岸坡面贯通较远，灌浆浆液在灌浆压力作用下，形成的面力超过盖层的重力，导致右岸200廊道3个试灌孔出现了不同程度的抬动现象，后期注入浆液逐步凝固，接触面连通性下降后，再未出现抬动现象。

（3）结合试灌孔的灌浆抬动、灌后岸坡接触面透水率变化及工程量等情况，确定160廊道灌浆压力采用1.2MPa，200廊道采用1.0MPa，具体压力根据现场情况实时调整。

（4）对比接触灌浆前后的透水率、单位注入率、压水试验及芯样完整性检查等，江垭大坝两岸岸坡接触灌浆效果较好。

[1]SL 29-2003.水利水电工程钻探规程[S].

[2]SL 31-2003.水利水电工程钻孔压水试验[S].

[3]DL/T 5148-2012.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].