旺村水利枢纽帷幕灌浆施工技术
摘要：文章对旺村水利枢纽工程帷幕灌浆施工工艺和技术措施的分析，经施工处理后取得了良好的效果，保证了水库有效蓄水和电厂正常运行。
关键词：坝基；帷幕灌浆；旺村水利枢纽
中图分类号：F426文献标识码：A
文章编号：1674-1145（2009）12-0154-02
一、工程概况
旺村水利枢纽是一座以发电为主，结合航运，兼顾其他综合利用的水电枢纽工程，坝址位于桂江下游梧州市长洲区旺村附近，距上游京南水利枢纽坝址41.35km，距桂江河口24km，为桂江开发的最末一个梯级。坝址以上控制集雨面积18261km2，多年平均流量580m3/s，多年平均径流量182.9亿m3，设计洪水流量19400 m3/s（P=2%），校核洪水流量27100 m3/s（P=0.2%），多年平均悬移质年输沙量246.7万t，水库正常蓄水位18.5m，相应库容1.078亿m3；右岸厂房右岸船闸枢纽总体布置方案（16孔溢流坝，堰顶高程6m），电站装机3×2MW，年利用小时数3957h，多年平均发电量237.4GW·H；船闸按通航1+2×120t级船队及300T单船设计；本项目帷幕灌浆工程分布在右岸接头土坝段、门库坝段、一期溢流坝段、河床式水利枢纽主机间、安装间和航运工程闸首和闸室等部位，帷幕灌浆工程量3320m。
二、工程地质概况
坝址区地貌为侵蚀～剥蚀低山地貌，右岸为一级阶地。河谷呈宽“U”字型，两岸地形不对称。土坝布置在右岸冲积一级阶地及剥蚀的低山丘陵坡地上，坝肩发育有一条冲沟横切山坡；坝基地质构造简单，未发现有圈套的断裂构造分布，冲积粉质黏土或砂砾石层均能满足坝基承载力要求；坝基渗漏主要表现冲洪积层渗漏、中等透水岩体的一般渗漏和沿裂隙密集带的集中渗漏。厂房地基在2#背斜的核部，岩体较为破碎，构造裂隙发育，但规模较小，主要为短小的裂隙，为弱～中等透水。通航建筑物的上引航道渠底大部分位于一级阶地上，阶地厚11.5～19.8m；上闸首地质构造复杂，处在2#背斜的核部，岩层产状变化较大，裂隙较发育。闸室及下闸首地质构造简单，岩层呈单斜结构，裂隙较发育，但规模较小，延伸不长。下引航道地质构造较复杂，处在2#向斜的核部，岩层产状变化较大，裂隙较发育。
三、灌浆试验
灌浆试验选在土坝的上游段，试验段长7m，混凝土厚度2.6m～3.3m，该段坝前水深2m，共布置5个灌浆钻孔，孔距分别为2m及1.5m，分为3序次采用孔口封闭循环灌浆法施工，孔口管埋入混凝土1.5m。灌浆段长度:第1段2m，第2段3m，第3段及以后均为5m最后一段可适当加长，但不超过8m～9m。由于坝基岩体软弱、风化、节理裂隙发育，坝前水深小，灌浆压力为0.2MPa～0.5MPa。
Ⅰ序孔的平均透水率为30.8Lu，单米注入水泥量为2.714kg/m。Ⅱ序孔的平均透水率为10.7Lu，为Ⅰ序孔的34.7%，单米注入水泥量为90.7kg/m，为Ⅰ序孔的41.7%。Ⅲ序孔的平均透水率为6.13Lu，为Ⅱ序孔的57.3%，单米注入水泥量为32.7kg/m，为Ⅱ序孔的36%，符合基岩灌浆的一般规律。检查孔位于透水率大、吸浆量大多次冒浆、串浆的第11、12号钻孔之间，混凝土与基岩接触面有水泥结石，厚3mm～5mm，胶结紧密。压水试验共作10段，透水率为0.4Lu～1.8Lu，全部达到设计要求。
试验段灌浆成果表明，坝基的岩体风化较强烈，节理裂隙较发育，透水率大。Ⅰ序孔孔深38m～48m，透水率达11Lu～34Lu，≤5Lu的深度大为增加；混凝土与基岩接触面透水率大、吸浆量大、多次冒浆。试验成果资料表明：（1）孔距2m是合适的，能达到设计要求；（2）防渗帷幕应适当加深；（3）首先进行混凝土以下2m接触段的首段灌浆，达到灌浆结束标准后，下入孔口管，用水泥固结，待凝48h，再进行以下段灌浆，效果较好。
四、帷幕灌浆施工工艺流程
五、帷幕灌浆施工
依照设计及《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》，并考虑本工程的特点，帷幕灌浆采用自上而下分段钻进，分段灌浆，孔内循环的灌浆方法。混凝土与基岩接触段岩石段长≤2m，单独灌浆并待凝，以下灌浆段长5～6m。在断层、破碎带地质条件地区缩短灌浆段长并待凝。
（一）钻孔
采用SGZ-III型回转钻机钻孔，钻孔孔径为Φ110mm；灌浆孔孔位与设计孔位的偏差小于0.1m。
钻孔过程中，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、塌孔、失水、涌水等异常情况，做好钻孔记录。钻孔若遇洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，先进行灌浆处理固结后，再进行钻进；发现集中漏水或涌水，查明情况、分析原因，经处理后再继续钻进。终孔段孔底沉渣控制不超过0.2m。
钻孔必须进行孔斜测量，终孔后采用JXC-I测斜仪每10m进行1次孔斜测量。垂直或顶角小于5°的帷幕灌浆孔，其钻孔底偏差值应符合表1要求。对于顶角大于5°和深度大于60m的帷幕灌浆孔，其孔斜根据施工图纸要求或监理工程师的指示执行。
孔深大于60m 时，孔底最大允许偏差值不大于孔深的2.5%。发现孔斜超过设计规定值，需采取移位或砂浆回填固结后重新钻孔；钻孔过程中，严格控制孔深20 m 内的钻孔偏差值。
（二）钻孔冲洗及裂隙冲洗
钻孔冲洗拟采用单孔冲洗。裂隙冲洗至回水澄清后10min结束，且总的时间要求不少于30min，串通孔不少于2h，底残渣不超过20cm。
（三）压水试验
压水试验在裂隙冲洗后进行，压入流量稳定标准：压水压力均为灌浆压力的80 %。简易压水时间为20 min，每3~5 min 测读1 次压入流量，取最后的流量作为计算流量。
灌浆前结合裂隙冲洗进行简易压水，压水压力为该段灌浆压力的80 % ，且不大于1 MPa 。简易压水的成果按下式计算：
q = Q/ PL （1）
式中：q——试段透水率，Lu；
Q——压入流量，L/min ；
P——作用于试段内的全压力，MPa；
L——试段长度， m。
先导孔采用单点法进行压水试验，压入流量的稳定标准:在稳定的压力下每5min测读1次压入流量，连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，取最终值作为计算值。压水压力为该段灌浆压力的80%，且不大于1MPa。
单点法压水试验的成果计算同（1）式。
（四）灌浆
帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。而采用自下而上分段灌浆法时，继续灌注时间相应减少为30min和60min，灌浆即可结束。灌浆过程中，随时测量进浆和回浆比重，当回浆变浓时，换用与进浆相同比级的新浆液进行灌注。若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。
（五）封孔
灌浆结束采用全孔灌浆封堵法封孔：全孔灌浆结束后，用0.5:1的水泥浆置换孔内浆液并取出所有灌浆管后，用0.5:1的水泥浆纯压30min，压力为最大灌浆压力，并做好灌浆记录。
六、灌浆质量检查
帷幕灌浆效果检查以分析检查孔压水成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等进行综合评定。检查孔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。采用地质钻机金刚石钻头进行钻孔，钻孔孔径Φ76 mm。钻孔过程中分段压水，岩芯装箱编号、描述、拍照、绘制钻孔柱状图；终孔后按帷幕灌浆要求自下而上分段灌浆及封孔。
压水试验检查在灌浆结束14d后进行，采取自上而下分段检查，压水压力为该段最大灌浆压力的80%。
帷幕灌浆压水试验结果表明：混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率为100%，再以下各段的合格率为90%以上，灌浆质量可认为合格。
七、结语
旺村水利枢纽防渗工程经帷幕灌浆处理后，下层灌浆洞洞壁基本保持干燥，未发现有严重的渗水现象，灌浆质量较好。为提前蓄水、按时发电作出了应有贡献。
参考文献
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[3]耿卫清，王建平．峡口拱坝基础帷幕灌浆施工控制[J]．水利水电施工，2006，（1）．
作者简介：赵改名，男，广东省源天工程公司工程师，研究方向：水利建筑。