拔贡水电站改扩建项目大坝防渗帷幕灌浆实施及成效

　　1、工程概况
　　拔贡水电站改扩建工程位于广西龙江上游打狗河上，是龙江梯级开发广西境内的第二个梯级，距广西河池市54km，对外交通十分便利。上游已建成有下桥水电站、江丰水电站，下游有六甲水电站，装机容量为2×10.5MW。大坝防渗帷幕由左右岸接头重力坝、左右岸灌浆平洞、溢流坝1号~6号坝组成，大坝防渗帷幕灌浆是主体工程的一部分，属永久性建筑物的基础防渗帷幕灌浆。
　　2、工程地质
　　工程坝址处于广西山字型构造前弧西翼盾地内，岩石地层为（C2h1~C2h6）灰黑色薄层含硅质条带灰岩夹灰色中厚层灰岩和白云质灰岩，地层中次一级褶皱、小柔皱较发育，加之断裂错动，核部岩层产状变化较大，倾角为8°～40°。受其影响褶皱构造核部岩体较破碎，呈岩块碎屑夹泥状，局部变形严重。河床及两岸近坝地段岩体透水性强，且岩溶管道发育。
　　近坝地段岩溶管道和裂隙较发育至发育，局部导水性较好，洞隙间是连通的，库区存在少量水库渗漏问题，尤其是近坝两岸岩溶管道漏水和裂隙性漏水并存，主要漏水岩溶通道为库区左岸F1、断层和旧。坝前库底的漏水洞，岩溶水文地质条件复杂，近坝上下游岩坡内外有多层溶洞（或暗河）分布，近坝肩的岩溶洼地L4水位低于水库正常蓄水位，坝址两岸存在岩溶裂隙～管道性绕坝渗漏问题。
　　3、灌浆设计
　　大坝防渗帷幕灌浆设计分布在左右岸接头重力坝、左右岸灌浆平洞、溢流坝1号~6号坝。其中左岸灌浆平洞及自由溢流坝段为两排施工；右岸灌浆平洞，左右岸接头重力坝、1号坝等部位为单排施工，排距2m，孔距2m，孔深20~30m，均按三次序孔加密设计，钻孔与帷幕灌浆设计工程量约为9500m。
　　4、灌浆施工
　　4.1钻孔
　　采用自上而下分段、孔内循环式灌浆，通过对实际情况的分析并结合技术规范相关条款，考虑采用风动钻机钻进施工，钻孔孔径为91mm，在混凝土达到50%的设计强度后开始钻孔。
　　4.2钻孔冲洗及压水试验
　　采用有压水敞开式冲洗，冲洗时间不少于30min，冲洗回水干净，延续10min结束。灌浆前压水试验采用单点法，其压力为同段灌浆压力的80%。
　　4.3灌浆材料
　　灌浆材料采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不应低于42.5MPa，采用业主供应的水泥。灌浆用的水泥必须符合现行规范规定的质量标准，不得使用受潮结块的水泥。水泥不应存放过久，出厂期超过3个月的水泥不得使用。
　　4.4灌浆压力及浆液浓度
　　灌浆压力为Ⅰ、Ⅱ序孔第一段0.4MPa，第二段0.6MPa，第三段0.8MPa，第四段及以下均为1.0MPa，Ⅲ序孔第一段0.4MPa，第二段0.8MPa，第三段及以下均为1.0MPa。各灌浆段开灌水灰比为5∶1，采用的各级水灰比依次为5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1。当该级水灰比浆液注入量已达300～400L或灌入时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，水灰比改浓一级。
　　4.5灌浆分段及灌浆方法
　　4.5.1灌浆分段
　　第一段为2.00m，先进行接触段即基岩表层灌浆，以下各段长为6.00～7.00m，除遇断层、破碎带等地质缺陷外，灌浆一般不待凝。
　　4.5.2灌浆方法
　　按分序加密的方法进行，双排的先施工下游排；后施工上游排。各排孔均按三次序孔加密施工，即先施工Ⅰ序孔，其次Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。结合本工程地质情况，施工工艺采用“小口径、孔口封闭、自上而下重复灌浆”工艺，每段灌浆时，栓塞均位于孔口下50cm处，利用钻杆作灌浆管，灌浆时灌浆管距该段孔底50cm，随着孔深的增加，上面已灌各段均得到多次重复灌浆，既减少起钻工序、不用待凝，又保证灌浆质量。
　　4.6抬动监测
　　由于混凝土覆盖层较厚，而且施工过程中严格设计压力操作，施工全过程中所有抬动观测值均为零。
　　4.7灌浆结束标准及封孔
　　在设计压力下，当吸浆量小于1L/min时，持续灌注90min，迸浆结束，当长期达不到结束标准时，应报请监理人员共同研究处理措施。封孔采用机械封孔，即把灌浆管下至孔底，用压力灌入0.5∶1水灰比浓浆，浓浆返出孔口加压迸浆。
　　5、施工技术难点及解决办法
　　5.1灌浆中断
　　从产生灌浆中断的可能原因方面采取有效措施预防，一旦灌浆中断事故形成，应尽快使用开灌比级的水泥浆恢复灌浆，如注入率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注，如注入率较中断前减少较多，应逐级加浓浆液继续灌注，如注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。
　　若不能尽快恢复灌浆，应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆，当无法冲洗或冲洗无效时，应扫孔后再恢复灌浆。
　　5.2串浆
　　当串浆孔正在钻进时，停止钻进，并对串浆段采用灌浆塞堵塞，待灌浆孔灌浆完毕后再继续钻进，当串浆孔也为灌浆孔时，应一泵一孔同时进行灌浆。
　　5.3地表冒浆
　　根据具体情况采取嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。间歇时间为10～20min，待冒浆堵住后，再逐渐升压至设计灌浆压力灌浆。
　　5.4孔口涌水
　　灌浆前测记涌水压力和涌水量，综合采用缩短段长、提高压力、灌注速凝浆液、屏浆、闭浆等综合措施处理。
　　5.5遇溶洞溶槽
　　钻孔过程中监控地质条件，若发现溶洞溶槽，及时通知监理，根据实际灌浆情况，调整灌浆方案。根据钻孔取样和采用对取样孔进行地下电磁波及高密度电法分析岩溶类型。
　　（1）遇干溶洞，选用高流态混凝土或砂浆进行回填处理，处理结束后再进行常规帷幕灌浆。
　　（2）遇动水流槽，根据对流速判定，采用膏浆处理或沥青灌注封堵，堵漏后再进行常规帷幕灌浆。
　　（3）遇淤泥、淤沙夹层，根据淤泥厚度，可采取单管旋喷处理，有必要的情况下可增加钢筋桩，淤滞层处理结束后再进行常规帷幕灌浆。
　　6、灌浆质量检查与成果分析
　　6.1灌浆质量检查
　　（1）帷幕灌浆质量检查应以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、施工记录等综合评定。
　　（2）在灌浆结束后7d或监理人员指示的时间内，将有关资料提交监理人员，由监理人员拟定检查孔位置。数量为灌浆孔总数的10％，一个单元工程内至少布置一个检查孔。
　　（3）检查孔施工在该部位灌浆结束14d后进行。帷幕灌浆检查孔取芯钻进，分段进行单点法压水试验。
　　（4）帷幕灌浆压水试验合格标准：透水率q不大于5Lu。
　　（5）在检查工作结束后，对检查孔进行复灌并封孔。
　　6.2灌浆成果分析
　　6.2.1灌浆前压水试验孔序分析
　　从各次序孔灌浆前压水试验成果（见表1）可以看出，Ⅲ序孔较Ⅱ序孔、Ⅱ序孔较Ⅰ序孔的岩石透水率吕容值（Lu）明显减少，递减规律十分明显，这说明帷幕灌浆Ⅰ次序孔施工后，坝基沿帷幕轴线已基本形成防渗帷幕体，再进行Ⅱ、Ⅲ次序孔灌前压水试验时，所灌注的水就不能轻易地逾越前次序孔已形成的防渗帷幕，即帷幕灌浆已经具备防渗能力。同时，比较灌浆前压水试验的透水率吕容值（Lu）和灌浆单位水泥注入量数值，我们可以十分明了地看到，单位水泥注入量与透水率普遍存在增减关系。
　　6.2.2灌浆水泥注入量孔序分析
　　从灌浆水泥注入量成果统计表（见表2）可以看出，Ⅲ序孔较Ⅱ序孔、Ⅱ序孔较Ⅰ序孔的单位水泥注入量明显减少，递减规律十分明显，这说明帷幕灌浆Ⅰ次序孔施工后，坝基沿帷幕轴线已基本形成防渗帷幕体，再施工Ⅱ、Ⅲ次序孔时，所灌注的浆液就不能轻易地逾越前次序孔已形成的防渗帷幕，即帷幕灌浆孔分序加密施工，使帷幕体的防渗能力得到补充和加强。这应合随着灌浆的再进行，基础岩性得到进一步提高的普遍规律。

　　6.2.3质量检查孔压水试验成果分析
　　为检查和评定帷幕灌浆的工程质量，沿大坝帷幕中心轴线(单排帷幕设在帷幕轴线)布置了22个检查孔，压水试验合格标准为透水率q≤5Lu，从帷幕灌浆质量检查孔压水试验数据分析，透水率吕容值均小于5Lu的要求，压水试验成果见表3。
　　

　　7、结语
　　（1）帷幕灌浆施工，使大坝基础防渗能力得到补充和加强，基础岩性得到进一步的提高。
　　（2）比较灌浆前压水试验的透水率吕容值（Lu）和灌浆单位水泥注入量数值，单位水泥注入量与透水率普遍存在增减关系在施工中得到证实。
　　（3）从检查孔的压水试验成果来看，所有试验孔段均合格，其透水率吕容值（Lu）均小于设计允许值（q<5Lu）。各坝段灌浆成果均达到设计要求。
　　（4）帷幕灌浆施工进展顺利，共划分18个单元，单元工程质量合格18个，合格率100%；其中优良单元工程18个，优良率100%，质量等级优良。
　　（5）施工采用风动冲击钻机钻孔施工，大大提高了施工进度，满足工期要求，施工质量优良，其工艺可供同行借鉴参考。
　　（6）实践证明，结构复杂、分布不规律的岩溶地层，采用“小口径、孔口封闭、自上而下”重复灌浆施工工艺，灌浆效果较好，说明设计方案和施工工艺是合理的。