黄登水电站帷幕灌浆质量管理工作实践

余雅宁，喻华平

(华能澜沧江水电股份有限公司黄登·大华桥水电工程建设管理局，云南 兰坪 671406)

1 工程概况

黄登水电站位于云南省兰坪县境内，采用堤坝式开发，是澜沧江上游古水至苗尾河段水电梯级开发方案的第六级水电站，以发电为主。电站左岸布置3条灌浆洞，右岸布置2条灌浆洞。在大坝帷幕灌浆原设计灌浆量基础上，根据质量监督总站专家组和灌浆咨询专家组意见，将部分坝段灌浆孔进行了加密。考虑到帷幕灌浆质量关系到电站的长久安全运行，黄登、大华桥水电工程建设管理局(以下简称“建管局”)作为黄登水电站的建设管理机构，高度重视分别从组织机构，技术体系保障、工艺质量管控等纵横交错多方位进行了全面管理。

2 建立完善的灌浆质量管理体系，层层落实责任

为有序开展大坝灌浆工作，提升黄登、大华桥水电站隐蔽工程管理水平，确保大坝灌浆工程质量，项目实施前，即建立了建设单位、监理单位、设计单位、施工单位、监测检测中心、第三方检测单位组成的质量管理体系，建管局结合工程建设实际情况，成立了黄登、大华桥水电站以建管局总工程师牵头的大坝灌浆隐蔽工程工作领导小组。领导小组下设工作组，主要负责大坝灌浆隐蔽工程的质量管控、技术指导、工程计量、综合协调等。工作组根据工程进展情况，及时组织会议，对灌浆工作进行总结，协调解决工作中存在的问题，指导一下阶段灌浆工作的开展，并对大坝灌浆隐蔽工程进行日跟踪管理，定期或不定期进行巡视检查。

3 建立完善的技术保障措施，杜绝现场造假现象

3.1 仪器仪表管理

建管局统一采购灌浆记录仪交付施工单位使用，并对流量计、传感器等部件进行铅封。监理单位对施工单位运至施工现场用于灌浆作业的各种机械、仪器仪表、计量观测装置和其他辅助设备，进行检查与率定，特别是灌浆自动记录仪，监理单位要进行合格证书(经国家有关具有相应资质的部门鉴定)的检查及现场率定，现场率定方法为采用标准压力表率定压力传感装置，容积法率定流量传感装置，保证了记录成果的真实性和准确性。

3.2 建立数字黄登灌浆监控系统

灌浆施工工序繁多、资料量大，管理难度大，管理者难以及时掌握到灌浆进度、质量等信息，从而导致施工过程管理决策滞后。数字黄登灌浆监控系统覆盖了灌浆施工的设计、计划、施工、验收等各个阶段，从单元孔段的定义到施工过程数据、质量检测数据的采集，到最终的单孔验收、成果整理分析，可提供全过程的单元、孔、段、灌次、时程数据管理和分析，保证设计、施工、检查等灌浆资料的完整性，显著提高灌浆成果资料整理的工作效率。

大坝灌浆系统包括：灌浆准备、灌浆设计管理、施工过程管理、质量管理、灌浆成果查询5个部分。

系统监控原理：在每个工作面开灌之前，在灌浆站架设无线网络进行网络覆盖，开始施工时，每台灌浆记录仪通过传感器自动实时采集灌浆各参数数值，然后通过无线网络传输到中心数据库，灌浆监控系统读取数据后进行相关参数的监控，如图1所示。

图1 灌浆监控系统工作示意

3.3 引入第三方检测

水电站大坝帷幕灌浆施工质量及效果关系着大坝的正常运行与安全，在借鉴其他电站的做法及成功管理经验后，建管局在原标段承包人完成的帷幕灌浆施工质量检查后，引入独立的第三方检测单位进一步通过钻孔取芯、压水检查等手段对大坝帷幕灌浆施工质量及效果进行检查，评价帷幕灌浆效果和防渗能力的改善情况，查明岩体破碎区域或帷幕灌浆缺陷区，为设计确定重点灌浆区域或补充灌浆提供依据，并确保灌浆质量满足设计及规范要求。

(1)第三方检测单位工作内容。主要包括：钻孔、取芯、压水试验、封孔和资料整编分析等。钻孔和取芯主要用于对帷幕灌浆质量随机抽检，根据钻孔取芯结果评价灌浆效果和灌浆后岩体质量情况；压水试验主要用于对帷幕灌浆质量的随机抽检，根据压水结果评价灌浆效果和岩体的渗透特性。

(2)第三方检测布孔原则。黄登水电站帷幕灌浆施工质量第三方检测孔位布置时主要考虑以下几点：①位于帷幕中心线上；②岩石破碎、断层、大孔隙等地质条件复杂的部位；③注入量大的孔段附近；④钻孔偏斜过大的部位；⑤灌浆情况不正常以及分析认为帷幕灌浆质量有问题的部位。

(3)工作程序：①第三方检测单位跟踪施工进度，收集相关资料；②根据设计、地质和帷幕灌浆施工资料，第三方提出检查孔初步布置方案；③由建管局主持召集设计、地质、监理等各方召开布孔专题会确定第三方检查孔布孔方案；④根据工程师指示，进场检测；⑤提交成果简报；⑥验收合格后压力封孔；⑦提交阶段性报告；⑧项目检测完成；⑨提交最终检测成果报告。检测工作流程如图2所示。

图2 帷幕灌浆施工质量第三方检测工作流程

3.4 监测检测中心进行灌前、灌后声波测试、孔内成像及CT波检测

根据《黄登水电站大坝帷幕灌浆施工技术要求》、DL/T 5148—2012《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》、DL/T 5010—2005《水电水利工程物探规程》的规定，监测检测中心采用了单孔声波、全孔壁数字成像和弹性波层析成像(CT)的方法对坝基帷幕的施工质量进行检测。

3.4.1声波测试

(1)单孔声波测试又称声波速度测井，采用单孔声波探头在钻孔中每间隔20 cm测试一次声波速度，从而得到一条沿钻孔方向从孔口到孔底随深度变化的波速曲线。该方法测出的声波纵波速度主要反映孔壁附近的岩体质量。单孔声波测试使用的声波探头有单发单收和单发双收两种类型，单发单收探头受仪器因素及钻孔影响，系统误差较大，不利于精确测试；单发双收探头能够很好地避免仪器因素及钻孔条件的影响，测试精度较高。

(2)跨孔声波测试目的在于了解孔间的岩体质量。将收、发换能器分别置于两个钻孔中，发射换能器F激发的声波穿透岩体到达接收换能器S，通过声波仪读出首波的到达时间t。由于F、S在孔中的位置已知，根据F、S点坐标，算出两点间的空间距离，便可得出两点之间岩体的声波速度，然后再根据声波速度评价两孔之间的岩体质量。

3.4.2全孔壁数字成像

全孔壁数字成像测试技术，是依靠光学原理使人们能直接观测到钻孔的内部。通过实时接收由井下探头摄录的图像信息，图像处理系统会以每一幅图像所包含的方位信息将其依N-E-S-W-N方位顺序进行展开，然后将所有的展开的数字化图像拼接起来，就形成钻孔全孔壁柱状剖面图和岩芯柱状图。全孔壁数字成像测试技术具有直观性、真实性等优点。

图3 全孔壁数字成像检测成果示意

3.4.3弹性波CT测试

弹性波CT主要应用于帷幕灌浆效果检测。弹性波层析成像(CT)是一种新的地球物理方法，具有分辨率高、可靠性强、信息量大、图象直观的特点，是通过对观测到的弹性波各种振相的运动学(走时、射线路径)和动力学(波形、振幅、相位、频率)资料的分析，进而反演地下介质的结构、速度分布及其弹性参数等重要信息的一种地球物理方法。

3.5 邀请专家进行灌浆技术咨询

建管局在帷幕灌浆施工期间，邀请了国内知名专家对灌浆工作进行现场咨询指导，对当前灌浆工况提出意见及建议，有力地验证了灌浆参数的合理性，为灌浆工作的推进指明了方向。

4 基于工艺流程的过程严格管控，保障每一道工序得到严格控制

4.1 施工方案的审查

为保证帷幕灌浆施工顺利开展，施工单位根据招标、投标文件以及相关施工技术规范及会议要求编写《黄登水电站坝基帷幕灌浆试验大纲(修订)》并提交监理单位，监理单位进行严格审查并批复。

施工单位严格按照批复进行灌浆试验，取得成果，并根据各部位灌浆试验成果、“施工技术要求”和 “灌浆规范”，结合现场施工条件，编制《大坝帷幕灌浆施工组织设计》报送监理单位，并依据监理单位批复意见进行施工。

4.2 过程质量控制

4.2.1施工前各项工作的检查

(1)施工机械、仪器、仪表的校核。由监理单位对施工单位运至施工现场用于灌浆作业的各种机械、仪器仪表、计量观测装置和其他辅助设备，严格进行检查与率定，确保各项机械满足施工要求。

(2)灌浆材料的检验。由监理单位定期对水泥仓库的水泥进行检查，发现有受潮、结块的水泥，及时进行清理。

(3)监理单位对施工单位配置灌浆试验质检、技术人员数量及资质进行审查，保证灌浆试验施工的正常进行。

4.2.2施工过程中的控制

灌浆属于隐蔽性工程，过程中严格执行“三检制”的质量保证体系，即施工机组初检、施工队复检、质量管理部门工作人员终检，监理单位最终检测，确保施工质量始终处于受控状态。

(1)孔位的控制。设计技术要求中孔位偏差要求控制在10 cm以内，经专业的测量队伍用精密的仪器放出部分孔位作为控制点，然后根据控制点放出其他灌浆孔的孔位。现场严格控制孔位的放点，确保满足设计技术要求。如遇特殊情况，则根据现场实际情况进行调整孔位，并备注、记录在册。

(2)孔深的控制。按照“段孔抽测、终孔必测”的原则，施工单位、监理单位均要进行孔深检查，检查的内容还包括钻孔原始记录。并对循环钻灌法射浆管下设深度进行抽查，经抽查，下设深度满足设计要求，有效地保证了灌浆质量。

(3)孔向及孔底偏差的控制。深孔钻进时，应严格控制孔深 20 m以内的偏差。灌浆孔每 10～15 m测量一次孔斜。灌浆孔的方位角偏差不得大于 5°。孔底偏差值应满足设计技术要求。现场采用的测斜仪严格按照技术要求中的测斜频次对帷幕灌浆孔进行测斜。若超出设计允许偏差范围较小者，要求封孔后在原孔位开孔纠偏；若超出设计允许偏差范围较大的，予以废孔处理，要求封孔后在周边重新开孔。

(4)钻孔冲洗控制。钻孔完成后必须进行钻孔冲洗。

(5)灌浆条件的质量控制。在各灌浆孔开灌前，施工单位现场技术人员对开灌条件进行检查(包括灌浆段长，灌浆仪器，灌浆材料储备，技术、记录人员到位情况等)，具备开灌条件后报请监理单位批准，并签写准灌证，施工人员凭证开灌。

(6)灌浆浆液的质量控制。监理单位每班均对正在灌浆的浆液进行了抽查，发现有浆液比重不满足设计的孔段，要求立即调配，并予以了警告，情节严重的进行停工整改。

(7)灌浆压力的质量控制。灌浆压力采取压力表及灌浆自动记录仪双重控制，不允许超压，严禁欠压，监理单位抽查压力表值与灌浆自动记录仪显示的压力值的大小关系，发现有明显差别的，立即查明原因并处理，同时对现场操作人员进行批评、教育。

(8)灌浆结束标准的控制。各孔段灌浆结束前，施工单位均报请监理单位检查确认，检查的内容包括灌浆压力是否达到设计压力，注入率是否达到设计规定值以内，屏浆时间是否在设计规定值以上。

(9)封孔的控制。终孔灌浆结束后，及时封孔并留下封孔记录。监理单位对封孔过程进行巡视、抽查，对封孔质量进行了认真检查，在封孔过程中抽查的内容包括封孔前孔口是否有涌水或渗水、浆液的浓度、封孔的压力、封孔程序等，对封孔质量检查的内容包括封孔待凝后灌浆孔上部是否有空余，孔口是否有渗水等。

(10)不合格孔段管理。当出现检测孔压水孔段透水率大于设计要求时，由监理单位组织召开灌浆质量问题专题会，讨论并明确处理措施。要求施工单位进行复检，合格后由第三方检测单位进行复检，第三方检测不合格，由施工单位进行补强灌浆，第三方复检合格后，进行质量评定工作。

4.3 质量检测成果及评价

4.3.1灌后质量检查

(1)帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结合对钻孔取芯资料、施工记录、成果资料和测试成果等进行综合评定质量。由监理单位根据灌浆资料确定检查孔的数量和位置。检查孔的深度宜达帷幕底线。

(2)帷幕灌浆检查孔的数量为灌浆总孔数的10%，一个单元工程内，至少应布置一个检查孔并绘制钻孔柱状图。

(3)帷幕灌浆检查孔压水试验在该部位灌浆结束14天后进行。采用自上而下分段钻孔分段卡塞，分段长度与灌浆段长相同。为能够尽快确定检查孔位置，在灌浆结束后7天或监理单位指示的时间内，将有关资料提交监理单位。

(4)主、副帷幕质量检查采用“五点法”进行压水试验，五点法压水试验标准：在每一级压力下，压力稳定后，每5 min测一次压入流量，当连续4次读数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1.0 L/min时即可结束，并进行下一级压力的压水，取最大压力阶段下对应的最终流量值作为计算透水率的流量值；衔接帷幕质量检查采用“单点法”进行压水试验，单点法压水试验标准：压力稳定后，每5 min测一次压入流量，当连续4次读数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1.0 L/min时即可结束，取最终值作为计算透水率的流量值。

4.3.2成果分析

(1)帷幕灌浆成果分析。根据上游主帷幕及下游封闭帷幕灌浆各序孔灌浆成果分析，单位注入量和透水率均按孔序呈递减趋势，且递减趋势较明显，符合灌浆规律。

(2)帷幕灌浆灌后检查孔压水成果分析。坝基帷幕检查孔压水试验透水率合格率为100%，最小值为0 Lu。满足黄登水电站大坝帷幕灌浆设计要求。

5 结 语

通过了一系列质量控制措施，黄登水电站帷幕灌浆质量满足设计技术及规范要求，廊道内渗水测点折减系数均在设计范围内，且各测点水压力均趋平稳，各测点渗漏总量小于300 L/min，较高的灌浆质量为大坝安全运行提供了有力保障。