开普太希水利枢纽帷幕灌浆施工存在问题及处理措施

王宗强

(新疆水利厅喀什噶尔河流域管理处，新疆 喀什 844000)

1 工程概况

开普太希水利枢纽位于新疆乌恰县库孜洪河出山口上游2．5km的中低山区，属于拦河式水利枢纽工程，南距乌恰县城11km。枢纽主要由沥青混凝土心墙砂砾石坝、导流泄洪冲砂引水隧洞和开敞式溢洪道组成。最大坝高48．4m，工程规模为Ⅳ等小(1)型工程，大坝为3级建筑物，大坝设防烈度为Ⅸ度，动峰值加速度为0．4288g。

大坝基岩进行帷幕灌浆，帷幕灌浆为单排孔，孔距2m，设计帷幕灌浆深度22-28．85m，共设帷幕灌浆孔141个。

2 帷幕灌浆施工过程

工程设计帷幕灌浆为单排孔，按照排内分序加密的原则进行灌浆，灌浆孔除先导孔和检查孔外，均按孔口封闭自上而下分段卡塞，孔内循环式灌浆工艺施工，射浆管距孔底不大于50cm。

2.1 钻孔

灌浆孔造孔采用ZQS-1000型潜孔钻机和XY-Ⅱ型地质岩芯钻机造孔并配合取芯，灌浆孔方向均垂直于混凝土铺盖，孔径91mm，孔深按设计图纸施工。

2.2 钻孔冲洗和裂隙冲洗

所有灌浆段在灌浆前均进行钻孔冲洗和裂隙冲洗。钻孔完成后，直接用灌浆管通入大流量水流，从孔底向孔外对灌浆段进行钻孔冲洗，冲洗至回水清澈干净后10min结束，孔内残存的沉积物厚度不超过20cm;钻孔冲洗完成后，对灌浆段卡塞并用压力水进行裂隙冲洗，冲洗压力采用该段80%的灌浆压力，裂隙冲洗至回水清澈干净后10min结束。

2.3 压水试验

灌浆前先导孔采用分段卡塞进行简易压水试验，灌浆后检查孔采用单点法分段卡塞进行压水试验，压水试验压力为该段灌浆压力的80%。简易压水试验每5min读一次压入流量，读四次以最后一个流量值作为计算流量，计算透水率;单点法压水每5min读一次压入流量，取最后的稳定流量值作为计算流量，计算透水率。在稳定压力下，每5min读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本段压水试验结束，取最终值作为计算值。

2.4 灌浆

2.4.1 灌浆压力

灌浆压力及各试验段长见表1。

表1 灌浆压力及各段试验段长

2.4.2 灌浆过程

灌浆浆液选择水灰比为 3∶1、2∶1、1∶1、0．8∶1、0．6∶1 和 0．5∶1 六个比级，开灌浆液水灰比为3∶1，浆液浓度由稀到浓，逐级变换。

压力表安装在孔口回浆管上，压力读数以压力表指针摆动的中间值为准。为避免浆液流串过远，并减少发生抬动破坏的可能性，与铺盖接触段和注浆量大的孔段采取分级升压，当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或在注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不改变浆液水灰比。当某一比级注浆量已达300L以上或灌浆时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无显著变化时，换浓一级浆液继续灌注，当注浆率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。在选择的灌浆压力下，当注浆率小于1/min，继续灌注60min，该段灌浆结束。

2.5 封孔

灌浆孔全孔灌浆结束后进行封孔，采用分段灌浆封孔法封孔，封孔灌浆压力与该段灌浆压力相同，灌注0．5∶1的纯水泥浆进行封孔，当注入率不大于1L/min，延续30min停止。封孔灌浆结束沉淀凝固后，孔口沉淀部分用水泥砂浆人工分层封填捣实，与混凝土铺盖表面平。

3 存在问题分析处理

3.1 基岩透水率情况

从设计勘察提供的基岩资料，强风化带厚度10～12m，透水率为 32．5～65．7Lu，属中等透水层;弱风化带厚度15m，透水率为5．3-12．5Lu，属弱—中等透水层;基岩埋深30．0～34．5m以下，透水率小于5Lu。

灌浆前先导孔的压水试验结果，设计灌浆深度以下22-28．85m 段，0+080．3 透水率为 19．3Lu，0+088．3 透水率为 19．7Lu，0+128．3 透水率为23．1Lu，0+136．3 透水率为22．2Lu。

建设、设计、监理、施工单位抽检试验结果，除 0+129．3 孔 3．5 ～8．6m 段采用超标准的压力0．8Mpa致使灌浆孔串水，透水率为10．8Lu以外，桩号0+085．3，深度在 28．57 ～33．87m 段透水率为 7．2Lu;桩号 0+129．3，深度在 22 ～28．85m 段透水 率 为 12．7Lu，28．57 ～ 33．87 段 透 水 率 为6．0Lu;桩号 0+063．3，深度在 22 ～28．85m 段透水率为 3．6Lu。

3.2 基岩压水试验数据分析

从设计勘察、先导孔、抽检试验的结果看，灌浆设计深度处的基岩透水率均大于5Lu，与原设计的要求δ≤5Lu是不符的，从设计勘察资料看，帷幕灌浆设计底线应该在10Lu范围内，设计单位对此给予了确认。

帷幕灌浆前先导孔的压水试验透水率数据较大，经设计、监理、施工单位分析认为数据有偏差是可以理解的，其一帷幕灌浆时，浆液渗至下部岩石，对灌浆下段的透水率有一定的影响;其二不同位置的试验数据肯定有一定的差异。

3.3 帷幕灌浆过程中发现的问题:

帷幕灌浆时，发现桩号0+88．3孔深在23～28m段灌浆过程中，钻孔桩号0+96．3、0+100．3、0+104．3三孔同时冒水，三孔有相互串孔连通现象。桩号0+128．3钻孔深度在28～33m时，钻孔涌水，水中带有硫磺气味。

从钻孔取芯观察，在桩号0+080～0+100段和桩号0+120～0+135段，基岩裂隙较发育，同时存在纵向裂隙，造成压水试验时孔内卡塞止水困难，透水率较大，并在深度23～28m处有承压水从孔口溢出。

3.4 对发现问题的处理措施

根据上述地质现象，经设计、监理、施工单位的技术人员分析，认为桩号0+080～0+135段基岩相对较破碎，并具有一定的连通性，存在承压水。考虑到部分地段的地质原因，设计单位对帷幕灌浆的深度进行调整。

桩号0+080～0+100段，帷幕灌浆深度加大到35m;桩号0+100～0+120段，帷幕灌浆深度加大到30m;桩号0+120～0+135段，帷幕灌浆深度加大到35m。

考虑到深层地基含有硫化物的因素，对加深段灌浆采用42．5R中抗硫水泥。

4 灌浆资料统计分析及效果检查

4.1 水泥注入量统计分析

经统计坝基帷幕灌浆水泥注入量Ⅰ序孔为300．7kg/m、Ⅱ 序 孔 为 241．5kg/m、Ⅲ 序 孔 为221．2kg/m，平均水泥注入量 254．5kg/m;左坝肩帷幕灌浆水泥注入量Ⅰ序孔为194．24kg/m、Ⅱ序孔为181．71kg/m、Ⅲ序孔为 168．03kg/m，平均水泥注入量181．32kg/m。右坝肩帷幕灌浆水泥注入量Ⅰ序孔为262．65kg/m、Ⅱ序孔为 198．89kg/m、Ⅲ序孔为105．37kg/m，平均水泥注入量 188．97kg/m。基本反映出随着帷幕灌浆次序加密，水泥注入量递减的规律。

4.2 灌后压水试验资料统计

帷幕灌浆质量检查共布设了13个检查孔(总灌浆孔数为141个，占总孔数的9%)，检查孔进行单点法压水试验，测定基岩灌浆后的透水率情况，见表2。对压水试验资料进行统计，透水率小于1Lu的段数为31段，占总段数的44．3%;透水率值在1～3Lu之间的段数为32段，占总段数的45．7%;透水率值在3～5Lu之间的段数为7段，占总段数的10%。

表2 帷幕灌浆质量检查孔透水率情况测定

5 结论

开普太希水利枢纽坝基帷幕灌浆施工于2009年12月22日开始，至2010年5月10日灌浆结束，2011年12月下闸蓄水，工程运行至今，经受了数次3级以上地震的考验，坝后无渗水。通过对帷幕灌浆压水试验资料统计分析，该工程帷幕底线设计高程的修正满足规范要求，坝基帷幕灌浆的质量是完全有保证的。