毛尔盖水电站深大调压竖井水平固结灌浆施工技术探讨

高 永 民， 侯 丽 君， 罗 英

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 工程概述

毛尔盖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内的黑水河中游，电站为引水式单一发电工程，工程规模为大(2)型，电站利用落差260 m，设计装机容量420 MW。毛尔盖水电站调压竖井工程井筒采用钢筋混凝土衬砌，开挖直径为26 m，衬砌后的内径为22 m，衬砌厚度为2 m。底部高程2 012.5 m，顶部井口高程2 183.5 m，井身高度为171 m，阻抗孔直径为3 m。调压竖井容水容量为63 862.3 m3，规模巨大，号称“亚洲第一井”。

调压井段的基岩为中厚层状石英砂岩夹深色薄层含炭绢云母千枚岩。井口以下0～30 m段为强卸荷岩体，岩体松弛，完整性差，呈碎裂结构及散体结构，围岩类别为Ⅴ类；30～70 m段为弱风化岩体，较破碎，呈镶嵌-碎裂结构，以Ⅳ类围岩为主；70～171 m段为微新岩体，完整性中等，呈块裂-镶嵌结构，以Ⅲ-2类围岩为主。

该工程调压井井筒设计采用水平方向固结灌浆，环间距(高度方向)为3 m，每环(圈)布置27个固结灌浆孔，孔深要求深入基岩12 m。固结灌浆实施范围为高程2 183～2 026 m，总长度为157 m，共布置灌浆孔53排，累计钻孔20 034 m，灌浆17 172 m。

2 固结灌浆采用的施工技术

2.1 施工准备

(1)预埋灌浆管。

采用φ60钢管作为预埋管，预埋管管口装有埋管弹簧，钢管预先穿过钢筋并固定好，埋管弹簧压缩在模板内，滑模模板滑过时预埋管通过弹簧弹出后即可精确找到预埋管管口。

(2)同步灌浆台车及载人电动吊篮的安装与调试。

由于调压井井筒直径大、高度深，脚手架搭设工程量大、耗时长、成本高，项目部经论证后决定采用同步灌浆台车代替脚手架搭设方案。同时，为避免人员上下与灌浆施工间的冲突、加快施工进度，项目部设计并定制了载人专用电动吊篮。

升降式同步灌浆台车主要用于井壁水平固结灌浆造孔及灌浆施工。平台(自重20 t)可承载一定的活荷载(10 t)并通过调压井顶部设置的5台卷扬机的牵引实现上下移动，台车上下移动时，依靠井壁边平台上安装的防摩阻轮起到水平限位作用，以免台车被卡住。

台车组装件在调压井内阻抗孔平台高程2 026 m处进行安装，安装完毕，由专业人员进行调试。调试完成后进行荷载试验，最后邀请专家、安监部门、建设单位等联合验收并备案。

载人电动吊篮的施工及验收程序同灌浆台车，单次载人数量不超过6人。

(3)关键工序采用的安全保障措施。

在同步灌浆平台工作时，特别安装了五个丝杆千斤顶进行水平定位，竖向定位除采用卷扬机钢绳稳住平台外，另外增加了五个5 t手动葫芦将平台与调压井壁预埋的灌浆管安装的挂拉架拉紧，使灌浆平台更加稳定。

在高空作业电动吊篮工作时，除了增加配重、更换钢丝绳外，另外增加了六副安全绳(配安全锁)，配备双重保险以提高安全性。

2.2 施工工艺

(1)施工流程。

固结灌浆采用由低到高、环间分序、环内加密的原则进行。单个孔的固结灌浆施工流程见图1。

图1 单个孔固结灌浆施工流程示意图

(2) 固结灌浆试验。

在正式实施生产性灌浆前，首先进行灌浆试验，通过比较灌前灌后的透水率，验证原灌浆施工的设计参数是否合理并提出合理的灌浆参数，用以指导后续施工。

(3)钻 孔。

选用YGZ-80圆盘钻造孔，成孔直径为60 mm。钻孔分两序，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，采用自上而下分段钻孔、冲洗及压水。

(4)钻孔的冲洗。

固结孔在灌浆前必须进行钻孔和裂隙冲洗。采用风水联合方式进行钻孔冲洗，即从孔底向孔外冲洗。裂隙冲洗的水压采用80%的灌浆压力；压力超过1 MPa时则采用1 MPa。裂隙应冲洗至回水澄清后10 min结束且总的时间要求为：单孔不少于20 min，串通孔不少于30 min。

(5)压水试验。

固结灌浆孔灌浆前的压水试验应在裂隙冲洗后选择有代表性的孔进行，试验孔数为总孔数的5%，试验采用单点法，其余孔段可结合裂隙冲洗进行简易压水，压力为灌浆压力的80%；若压力大于1 MPa时，采用1 MPa；压水20 min，每5 min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

(6)浆液的制备及供浆。

在调压竖井施工平台外侧适当的位置设置集中制浆站，拌制水灰比为0.5∶1级纯水泥浆液，通过输浆泵、输浆管路送至灌浆工作面，各施工机组将其调配成所需要的水灰比进行灌注。

(7)灌 浆。

①灌浆方法。灌浆采用自下而上分段、卡塞纯压式灌浆，单个孔分两段，第Ⅰ段为0～6 m、第Ⅱ段为6～12 m。

②浆液水灰比与变浆原则。灌浆全过程采用灌浆自动监测仪监控、记录并打印出灌浆原始记录。

固结灌浆水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等五个比级，一般情况下开灌水灰比为3∶1，实际施工时需根据压水情况做进一步调整。

变浆原则同灌浆规范相关章节要求。

③灌浆压力及结束标准。调压井高程2 183～2 130 m的灌浆压力为0.6 MPa，高 程2 130～2 090 m的灌浆压力为1 MPa，高程2 090～2 050 m的灌浆压力为1.5 MPa，高程2 050 m以下的灌浆压力为2 MPa。

固结灌浆各灌浆段的结束标准：在设计规定的压力下，当注入率不大于1 L/min时，继续灌注30 min，灌浆即可结束。

对于灌浆过程中出现的串浆、冒浆、大吃浆等特殊情况采用并孔灌浆、表面封堵、嵌缝、浓浆灌注、掺加砂及速凝剂等外加剂、间歇待凝及复灌等方式予以处理。

④封 孔。固结灌浆全孔灌浆结束后，采用“机械压浆封孔法”封孔。

(8)质量检查。

质量检查方法及合格标准同灌浆规范相关章节要求。

3 技术创新分析与探讨

3.1 滑模预埋水平固结灌浆孔弹簧钢管技术

应用滑模预埋水平固结灌浆孔弹簧钢管技术可以方便、快速地寻找钻孔，避免钻孔时损伤钢筋，工效高。但其也有不利的方面：一但原设计的灌浆参数需要调整、特别是间排距需要调整时，原来已经埋设好的灌浆钢管将全部或部分报废，起不到预期的作用。

3.2 高空作业电动吊篮技术

竖井工程通常选用直爬梯或旋转楼梯作为施工人员的上下通道，这种方法大量消耗施工人员的体力，影响施工进度。该项目引用高层建筑施工用高空作业电动吊篮技术，经有针对性的技术修改后作为工作人员上下交通的工具，既经济、又安全，真正体现了“以人为本”的施工理念。

3.3 深大调压竖井应用同步灌浆台车技术

对于深大调压竖井施工，采用常规搭设满堂钢管脚手架的方式工程量太大且极不安全，施工耗时太长。同步灌浆操作台车技术在该工程中的应用，使灌浆施工既安全、又快捷，不但满足了竖井水平固结灌浆施工，同时亦可作为闸门槽安装及二期混凝土施工平台，进一步节约了施工成本。但是，该技术在本次应用过程中无论从制作、安装及验收程序上，还是在运行过程中保持同步的要求上均不正规，有待今后使用时提高。

4 结 语

毛尔盖水电站调压井水平固结灌浆工程创新引入并成功应用了滑模预埋水平固结灌浆孔弹簧钢管技术、高空作业吊篮技术以及同步灌浆平台技术等，保证了施工安全、质量及工期，取得了良好的社会、经济效益，得到建设、设计、监理等单位的高度评价，所取得的经验可供类似深大竖井工程灌浆施工借鉴和参考。