坨寨左坝肩补充灌浆设计

安尊鹏

(贵州省铜仁巿水利电力勘测设计院，贵州铜仁554300)

坨寨左坝肩补充灌浆设计

安尊鹏

(贵州省铜仁巿水利电力勘测设计院，贵州铜仁554300)

印江县坨寨电站拟建于印江县境内坝坨河中游，距印江县城50 km，属坝坨河干流梯级开发规划六级中的第三级，印江县境内的最后一级。文章通过对印江县坨寨电站左坝肩补充灌浆设计相关内容的讨论，总结了几点经验，更好地掌握了灌浆设计的要点，为今后遇到相同或者类似的问题提供一定的借鉴作用。

左坝肩;补充;灌浆;设计

1 工程概况

印江县坨寨电站拟建于印江县境内坝坨河中游，距印江县城50 km，属坝坨河干流梯级开发规划六级中的第三级，印江县境内的最后一级。坝坨河是乌江右岸的一级支流，于沙沱渡口汇入乌江。

该电站为蓄水式电站，坝址以上集雨面积约450 km2，设计坝高51 m，正常高水位454.6 m，总库容2 562万m3，装机 2×2 500 kW，设计水头38.40 m，引用流量15.8 m3/s，河床建基面石高程403.0 m。为100#细石混凝土砌块石抛物线拱坝。建非溢流坝段时，业主要求在设计溢流堰顶上部预留5.0 m闸门蓄水位置时，设闸提高5.0m蓄水高度。

2 灌浆方案的选择

根据初设勘察结果和坝基、引水隧洞开挖得知，坝区两岸山体内沿构造裂隙及断层破碎带存在隐蔽型溶洞，泥化夹层、溶孔、溶隙等现象。故本工程两坝肩及坝基已作了防渗帷幕灌浆，局部坝段作了固结灌浆。

勘察设计人员根据前期勘探资料、帷幕灌浆资料及现状现场调查结果分析提出两种灌浆设计方案:

2.1 方案一

将左坝肩原灌浆帷幕线向山顶延伸及加密加深原帷幕灌浆孔。该方案的优点是容易形成帷幕;缺点是:

1)左岸山坡较陡，钻孔无效进尺较大，且现有的100#钻机无法完成造孔。

2)需要移动现有的灌浆设备系统。

3)左岸地下水与库水难以区分，存在地下水对帷幕的影响。

2.2 方案二

在左岸沿闸顶高程1.0 m以上基本沿460.0 m高程呈直线从坝址向上游延伸。

该方案优点是:

1)施工较方便，100#钻机能满足本次帷幕灌浆设计施工。

2)不需要重新安装灌浆设备系统。

3)该帷幕只截断库内渗漏水，对左坝肩地下水运行动态不干扰不改变。

4)灌浆材料的运输较方便。缺点是工程量相对较大。

根据以上两方案的比较结合业主咨询意见，本次设计推荐方案二进行实施。

3 灌浆设计

主要包括4个方面的内容:

3.1 灌浆参数的确定

3.1.1 灌浆线

主帷幕灌浆:沿左岸460.0高程左右从坝址向上游呈直线延伸布置，上游超过溶蚀裂隙40.0 m为界，下游与大坝主帷幕线连接成整体，使正常高水位与溶蚀透水底界线闭合，在裂隙处主帷幕线上下两侧各增加一排副帷幕，分别距主帷幕线1.0 m。为增强主帷幕灌浆的可靠性，需沿J2裂隙作追踪灌浆，且灌浆线距裂隙(J2)3.0 m。

3.1.2 灌浆深度

大坝正常高水位454.60 m，最大坝高51.0 m，根据水利水电工程地质勘察相关规范得:帷幕灌浆标准以q＜5Lu为合格，单位吸水率＞5 Lu的范围为防渗范围［1］。

帷幕灌浆设计深度进入河床高程(408.0 m)以下15.0～20.0 m，且q＜5Lu为帷幕底界线，设计最大孔深80.0 m，最小孔深61.0 m，

帷幕深度60.0 ～79.0 m。

追踪灌浆:灌浆底界线以400.0 m高程为界，地表以地面线为界，防渗标准q＜5Lu为合格，设计最大孔深62.0 m，最小孔深12.0 m，

帷幕深度12.0 ～62.0 m。

3.1.3 灌浆孔排数、孔距

帷幕灌浆布设一排主帷幕二排副帷幕，追踪灌浆布设一排，其中主帷幕及副帷幕:孔距3.0 m，排距1.0 m;追踪灌浆孔距3.0 m。根据先导孔资料和帷幕施工过程中可在地质条件较差地段经设计方同意，可适当加密孔距和副帷幕［2］。

3.1.4 灌浆条件和灌浆压力

帷幕灌浆:帷幕灌浆顶部高程为 459.0～461.0 m。灌浆压力按1.5倍坝高取值，灌浆压力值为:A 区0.5 MPa、B 区0.6 MPa、C 区0.7 MPa，若压力表指针摆幅大时，取中值。

追踪灌浆:灌浆高程410.0～467.0 m，灌浆压力0.5 ～0.7 MPa。

3.1.5 灌浆段长

帷幕灌浆:采用循环式，一般段长为5～6 m，最长≤7 m，岩溶孔腔除外。先导孔中灌浆段长、栓塞、位置、管长应与压水试验段相对应。

追踪灌浆:采用充填式灌浆，一般段长为5～6 m，最长≤7 m，岩溶孔腔除外。

3.2 灌浆次序

为保证灌浆质量，要求严格按照灌浆次序施工。

本次灌浆工程主要受汛期影响，为了在汛期前完成本次施工，故本次灌浆先进行4-4'追踪灌浆，再进行2-2'副帷幕灌浆、3-3'主帷幕灌浆，最后进行1-1'副帷幕灌浆。施工时必须按设计说明进行分区、分序、分段进行。

帷幕灌浆高程:主帷幕高程460.0 m、副帷幕高程459.0 m、461.0 m，追踪灌浆高程410.0 ～467.0 m。

根据有关规定帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。

灌浆分两序:Ⅰ为一序灌浆孔，Ⅱ为二序灌浆孔。

施工序次:先导孔→一序孔→二序孔分序逐步加密进行。

先导孔必须按要求进行造孔，5～6 m作一次简易压水，连续三段q＜5Lu方能终孔。

灌浆施工时必须按造孔→冲洗→灌浆→终孔→验收→封孔→造新孔的顺序进行，钻灌完一孔后再造新孔。

根据有关规定:已完成灌浆或正在灌浆的度区，其附近30.0 m以内不得进行爆破作业，如必须进行爆破作业，应采取减震或防震措施，并应征得设计或建设、监理部门同意。若确实需要进行的爆破作业，待爆破作业完成后，对影响部分必须进行重新按原设计灌浆［3］。

3.3 造孔与清洗

3.3.1 造孔

帷幕灌浆和追踪灌浆均采用旋转式钻机，钻头采用金刚石或硬质合金钻头清水钻进，钻孔位置与设计位置偏差≤10 cm，因故变更孔位时，应征得设计同意，实际孔位应有记录，孔深应符合设计要求，终孔直径Φ=91 mm，为垂直孔。冲洗合格后方能进行灌注。全工程灌浆孔为垂直孔，孔底偏差见下表1。

表1 钻孔偏差值允许表

3.3.2 钻孔冲洗

帷幕灌浆和追踪灌浆孔在灌浆前应进行冲洗，冲洗标准以回水中不见悬浮物，孔内沉砂厚度≤0.2 m。冲洗压力为灌浆压力的80%。

在岩溶空腔内堆积较厚黏泥堆积物时，沿帷幕线采用高压水进行切割冲洗，高压水压力≥2.0 MPa，使在黏泥堆积体中切割冲洗处形成契形缺口，灌浆后形成强度较高抗渗性较强的结石塞。

3.4 灌浆

3.4.1 单位耗灰量

帷幕灌浆:基岩0.32 T/m，封孔耗灰0.025 T/m;追踪灌浆:基岩0.4 T/m，封孔耗灰0.025 T/m。遇到特殊情况时可能会增大或减小单位耗灰量，应进行单独计算。

3.4.2 灌注材料

帷幕灌浆采用标号≥425#的普通硅酸盐水泥，用纯水泥浆进行灌注。

追踪灌浆采用标号≥425#的普通硅酸盐水泥及通过直径＜2 mm分筛后的细砂。砂灰比按1∶1充分搅拌后具有高流态、高合易性、高抗渗性的水泥砂浆进行灌注。

水泥细度的要求为通过80 μm方孔筛的筛余量≤5%;71 μm方孔筛的筛余量≤2%。不得使用未到安定期和受潮结块的水泥。

本工程原则上不使用外加剂，如必须使用需征得设计方同意。

3.4.3 浆液变换及水灰比

灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。

1)当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，不得改变水灰比。

2)当某一级浆液的注入量已达300 L以上或灌注时间已达1 h，而灌浆压力和注入率均无改变或不显著时，应改浓一级。

3)当注入率＞30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

灌浆浆液水灰比为2∶1、1∶1、0.8∶1等 3 个比级，其中以1∶1为主要灌浆比级。在溶洞、溶隙、裂隙等地段使用0.8∶1的水灰比级为宜。

4)岩溶空腔灌浆:砂灰比按1∶1充分搅拌后具有高流态、高合易性、高抗渗性的水泥砂浆进行灌注。

5)岩溶空腔内灌注水泥砂浆时必须连续灌注直至达到要求，中途不得以任何理由间歇、停灌。

3.4.4 灌浆结束标准和封孔方法

1)自上而下分段灌注时，在设计压力下，当注入率≤0.4 L/min时，继续灌注60 min，或者 ＞1 L/min时，继续灌注90 min，灌浆可结束。

2)采用自上而下分段灌浆时，灌浆孔封孔应采用“分段压力灌浆封孔法”，封孔必须达到密实、不透水、与灌浆介质形成整体。

4 帷幕与追踪灌浆特殊情况处理

1)灌浆过程中，发现冒浆、漏浆、应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

2)为避免串浆，该工程实行钻灌完一个孔后再开新孔的施工方法。

3)在无地下水流动的灌段灌浆过程中，原则上不使用速凝剂。

4)灌浆栓塞、管线、闸阀、机械、动力等安装好后，灌浆前先灌300～400 L水或5∶1左右的稀浆，以检查灌浆设备安装的完好性及可靠性。

5)已完成灌浆或还在灌浆的地区，其附近30 m以内不得进行爆破作业。必须进行爆破作业，应采取减震和防震措施，并应征得设计或做特殊情况的处理后，方能进行爆破作业。

6)灌浆段注入量大而难以结束时，可选用下列措施处理:①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;②灌注速凝浆液;③灌注混合浆液或膏状浆液。

7)灌浆过程中如回浆变浓，可换用相同水灰比的新浆灌注，若效果不明显，继续灌注30 min，即可结束灌注，也不再进行复灌。

8)灌浆孔段遇特殊情况，无论采用何种措施处理，其复灌前应进行扫孔，复灌后应达到结束条件。

5 结语

综上所述，坨寨电站在进行左坝肩补充灌浆设计中，应该充分考虑各种因素，对灌浆参数进行合理的确定。坨寨左坝肩补充灌浆设计之后，对工程的安全和稳定起到了非常重要的作用。

［1］张本华.关河水库除险加固设计［J］.山西水利，2008(04):45-46.

［2］栾俊亮，罗强，李峙松.帷幕灌浆工程在处理坝肩绕渗中的应用［J］.水利科技与经济，2002(02):67-68.

［3］李涛，郝学军.西山湾水利枢纽左坝肩帷幕灌浆设计与施工［C］//中国水利学会地基与基础工业专业委员会.2004年学术会议论文集:2004水利水电地基与基础工程技术.北京:中国水利学会地基与基础工业专业委员会，2004:90-91.

TV543

B

1007-7596(2014)05-0054-03

2013-11-05

安尊鹏(1975-)，男，土家族，贵州铜仁人，工程师，研究方向为水文及工程地质勘察。