抽水蓄能电站尾支灌浆处理技术

2020-11-29付明磊广东省水利电力勘测设计研究院

珠江水运 2020年12期

付明磊广东省水利电力勘测设计研究院

抽水蓄能电站尾水处理系统中，有4条尾水支管，衬砌断面中以圆形结构为主，通过对尾水支管中的6m段钢衬结构进行分析，内空直径为4.5m，其余的段面主要为钢筋混凝土的衬砌结构，衬砌的断面结构尺寸为5m，同时尾水支管化学灌浆系统中的固结化学灌浆和帷幕化学灌浆。

1.工程简介

我国抽水蓄能电站建设步伐加快，主要依靠电能将下水库中水源引至上水库中，当电力负荷处于高峰期后，再将上水库中的水放行至下水库中，因此得名为蓄能水电站。从工作原理上看，蓄能水电站主要以蓄水发电为主，因此水道系统中的防渗漏工程尤为关键。某抽水蓄能电站共有4条尾水支管，衬砌断面结构形状为圆形，各个尾水支管钢衬结构以6m为间距布设，直径为4.5m，其余段为钢筋混凝土衬砌结构，另外补砌断面结构直径为4.5m。

2.灌浆目的及方案

通过对尾水支管的分类看，主要包含有I类、Ⅱ类围岩，但是通过对钢衬段洞壁的实地勘察看，仍存在一定程度的渗水现象，前期经过水泥帷幕及固结灌浆系统施工，渗水现象不明显，但是洞壁系统中仍有阴湿的现象。因此，提出水泥灌浆施工方案，对于局部微小结构进行处理，不仅可实现化学灌浆中灌注浆液的凝固可调，同时与流水之间的相互影响减小，其在化学浆液的灌浆系统中，对微小的裂缝系统来说，由于扩散半径比水泥灌浆的扩散半径大，这样就增加了灌浆的作用范围，同时也能够提升灌浆施工的效率。尾水支管混凝土的衬砌段在施工的前期可采取固结灌浆的施工方法加以处理，同时可采取流动性强、化学浆液处理模式先进的围岩强度结构。据以上分析，采取化学灌浆的处理方法，可加大对4条尾水支管结构加固及防渗水的有效处理。

3.化学灌浆施工

3.1 钻孔及化学灌浆设备

灌浆中钻孔设备型号选择为YT-28气腿式凿岩钻机，主要用于钻进深孔（深度＞1m），化学灌浆设备主要以自主研发的CY-HGB5.0/800灌浆泵为主，其优势为重量轻，流量大（可达800ml/min），最大输出压力为5.0MPa，且该灌浆泵还具有自控功能，通温控，实现自动升降温，并具备自我保护功能。

3.2 化学灌浆材料

灌浆主材为CE510型高性能树脂，固化剂主要可分为A和B两种液体形式。其中，CW511和CW512化学灌浆材料力学性能较高，与CW512相比，CW511初凝时间较长，可操作的时间也较长，适于开展细微裂缝和泥化夹层中的渗透。而CW512浆液的配比为5:1和 4:1两种，并且相应初凝时间较短，主要适应于封堵处理。因此本化学灌浆主要以CW512，配比为6:1进行有效的化学灌浆作业。

3.3 灌浆工艺

先帷幕灌浆，再开展固结化学灌浆，灌注以低高程向高高程灌注，主要在环内、环间分序施工，具体灌浆工艺流程如下：

钻孔→孔内冲洗→压风清孔→埋管→化学灌浆→灌浆结束→质量检查。

3.3.1 钻孔

钻孔是化学注浆施工的重要组成部分，其不仅直接影响到注浆的使用效果，同时也可按照实际设计流程，因此，应加强对灌浆流程及主要节点的控制，如对钻孔的角度、钻孔直径等进行钻进施工，在钻进方向的控制上，要以地面预注浆钻孔方向为主，加强地下工作面中钻孔方向的控制，并结合钻孔方向的地面预注浆孔位结构，实现对孔底结构中出入性的有效分析。

3.3.2 化学灌浆

压力灌浆的过程中，对应设备的压力应≥0.6MPa，在压浆处理的过程中，应及时的观察浆液是否流动，相邻开始出浆后，应挤压2～3min，同时在挤压的过程中，应停止本孔的灌浆，并在相邻灌浆中，持续进行，并一般由下往上进行注浆处理，压灌的次数一般由低位到高位。

在化学灌浆的过程中，应针对重要的指标数据进行有效分析，从经济成本上进行分析，可通过建立更低成本的补漏实施效果及措施，并建立基于实践应用为主的主体使用效果。第二，可从行业素养领域进行分析，将定制和执行的标准化施工工艺进行分析，将这两部分元素进行有效关联，而这两个因素是相辅相成，相互关联的，不仅可借助单个工程进行分析，同时也可对补漏的标准化及规范化进行有效分析。

4.灌浆成果及检查

4.1 化学灌浆成果

尾水支管灌浆时间长达1个半月，孔数量达到240个，总长度达到1008m，其中帷幕化学灌浆孔数量达到48个，长度240m，二号～三号孔个数分别为48个，距离都为240m，固结化学灌浆中一号～二号序孔数量都为48个，距离为144m。从灌浆量上看，一号序孔的总灌浆量达到1684.8kg，平均单耗7.02kg/m。

4.2 化学灌浆效果

钻孔。使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm，钻孔角度在45°～60°之间，钻孔穿透裂缝，一般超过10～20cm。

灌浆材料化学灌浆采用LW水溶性聚氨酯灌浆材料。化学灌浆主要工艺流程和技术参数。

清缝：在钻孔完成后，要对高压水清理的过程进行分析，如表面的裂缝现象，以此保证裂缝结构中缝口不存在填充物。

注水：待钻孔干燥后，应对钻孔的过程，灌浆的过程进行有效分析，将灌浆嘴连接好，并采取高压水进行灌注施工，保证孔内达到饱和状态。

灌浆：进行化学灌浆时，坝体混凝土温度应达到接缝灌浆温度，结构表面以内3m范围可适当提高，浆液温度应根据选定的灌浆材料确定，浆液温度应有利于延长其凝结时间、降低浆液粘度，并不得高于20℃。灌浆压力结构缝或缝宽大于0.5mm的较宽裂缝采用0.5MPa，缝宽小于0.5mm细裂缝宜采用高压灌浆(压力大于1.0MPa或在保证不对原混凝土结构产生劈裂破坏情况下尽量采用较大压力)。灌浆的压力值在逐渐升级的过程中，压力值也跟着升级。在灌浆的实际顺序中，应由里及表，自下而上，从一端传至另一端，保证单孔或者多孔灌浆的有效开展。特别注意的是灌浆的压力应小于设计压力，促进和保障孔内吸浆的灌浆标准的有效实施。

对于先期已经埋设的灌浆管的仓面结构进行裂缝处理，同时可依据预埋管中的裂缝结构进行分析，斜孔裂缝的化学灌浆进行处理，嵌填的过程及表面处理的过程中，裂缝灌浆完成3d后，除去裂缝中的外溢材料，并对其表面结构进行有效分析。灌浆效果检查化学灌浆结束7天后，对裂缝表面进行外观检查，或采用压水试验的方法进行灌浆质量检查，压水检查压力0.2MPa，合格标准为:透水率不大于1.0Lu。