大石门水库古河槽帷幕灌浆效果检查分析

2022-08-18郝永志

东北水利水电 2022年8期

郝永志

（新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

大石门水库工程位于新疆且末县境内的车尔臣河上，坝址位于车尔臣河与托其里萨依河汇合口下游300 m 处。在左岸古河槽内沉积了深厚的砂卵砾石层，为中等透水地层[1]。地层中的架空结构占比为15%，属强透水地层[2]。为检查帷幕灌浆的效果，在灌浆平洞上方布置帷幕灌浆试验区，当下方的灌浆平洞开挖至帷幕灌浆段时，采用机械辅助人工的开挖方式，分段距、分高程将灌后砂卵砾石层中未粘结砂砾石料清除，通过人工测量并记录浆液扩散半径、充填密实程度、相邻孔的搭接情况及孔斜偏距，达到直观地观测、检验灌浆效果的目的[3]。

1 帷幕灌浆试验区布置

在施工作业平台上设置一期试验I 区（孔口封闭法灌浆试验）、一期试验Ⅱ区（套阀灌法灌浆试验），沿施工作业平台轴线布设1 排灌浆试验孔，施工作业平台轴线与灌浆平洞轴线重合。试验I区布置有3 个灌浆孔，孔距见图1，G-Ⅰ-1 和G-Ⅰ-3 孔深均为75 m，G-Ⅱ-2 为180 m，采用孔口封闭灌浆法施工[4]。试验Ⅱ区布置有4 个灌浆孔，孔距见图1，G-Ⅰ-4，G-Ⅰ-6和G-Ⅱ-7孔深均为75 m，G-Ⅱ-5孔深为180 m（各试验孔上部50 m 均为非灌浆孔段），G-Ⅱ-7 为增补试验孔，采用套阀管灌浆法、填料护壁孔口封闭灌浆法[5-7]、综合灌浆法施工。试验孔孔位布置见图1。

2 帷幕灌浆灌后资料分析

2.1 浆液扩散情况分析

图1 一期灌浆试验区孔位布置图（单位：mm）

通过对1～7 号试验孔开挖剖面进行观测、记录浆液扩散情况，将1～7 号试验孔的浆液扩散和搭接情况绘制成图，见图2。

图2 1～7 号试验孔浆液扩散曲线对比图

由图2 可知：1）各试验孔在不同高层上浆液扩散差异性较大，孔隙率大的地层浆液扩散半径较大，孔隙率小的地层浆液扩散半径较小，说明在不同高层上地层具有成层性的特点；2）同一试验孔在不同高层上浆液扩散有较大差异，不同试验孔在同一高层上浆液扩散也有较大差异，说明受灌地层具有明显的不均匀性；3）上下游侧、左右侧试验孔扩散半径不一致，上下游侧试验孔扩散半径较左右侧大，上下游侧无限制条件，扩散半径较大，左右侧有相邻孔的约束，扩散半径较上下游侧距离短；4）灌浆孔在59～67 m 试验段内，大部分灌浆孔未能形成有效搭接，浆液扩散不完全，仅在孔隙率大的地层中浆液能形成有效扩散（距离大于2 m），局部地层中能出现有效搭接；5）灌浆孔在59 ～67 m 试验段内，孔口封闭灌浆法较套阀管灌浆法浆液扩散半径更大，灌浆浆液有效搭接更显著。

2.2 浆液结石充填情况分析

通过开挖灌浆平洞，对1～7号试验孔59～67 m灌段范围内的浆液结石充填情况进行观测记录。现分述如下。

1）G-Ⅰ-1 号孔开挖出露10 条泥浆及水泥浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚0.10 ～0.35 m，充填长度0.20 ～5.57 m；架空地层浆液结石充填均匀、密实，与砂卵砾石胶结好；粗砂夹层水泥浆液充填不密实、胶结差，多呈蜂窝状；细砂层中水泥浆液无充填；局部充填层呈现护壁泥浆结石（粉红色）包裹水泥浆液结石的状况。

2）G-Ⅱ-2 号孔开挖出露10 条泥浆及水泥膨润土浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚度0.08～0.32 m，充填长度0.41 ～3.35 m；孔隙率大的地层浆液结石充填密实、胶结好，其周边粗砂夹层浆液充填不密实、胶结较差；在细砂层中水泥膨润土浆液基本无充填。

3）G-Ⅰ-3 号孔开挖出露9 条泥浆及水泥膨润土浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚度0.11～0.28 m，充填长度0.24～3.25 m；孔隙率大的地层浆液结石充填较密实、胶结较好，其中夹杂的粗砂夹层水泥膨润土浆液充填不密实、胶结较差；在细砂层中水泥膨润土浆液基本无充填。

4）G-Ⅰ-4 号孔开挖出露9 条水泥膨润土浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚度0.06 ～0.26 m，充填长度0.12～2.11 m；开环较充分，局部孔隙率大，地层浆液结石充填、胶结较好，其周围的粗砂夹层水泥膨润土浆液充填不密实、胶结差；在细砂层中水泥膨润土浆液基本无充填。

5）G-Ⅱ-5 号孔开挖出露11 条水泥膨润土浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚度0.08～0.18 m，充填长度0.25～1.05 m；开环较充分，浆液结石在粗砂地层中充填、胶结差；距出浆孔较近、孔隙率较大的砂砾石层浆液结石充填胶结较好；在细砂层中水泥膨润土浆液无明显充填。

6）G-Ⅰ-6 号孔开挖出露11 条水泥膨润土浆液结石充填带，沿水平方向充填，充填厚度0.09～0.36 m，充填长度0.28～1.13 m；开环较充分，浆液在孔隙率小的砂砾石地层中无明显充填，而在填料与砂砾石孔壁的环向间距间有充填胶结；浆液在填料附近的粗砂地层中充填范围较小，胶结较差；不同孔隙率的砂砾石层浆液扩散充填呈现较大差异，在细砂含量高的地层中水泥膨润土浆液无明显的充填。

7）G-Ⅱ-7 号孔开挖出露11 条水泥膨润土浆液结石充填带，主要沿水平方向充填，充填厚0.13～0.62 m，充填长度0.38 ～3.56 m；在孔深60.00 m（顶拱）处出露1 条沿缓倾角充填、横贯平洞的浆液结石充填层，长4.32 m、厚0.62 m，充填较密实，胶结较好；在孔深65.7，66.7 m 处分别出露1 条横贯平洞的浆液结石充填层，各长5.51，6.32 m，厚0.26，0.28 m，充填较密实，胶结较好；在细砂层中水泥膨润土浆液基本无充填。

由1～7 号试验孔59 ～67 m 灌段内的浆液结石充填情况可见：1）浆液结石充填水平向较好，垂直向较差，缓倾角方向局部充填；2）孔隙率大的地层较孔隙率小的地层浆液结石充填更密实，浆液胶结更好，充填范围更大；3）灌浆试验孔采用孔口封闭灌浆法浆液结石充填范围和胶结程度较套阀管灌浆法好；4）在粗砂层中，采用水泥膨润土浆液灌浆比水泥浆液充填密实、胶结好[8]；5）不同孔隙率的砂砾石层中浆液扩散充填呈现较大差异，在细砂含量高的地层中水泥膨润土浆液无明显的充填，但在浆液被压入过程中，对地层产生一定的挤压作用，使浆液无法进入的细小孔隙受到压缩或挤密，使地层密实性得到提高[9，10]。