丹霞地貌地区帷幕灌浆施工技术

王涛旭 杨绪伟

（中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710021）

1 工程概况

玛尔挡水电站位于青海省海南藏族自治州同德县与果洛藏族自治州玛沁县交界处的黄河干流上，电站工程规模为一等大型工程，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、泄洪放空洞、溢洪道及引水发电系统等组成，枢纽主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。工程主要任务是发电，正常蓄水位3275m，相应库容14.822亿m3，调节库容6.7亿m3，装机容量2200MW，多年平均发电量73.04亿kW·h。

本工程帷幕灌浆防渗主要分布在左岸3283m和右岸3283m、3240m、3200m、3138m高程5条帷幕灌浆洞，防渗帷幕布置2排孔，排距1.5m，孔距2.0m。防渗范围自右岸坝头向下游从地下厂房前缘向岸里延伸，防渗帷幕底高程3050m，帷幕灌浆总量为31.5万m。

2 地质现状

帷幕灌浆防渗工程作为混凝土面板堆石坝防渗体系中的一项重要的隐蔽工程，特别是在丹霞地貌地区，最突出的特点是“赤壁丹崖”广泛发育，形成了顶平、身陡、麓缓的方山、石墙、石峰、石柱等复杂的地貌形态，地质条件一般为第三系红层泥质粉砂岩，为软岩，具有遇水软化、膨胀，失水干缩、崩解等特殊物理性质，钻孔及灌前冲洗、压水试验会对原有岩性造成破坏，导致岩性承压能力弱，灌浆过程中浆液无序扩散，灌浆过程中出现冒浆、串浆、漏浆等特殊情况。

3 丹霞地貌地区帷幕灌浆施工技术的应用

根据丹霞地貌地区地质特性，需要对帷幕灌浆的施工技术进行分析，主要从帷幕灌浆布孔形式、冲洗压水试验、浆液水灰比、灌浆压力、结束标准等方面，针对传统帷幕灌浆技术的缺陷进行优化。

4 封闭膏浆孔施工工艺流程

为满足丹霞地貌特殊工程地质特性，按照设计要求，丹霞地貌红层段帷幕灌浆区施工前，在帷幕灌浆四周布置封闭膏浆孔进行膏浆灌浆，并调整施工工艺及灌浆参数。

4.1 测量放线。先选取全站仪进行灌浆轴线、控制点的确定，并利用水准仪进行高程测定。在所有灌浆孔里程、灌浆轴线控制里程确定后，即可通过钢卷尺对孔位进行测定。随后利用水准仪将所有孔孔口高程测出，并按照设计帷幕底线进行具体钻孔深度的计算。

4.2 封闭膏浆孔分两序，并按分序加密的原则进行，灌浆顺序按高程从低到高进行，孔口管深入基岩2m，外漏0.1m，封闭孔各段以5m为段长，终孔孔深以深入二长岩2.0m为限。封闭膏浆孔布置于主帷幕四周，排距与主帷幕孔轴线孔距为0.6m，孔间距为2m，孔口管直径φ91，以下各段为φ76。

4.3 膏浆灌浆施工次序。抬动观测孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔；灌浆工艺采用“自上而下分段灌浆，孔内卡栓塞、循环式灌浆法”。

4.4 单孔施工顺序。钻孔→卡阻塞→灌浆→封孔(取消裂隙冲洗和压水)。

5 帷幕灌浆孔施工工艺流程

5.1 抬动观测孔→先导孔→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→检查孔。

5.2 单孔施工工艺为。按设计孔位放孔→钻接触段(第一段)→灌接触段→钻第二段→灌第二段→循环往复直至全孔结束→封孔。

5.3 帷幕灌浆钻孔采用地质钻机钻进，丹霞地貌帷幕灌浆试验区钻孔倾向上游，顶角：上游排7°，下游排6°。

5.4 先导孔试验区只在Ⅰ序孔中选取1个孔进行，采用地质钻机钻进，要求取芯、地质编录等试验内容。先导孔孔口段孔径为φ91mm，以下各段为φ76mm；常规帷幕灌浆孔布置2排，排距为0.9m，孔间距为2m，孔口段孔径为φ76mm，以下各段为φ56mm；质量检查孔孔径为φ76mm，帷幕灌浆钻孔孔底最大允许偏差值见表1。

表1 钻孔孔底最大允许偏差值

表2 膏浆配比

5.5 浆液水灰比控制。由于纯水泥浆液流动性强，灌浆过程中出现了多处冒浆、串浆、漏浆等情况，为了减小浆液扩散范围，现场采用了限量、间歇、待凝、复灌、掺加速凝剂、加砂等措施，但仍未达到设计灌浆结束标准。原设计技术参数不能适用本工程特殊的丹霞地貌特点。封闭孔灌浆采用膏浆浆液灌注，膏浆浆液由水泥、水玻璃及偏铝酸钠组成，膏浆配比为1∶1∶0.11∶0.002(水∶水泥∶膨润土∶偏铝酸钠)。

5.6 灌浆方法。帷幕灌浆采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下分段、孔内循环灌浆法”施工，灌浆过程采用灌浆自动记录仪控制。灌浆段长第1段(接触段)为2m，第2段为3m，第3段为5m，以下各段一般为5m，最大段长按不大于8m控制。

5.7 灌浆压力及其控制。按照常规帷幕灌浆压力，由于红层段岩性承压能力弱，灌浆过程中浆液无序扩散或扩散较远，出现无压无回现象。灌浆过程中多次出现待凝、复灌现象，且灌浆质量得不到保证。在红层段和不整合带压力降低至0.3～0.5MP，基本解决了浆液扩散较远和无压无回现象。不整合带以下二长岩段灌浆压力大于3MPa后劈裂现象严重，所以二长岩段最大灌浆压力降低至3MPa。

5.8 灌浆结束标准。膏浆灌注按照限量灌浆法(每次灌注量不超过1000kg，即单耗≤200kg/m)或压力控制法(孔口压力按级升至0.3～0.5MPa范围可正常结束)，待凝24h后继续进行下一灌浆段的灌注。

6 结束语

在施工过程中每一项技术含量非常高的系统性工程，采用封闭孔和帷幕灌浆相结合的方式，解决了丹霞地貌地区帷幕灌浆中遇到的塌孔、漏浆量大、扩散范围广、不起压、不回浆等现象，使灌浆质量达到工程要求的技术标准。具有功效高、施工工期缩短、经济效益明显、成本节约、过程容易控制等优点。对于推进在丹霞地貌中进行帷幕灌浆防渗施工具有重要意义。

综上所述，需要对每一项施工环节进行严格把控，确保工程质量。灌浆技术凭借其强大的实用性，在水利工程中发挥防渗的重要作用，应对其进行不断的完善和改进，以便于更好的支持水利工程建设。随着社会经济的高速发展，我国水利工程事业也得到了极大的发展。帷幕灌浆技术作为水利工程施工的主要技术之一，有效提升其施工技术水平，规范施工工艺，做好质量控制工作，可进一步推动我国水利工程行业的发展。