長潭河水電站施工圍堰防滲施工技術(shù)

　　簡要：在長潭河圍堰防滲施工中，因前期地質(zhì)勘測資料不詳細、基礎(chǔ)地質(zhì)條件不明，是通過施工逐漸了解地質(zhì)條件的。圍堰防滲施工是在上游圍堰填筑至高程95m、下游圍堰填筑至高程94m后開始進行高噴灌漿的，由于覆蓋層中粗粒卵石居多，還夾雜大塊石（后經(jīng)基坑取樣卵石粒徑較大，含砂率只有5%）為強透水層，上游圍堰高噴灌漿施工時，大多數(shù)孔在采取常規(guī)措施處理后孔口仍不返漿，每米單耗達1t，防滲效果較差。針對不同性質(zhì)的滲漏點對上下游圍堰采用了靜壓灌漿工藝（共5種）進行防滲處理，防滲效果明顯。

　　關(guān)鍵詞： 防滲圍堰;靜壓灌漿;施工技術(shù);長潭河水電站

　　1 圍堰概況

　　1.1 地質(zhì)條件

　　長潭河水電站壩址區(qū)兩岸地形基本對稱，坡度約35～40°，河床高程為84～88m。左岸除河邊有少量覆蓋層外，基巖大多裸露;右岸分布有厚2～14m的崩積層。河床為沖洪積的砂礫石?；鶐r巖性從####P31q 到D32y 均有分布。巖溶一般發(fā)育。圍堰堰基地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層產(chǎn)狀為N20°～60°E?NW∠15°～30°，巖石多呈弱風(fēng)化狀態(tài)。河床砂卵礫石層和右岸崩積層堆積松散，塊體架空，為強透水層，同時夾有飄石、孤石及架空現(xiàn)象，堰基存在滲漏問題。此外，堰基為碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育，亦存在沿巖溶通道的滲漏問題。

　　1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　上、下游圍堰均為土石過水圍堰，堰體防滲采用粘土斜心墻。堰基防滲河床部位采用灌漿防滲墻、岸坡部位掏槽回填粘土相結(jié)合。圍堰設(shè)計擋水流量1800m3/s，相應(yīng)上游水位107.3m，相應(yīng)下游水位94.7m，圍堰過水標(biāo)準(zhǔn)為全年10a一遇洪水，相應(yīng)流量3750m3/s。

　　2 防滲施工

　　2.1 概況

　　在上游圍堰填筑至高程95m、下游圍堰填筑至高程94m后開始進行高噴灌漿，由于防滲覆蓋層中粗粒卵石居多，還夾雜大塊石（后經(jīng)基坑取樣卵石粒徑較大，含砂率只有5%），為強透水層，上游圍堰高噴灌漿施工時，大多數(shù)孔在采取常規(guī)措施處理后孔口仍不返漿，每米單耗達1t，防滲效果較差。針對不同性質(zhì)的滲漏點對上下游圍堰采用了靜壓灌漿工藝（共5種）進行防滲處理，防滲效果明顯。

　　2.2 靜壓灌漿工藝

　　2.2.1 孔口混合水玻璃灌漿法

　　采用一泵灌水玻璃、一泵灌濃水泥漿，孔口混合灌漿工藝。

　?。?）鉆孔。鉆孔采用跟管鉆機造孔，孔徑為130mm，孔深深入基巖不少于50cm，鉆孔時要用水平尺調(diào)平鉆機并隨時校正，保證鉆孔最大偏斜小于25cm。鉆孔過程中要準(zhǔn)確判斷基巖，注意觀察巖屑，并對鉆孔過程發(fā)現(xiàn)冒水、脫空等作好記錄。鉆孔結(jié)束后及時下PVC管，PVC管要打花眼，花眼間距10～15cm，直徑5mm左右，但拔管時要嚴(yán)防把PVC管帶出。

　?。?）下灌漿管。射漿管距孔底小于50cm，灌漿管采用埋管，孔口阻塞1m。

　　（3）制漿。采用高速攪拌機制漿，低速攪拌筒需適當(dāng)延長攪拌時間確保漿液攪拌均勻。[Page]

　?。?）灌漿。①灌漿方法:考慮漏漿量較大，孔口沒有回漿，采用填壓式全孔灌漿法。②漿液水灰比及變換標(biāo)準(zhǔn):灌漿漿液以普通水泥漿液為主，并根據(jù)漏量情況摻水玻璃、鋸末等。③開灌水灰比為0.8∶1。④灌漿過程中，注入率持續(xù)減少，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變漿液水灰比。⑤0.8∶1漿液的注入量達600L以上，而注入率無明顯改變時，應(yīng)改為0.6～0.5∶1濃漿灌注。⑥當(dāng)注入率大于40L/min時，或總注入量達1000L以上、漏量無明顯減少時摻鋸末和水玻璃，鋸末摻量為漿液體積的10%～20%，水玻璃的摻量為水泥漿體積的5%～15%（水玻璃摻量必須記錄每桶水泥漿的平均摻量），水泥漿的水灰比為0.8∶1，摻水玻璃遵循由少到多的原則，先摻5%，漏量無明顯減少則改為10%直至摻至15%。水玻璃采用專用泵按摻量送至孔口與水泥漿液摻和。

　　（5）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)孔口已回漿，灌漿壓力達到0.6MPa時，灌漿注入率小于1.0L/min，延續(xù)灌注30min，可結(jié)束灌漿作業(yè)。

　　2.2.2 雙液泵管路混合灌漿法

　　采用雙液泵，一缸進水玻璃、一缸進濃水泥漿，管路混合靜壓灌漿法?？變?nèi)下鉆桿，孔口用高壓管，邊灌邊上拔灌漿管工藝。其他同孔口混合水玻璃靜壓灌漿法。

　　2.2.3 孔內(nèi)混合水玻璃灌漿法

　　施工工藝參照孔口混合水玻璃灌漿法，不同之處是水玻璃管插至孔底，水玻璃和水泥漿液在孔內(nèi)進行混合。

　　2.2.4 自上而下分段靜壓灌漿法

　　（1）鉆孔。先用地質(zhì)鉆在圍堰每隔8m施工一個先導(dǎo)孔，孔深入巖3m，要求有一個先導(dǎo)孔從原高噴墻頂部以下全部取芯，觀察芯樣，其他先導(dǎo)孔只需入巖后取芯，校核跟管鉆機判斷的基巖高程。上游圍堰全部采用跟管鉆機造孔，孔徑為130mm;下游圍堰采用300型或150型地質(zhì)鉆造孔，上部2m用91mm三翼鉆頭造孔，埋孔管口后粘土層用56mm三翼鉆頭造孔，進入覆蓋層改用56mm人造金剛石鉆頭造孔，孔深深入基巖不少于50cm;鉆孔時要用水平尺或角度調(diào)平鉆機并隨時校正，保證鉆孔最大偏斜小于25cm。鉆孔過程中要準(zhǔn)確判斷基巖，注意觀察巖粉和取芯并對鉆孔過程發(fā)現(xiàn)冒水、脫空、漏水、塌孔等作好記錄。

　?。?）埋孔口管。下游圍堰預(yù)埋2m孔口管，為直徑75mm鐵管，鉆孔達到埋管深度后，向孔內(nèi)注入0.5∶1濃漿，待孔口冒出濃漿時，將孔口管鉛直下到孔內(nèi)，把孔口管調(diào)整居中并固定待凝48h。

　?。?）制漿。采用高速攪拌機制漿，摻膨潤土?xí)r需適當(dāng)延長攪拌時間確保漿液攪拌均勻。

　?。?）灌漿。①灌漿分段:粘土與覆蓋層接觸段為1.5～2.0m，以下為2.5～3.0m，終孔段包括基巖不得超過2.5m。②自上而下灌漿時鉆孔一旦出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔時，則立即停鉆進行灌漿，這時視情況可用鉆孔鉆具和鉆桿灌漿，灌漿時應(yīng)間隔轉(zhuǎn)動鉆桿防止埋鉆，當(dāng)灌到不漏時繼續(xù)鉆下一段，當(dāng)灌漿超過2h或注入量達到2000L孔口仍不返漿，則待凝24h后再掃孔到要求的段長灌漿。③灌漿方法:采用孔內(nèi)循環(huán)灌漿法，摻水玻璃時為填壓式灌漿。④漿液水灰比及變換標(biāo)準(zhǔn):灌漿漿液以普通水泥摻膨潤土漿液為主，膨潤土摻量根據(jù)漏量情況為10%～30%，必要時摻水泥量1%的高效減水劑，并根據(jù)漏量情況摻水玻璃、鋸末等。⑤灌漿壓力，第1段為0.30MPa，第2段為0.40MPa，第3段為0.50MPa，第4段及以下各段為0.6MPa。⑥灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。灌漿壓力達到設(shè)計壓力時，灌漿注入率小于1.0L/min，延續(xù)灌注30min，可結(jié)束灌漿作業(yè)。

　　2.2.5 控制靜壓灌漿法

　?。?）鉆孔。鉆孔采用跟管鉆機造孔，孔徑為130mm，孔深深入基巖不少于50cm，鉆孔時要用水平尺調(diào)平鉆機并隨時校正，保證鉆孔最大偏斜小于25cm。鉆孔過程中要準(zhǔn)確判斷基巖，注意觀察巖屑，并對鉆孔過程發(fā)現(xiàn)了冒水、脫空等作好記錄。鉆孔結(jié)束后及時下PVC管，PVC管要打花眼，花眼間距10～15cm，直徑5mm左右，但拔管時要嚴(yán)防把PVC管帶出。

　?。?）下灌漿管。根據(jù)孔深下2～3根灌漿管，第1根灌漿管距孔底小于50cm，第2根灌漿管底部距第1根底部1.5cm，第3根灌漿管底部距第2根底部1.5cm，灌漿管采用埋管，堵塞部位為粘土層以下50cm，采用水泥漿液灌注土工布袋的方法進行堵塞，堵塞24h后可開始灌漿。

　　（3）制漿。采用高速攪拌機制漿，低速攪拌筒需適當(dāng)延長攪拌時間確保漿液攪拌均勻。[Page]

　　（4）灌漿。①灌漿方法:考慮漏漿量較大，孔口沒有回漿，采用填壓式全孔灌漿法。②漿液水灰比及變換標(biāo)準(zhǔn):灌漿漿液以普通水泥漿液為主，并根據(jù)漏量情況摻水玻璃、鋸末等。③當(dāng)注入率大于40L/min時，或總注入量達1000L以上、漏量無明顯減少時摻控制液。摻控制液遵循由少到多的原則，控制液采用專用泵按摻量送至孔口與水泥漿液摻和。④灌漿順序為第1、第2、第3根。

　　（5）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)孔口已回漿，灌漿壓力達到0.6MPa時，灌漿注入率小于1.0L/min，延續(xù)灌注30min，可結(jié)束灌漿作業(yè)。

　　3 效果評價

　　3.1 總體防滲效果

　　在第1階段實施高噴灌漿未能形成有效的防滲墻的情況下，針對不同部位不同滲漏點采用有效的靜壓灌漿技術(shù)后，上下游圍堰都形成了有效的防滲系統(tǒng)。在上游圍堰堰前水位高程95m、下游水位高程91m時上下游圍堰的滲漏量從灌漿防滲處理前的大于4000m3/h下降為防滲處理后的400～600m3/h。并在圍堰防滲系統(tǒng)形成并在運行4個月后，在上游水位達到高程107m的情況下圍堰滲水清澈，滲漏量無明顯變大，因此可以認(rèn)為，靜壓灌漿對圍堰防滲效果明顯。

　　3.2 灌漿技術(shù)評價

　　高噴灌漿共完成灌漿1724.74m，水泥單耗達1t/m，未能有效形成防滲墻，事實證明高噴灌漿不適用卵石粒徑大、含砂量很少，同時夾有飄石、孤石及架空等現(xiàn)象的地質(zhì)條件。

　?。?）孔口混合水玻璃灌漿法:共完成灌漿55孔，孔深累計1134.4m，耗灰447.03t。此技術(shù)使用人工控制水玻璃的摻量，要求操作人員有較豐富的施工經(jīng)驗。預(yù)埋灌漿管不能承受大的壓力，因此容易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。此技術(shù)對滲量較小的部位防滲效果明顯，但對集中滲漏的部位效果較差。

　　（2）雙液泵管路混合灌漿法:共灌漿26個孔，累計孔深518.2m，共用水泥409.75t、水玻璃27793.2kg，最大單孔水泥用量48.1t，水玻璃用量3572.5kg。此技術(shù)和第一階段靜壓灌漿技術(shù)類似，但灌漿管可以承受較大的壓力，因此能較好地解決堵管現(xiàn)象。由于此技術(shù)只能加大水玻璃的摻量，但不能在漿液中大量使用砂，另外雙液泵的總排量只有30L/min。此技術(shù)對滲量較小的部位防滲效果明顯，但對集中滲漏的部位（有5m左右的水頭差）效果較差。[Page]

　?。?）孔內(nèi)混合水玻璃灌漿法:共完成灌漿39個孔，累計孔深為654m，累計用水泥220.8t。最大單孔水泥用量15t，水玻璃用量350kg，砂6880kg，膨潤土915kg。由于水泥漿液和水玻璃在孔底混合，因此可以提高水玻璃和砂的用量，可以很好地解決集中滲漏，此技術(shù)在發(fā)現(xiàn)滲漏通道的情況下效果明顯，但擴散半徑只有幾十厘米。

　?。?）自上而下分段靜壓灌漿法共完成灌漿69個孔，累計孔深916.4m，共用水泥929.2t，膨潤土10800kg，水玻璃7088kg，鋸末18050kg，砂148740kg，海帶59kg，黃豆581kg。單孔最大水泥用量為46.75t，水玻璃820kg，膨潤土2140kg，用砂127060kg，黃豆303kg，鋸末790kg。此技術(shù)能采用多種灌漿材料，可針對不同的滲漏部位采用不同的灌漿方法，且采用自上而下的灌漿方法能較好控制孔底的灌漿壓力。不足之處為灌漿周期較長，進度較慢。

　　（5）控制靜壓灌漿法共完成灌漿13個孔，累計孔深155.9m，共用水泥132.45t，控制液3837kg，水玻璃470kg，單孔最大水泥用量45.5t，控制液1154kg。此技術(shù)采用的控制液為國家專利技術(shù)，可以通過摻量精確地控制水泥漿液的初凝時間，可以在較短時間內(nèi)明顯堵塞滲漏通道，防滲效果明顯。

　　原作者： 張濤