两河口水电站厂区帷幕灌浆效果分析及评价

杨培洲，孙起军

(1.雅砻江流域水电开发有限公司，成都，610051；2.四川森嵘建设工程股份有限公司，成都，610073)

1 工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，电站坝址位于雅砻江干流与支流鲜水河的汇合口下游约2km河段，电站枢纽建筑物由砾石土心墙堆石坝、泄洪建筑物、发电厂房等组成，坝顶高程2875.00m，河床部位心墙底高程2582.00m，最大坝高295.00m，枢纽防渗帷幕由河床基础防渗帷幕、左右岸坝肩基础防渗帷幕及右岸地下厂区防渗帷幕组成。右坝肩各层灌浆平洞与厂区灌浆平洞连接，厂区主体帷幕轴线与主厂房纵轴线平行，布置于距离厂房上游55m处，通过折线与右岸坝肩帷幕连为一体。

2 工程地质条件

右坝肩边坡主要由三叠系上统两河口组下段(T3lh1)及中段(T3lh2)地层组成，其岩性以变质粉砂岩、粉砂质板岩向下游渐变为粉砂质板岩夹绢云母板岩及粉砂质板岩与绢云母板岩互层。岩层产状为N60°～75°W/SW∠60°～75°，与河流近垂直相交。右坝肩边坡部位断层相对较发育，规模较大的断层主要有F8、F9、F10、F11、F12、F4等，主要由片状岩、糜棱岩、角砾岩及不连续的石英脉组成，片状岩强烈炭化，结构较紧密。

3 主要设计参数及合格标准

3.1 厂区帷幕主要施工参数

厂区帷幕设计二排主帷幕灌浆孔，排距1.2m，排内孔距2.0m，孔向铅垂并倾向上游5°，梅花形布置，排内分三序施工，钻孔深度70m，Ⅰ序孔最大灌浆压力4.5MPa，Ⅱ序孔最大灌浆压力5.0MPa，Ⅲ序孔最大灌浆压力5.5MPa，钻孔孔斜满足规范要求。各层搭接帷幕孔深10m，按四排孔梅花形布置。

3.2 灌浆质量检查方法及标准

(1)帷幕灌浆质量检查以分析检查孔压水成果为主，结合钻孔取芯资料、钻孔全景图像、灌浆记录和测试成果等进行综合评定。

(2)检查孔采用分段卡塞单点压水试验，最大压水试验压力2MPa。

(3)坝基帷幕灌浆质量评定标准：透水率≤1Lu，混凝土与岩石接触段及其下一段的透水率应100%满足设计规定，其余各段合格率不小于90%，不合格段的透水率不超过设计规定值的150%(搭接帷幕不超过设计规定值的200%)，且不集中时为合格。

4 主要施工方法及异常情况应对措施

4.1 厂区帷幕灌浆施工方法

厂区帷幕灌浆采用XY-2型地质钻机造孔，φ76mm金刚石钻头钻进。各排帷幕施工顺序：先施工下游排，再施工上游排。帷幕灌浆采用孔口封闭、自上而下、孔内循环式灌浆法施工。搭接帷幕钻孔分两序施工，采用自上而下、孔内循环式灌浆法。

灌浆材料采用普通硅酸盐水泥，水泥浆液比级为5、3、2、1、0.8、0.5等六个重量比级，浆液变换遵循由稀到浓的原则。

4.2 主要异常情况的应对措施

4.2.1 异常情况统计

厂区灌浆平洞主帷幕灌浆施工过程中出现的异常情况包括：串冒漏浆、大吸浆、灌浆劈裂、浆液返流等，统计成果显示，随着埋深(水平、垂直)的增加，灌浆过程异常情况孔段呈递减趋势，符合地质条件变化的一般规律，各层灌浆平洞主帷幕灌浆异常情况平均占比为7.77%，具体各部位异常情况统计见表1。

表1 厂区灌浆平洞主帷幕灌浆异常情况统计

4.2.2 异常情况应对措施

(1)大吸浆孔段应对措施

灌浆初始流量大于25L/min～30L/min或单位注入量大于100kg/m的孔段，一般灌浆历时较长，易将钻杆铸死或无法提出钻杆等孔内事故而影响灌浆质量，主要采取的应对措施包括：①采用分级升压法，使压力与流量相匹配，避免过度使用压力，防止浆液过度扩散而造成水泥浪费；②每隔10min～30min转动或升降一次钻杆[1]；③钻孔接头拧紧，防止接头部位漏浆，造成深部浆液流速减小而埋钻；④当出现铸钻情况时，可降低灌浆压力，增加回浆流量，或向孔内注入清水冲孔，直至钻杆上下轻松活动。

(2)串冒漏浆孔段应对措施

同一灌浆平洞内或下层平洞的冒漏浆孔段主要采用嵌缝、表面封堵、适当降低灌浆压力、限流、越级变浆、间歇灌浆、待凝等措施进行处理，并根据情况扫孔复灌。

(3)灌浆劈裂孔段应对措施

灌浆过程中，当灌浆压力达到某一临界值时，灌浆流量发生突变，岩体中的薄弱结构面出现破坏性扩张，较完整的砂板岩劈裂的压力一般在4.0MPa～5.5MPa，少量的劈裂不会影响灌浆质量。当灌浆流量较大时，按大耗浆量孔段的应对措施处理。

(4)浆液返流孔段应对措施

灌浆过程中，当灌浆压力达到某一临界值时，岩体中的薄弱结构面出现弹性扩张，灌浆流量不大且基本稳定，灌浆历时较长，当灌浆达到结束标准，灌浆压力撤除后，大量的浆液从孔内返流出孔口，也是劈裂的一种特殊情况。一些孔段具有明显的浆液回浓现象，说明微细裂隙的弹性扩张是浆液返流的主要原因。针对浆液返流的应对措施如下：

①立即恢复灌浆，延长屏浆时间，促使裂隙内浆体排水固结，最长可延长至90min；②延长屏浆时间后无返流现象，则采取待凝措施，待凝时间不少于24h；③延长屏浆时间后仍有返流现象，则二次补浆并采取闭浆和待凝措施，闭浆时间一般为8h，待凝时间不少于24h；4.2.3 陡倾角裂隙对帷幕质量的影响[2]

厂区部位岩层产状为N60°～75°W/SW∠60°～75°，与河流近垂直相交，层间发育陡倾角微细裂隙，可灌性较差，同时浆液扩散的距离，投影到帷幕形成的有效距离较短，对帷幕的质量会造成一些影响，如采用斜孔方案，钻孔孔斜难以有效控制且施工空间较小无法实施。利弊权衡分析，采取铅直孔且向上游倾斜5°，也是比较合理的施工方案。为保证帷幕质量，对于陡倾角裂隙的灌浆主要措施如下：

(1)灌浆尽快达到设计压力，灌浆必须连续进行。

(2)严格遵守浆液变换由稀到浓的原则，尤其是开灌水灰比满足设计要求，加强灌浆过程水泥浆密度检测。

5 灌浆成果分析

5.1 主帷幕灌浆成果

厂区主帷幕灌浆共完成15.84万m，平均单位注入量17.08kg/m，其中Ⅰ序孔完成4.35万m，平均单位注入量38.98kg/m；Ⅱ序孔完成3.85万m，平均单位注入量12.94kg/m；Ⅲ序孔完成7.64万m，平均单位注入量6.72kg/m。

表2 主帷幕灌浆单位注入量频率统计

从表2可以看出，随着灌浆次序的递增，单位注入量较小孔段的频率值呈递增趋势，上游排平均单位注入量明显小于下游排平均单位注入量，灌浆成果符合灌浆一般规律，说明灌浆效果明显。

表3 主帷幕灌前压水透水率频率统计

从表3可以看出，随着灌浆次序的递增，透水率较大的孔段的频率值呈递减趋势，上游排孔段平均透水率明显小于下游排平均透水率，灌浆成果符合灌浆一般规律，说明灌浆效果明显。

5.2 厂区搭接帷幕灌浆成果

厂区搭接帷幕灌浆共完成4.69万m，平均单位注入量16.56kg/m，其中Ⅰ序孔完成2.43万m，平均单位注入量27.13kg/m；Ⅱ序孔完成2.26万m，平均单位注入量5.20kg/m。

表4 搭接帷幕单位注入量频率统计

从表4可以看出，Ⅰ序孔平均单位注入量为27.13kg/m；Ⅱ序孔平均单位注入量为5.20kg/m，递减80.83%，符合灌浆一般规律，灌浆效果良好。

表5 搭接帷幕灌前压水透水率频率统计

从表5可以看出，Ⅰ序孔灌前平均透水率为1.49Lu，Ⅱ序孔灌前平均透水率为0.15Lu，说明随着灌浆次序的增加，透水率较小的孔段频率值同步增加，符合灌浆一般规律，灌浆效果良好。

6 质量检查及评价

厂区共完成主帷幕检查68个单元，搭接帷幕检查79个单元，压水试验成果满足设计要求，检查成果见表6、表7。

表6 主帷幕灌后质量检查结果统计

表7 搭接帷幕灌后质量检查结果统计

7 结语

两河口水电站引水发电系统为首部式大型地下洞室群，枢纽区地形地质条件较复杂且有多条断层穿过主帷幕，帷幕的防渗效果直接影响到厂房的安全运行。为此，针对施工过程中出现的异常情况，建立台账并制定针对性处理措施，有效地解决帷幕薄弱部位的质量隐患。经过大坝二期蓄水考验，最大水头215m，厂区各层排水廊道排水孔渗水较小，达到预期防渗效果，灌浆效果良好。