唐家山堰塞湖泄洪洞工程进口闸室岩埂围堰帷幕灌浆

唐明洪

摘 要：唐家山堰塞湖泄洪洞工程布置在堰塞坝上游左岸，由进口闸室、洞身段、消力池及出口明渠组成。在进口闸室施工中预留一定厚度的岩体形成岩埂经帷幕灌浆处理后作为临时围堰挡水。整个工程区处于龙门山褶皱带，进口闸室段岩层节理裂缝发育，褶皱断裂较多，岩体破碎，透水性强。岩埂帷幕灌浆帷幕采用双排、直线悬挂式布置，间排距1.5m。施工顺序采用分序钻灌逐渐加密的原则，灌浆采用孔口封闭，自上而下分段循环灌浆的方法施工。岩埂与闸室边墙接触部位，进行加强帷幕灌浆和固结灌浆处理并沿顺河方向各向上下游侧延伸15m。

关键词：唐家山堰塞湖泄洪洞工程；进口闸室；岩埂；帷幕灌浆

1 进口闸室段工程地质特性

唐家山堰塞湖泄洪洞工程位于四川北川县，布置在堰塞体上游左岸，由进口闸室、洞身段、消力池及出口明渠组成。整个工程处于龙门山褶皱带，岩层节理裂缝发育、岩体破碎、透水性强。进口闸室边坡基岩多裸露，多弱风化，地形坡度40°～55°，岩层倾向坡外，为顺向坡，对洞脸边坡稳定不利；岩层褶皱断裂较多，节理裂隙发育，易相互切割产生不稳定块体；围岩类别以V类为主，岩体破碎，岩体迎水面裂隙非常发育，透水性强，施工中应采取防透水处理措施。

2 帷幕灌浆设计

2.1 帷幕灌浆布置、孔距和孔深

岩埂帷幕采用双排、直线悬挂式布置，间排距1.5m，呈梅花型布置。在进口712～717.00m高程起开挖形成4个台阶式钻灌平台，平台宽度4～5m，灌浆孔尽量布置于靠山侧，确保孔位上游侧有一定岩石厚度；岩埂与闸室边墙接触部位，进行扇形分布加强帷幕灌浆和固结灌浆处理并沿顺河方向各向上下游侧延伸15m。

灌浆孔孔深应深入相对隔水层（q≤5Lu）下3m，由于无详细地质勘测资料，暂按孔深15m设计预钻，后根据先导孔的钻孔取芯及压水试验成果分析地质条件，调整孔深为20m。

2.2 钻灌顺序及灌浆方法

帷幕灌浆施工顺序采用分序钻灌逐渐加密的原则，先施工下游排，后施工上游排，每排孔分二序钻灌。至于岩埂与闸室边墙接触部位加强帷幕灌浆和固结灌浆孔施工则分二序钻灌。

由于本工程岩层破碎，帷幕灌浆采用孔口封闭，自上而下分段循环灌浆的方法施工。其施工程序如下：钻孔→冲洗→简易压水试验→灌浆→下一段施工，灌毕后采用全段压力灌浆封孔。

2.3 帷幕灌浆段长度与灌浆压力

灌浆的段长与灌浆压力，不同的序别和段次，灌浆段长和灌浆压力有所区别，各段次段长的压力见表1。

3 帷幕灌浆施工

3.1 钻孔

采用岩芯回转钻机配合金刚石钻头钻进。开始钻前用水平尺、罗盘仪校正钻机，确保孔向的精度（帷幕灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10cm），并将钻机牢固定位于槽口板上。孔段钻终后采用KXP-1型测斜仪检测孔斜，根据测试结果随时采取纠偏措施，严格控制钻孔偏斜率在允许范围内。

因故变更孔位时，征得设计同意。实际孔位有记录；孔深符合设计规定，孔径Φ76mm，钻孔孔壁平直完整。钻灌浆孔时对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。

钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，先进行灌浆处理，而后继续钻进。如发现集中漏水，首先查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后再行钻进。钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均堵盖、妥加保护。

3.2 钻孔冲洗与灌前压水试验

对灌浆孔在灌浆前进行钻孔冲洗和裂隙冲洗，以提高灌浆效果。成孔后采用导管通入压力水流从孔底向孔外冲洗的方法冲洗孔壁，冲洗至回水清净，并延续10min为止。孔内残存的沉积物厚度均未超过20cm。冲洗压力为0.2MPa，冲孔后采用单点法进行压水试验（单点法压水试验按DL/T5148-2001附录A执行）测得透水率，压水压力为0.24MPa。

3.3 灌浆

3.3.1 灌浆材料

灌浆所采用的水泥为P.O42.5的普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%（重量计）。水泥必须符合质量标准保持新鲜，受潮结块者不得使用，水泥在使用前要经检验合格后才能使用。必须注意不得在同一灌浆段中使用不同厂家或不同标号的水泥。灌浆过程中根据吃浆量的大小适当加入速凝剂、粘土或细砂。

3.3.2 制浆方法

虽帷幕灌浆采用分段分序的施工特点，但施工工作面小且较集中，故采用集中制浆法，给各灌浆机组配备一套灌浆设备。水泥浆制备后尽快使用，四小时后的剩余浆废弃。

3.3.3 灌浆方法及灌浆段长

采用孔口封闭灌浆法分段施灌，帷幕灌浆应优先采用循环式，射浆管距孔底30cm。

灌浆段长：接触段在岩石中的长度1.8m，以下灌浆段长度宜采用5m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于8m。

孔口管必须镶铸牢实，埋入岩石深度1.5m。

灌浆过程中应经常转动和上下活动灌浆管，回浆管宜有15L/min以上的回浆量，以防灌浆管在孔内被水泥浆凝住。

3.3.4 灌浆压力

灌浆压力为孔底段采用0.3Mpa，孔顶段采用0.1Mpa，均不得抬动岩体。灌浆开始后，在保证有回浆的前提下，尽快升至设计灌浆压力。其整个过程均在设计压力下完成，灌浆过程均有专人看守压力表，并有专人掌握制浆情况。

3.3.5 浆液浓度的选用与变换

按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）执行，本工程灌浆浓度为5个比级，即水灰比为3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1。变换灌浆浓度的原则是，各段的初始灌浆浓度均为3：1。灌浆时，当压力保持不变，吸浆量均匀减少；或吸浆量不变，压力均匀升高时，可继续灌注，不得改变水灰比。当某一比级浆液灌入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，而灌浆压力及吸浆量改变不明显时，根据施工具体情况可改浓一级灌注。当灌入量大于30L/min，可视具体情况越级变浓。endprint

灌浆过程中，发现被灌浆液变浓，测定浆液比重与原配浆液比重并详细记录，同时查明原因，随时调整。

已使用最大浓渡的浆液灌注时，吸浆量还很大，采用低压慢灌，间歇灌浆或加砂等方法。灌浆中发生串浆，被串孔与施灌孔同时灌注。

3.3.6 灌浆结束标准及封孔

灌浆的结束条件：在该灌浆段最大设计压力下，注入率为0.8L/min时，延续灌注时间40min。

灌浆结束后，封孔采用全孔灌浆封孔法，其孔口压力为0.1Mpa。封孔要作记录备查。

3.3.7 特殊技术处理措施

（1）冒浆及大漏量孔段的灌注

灌浆过程中大漏量孔段（注入率大于50L/min者）较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到进口闸室边墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要先采取间歇灌浆2～3次形成盖重（每次停歇10h），增加岩体稳定性；然后采用水泥浆加22%的粘土施灌，减少浆液扩散。

（2）吸浆量特别大的孔段采用控制灌浆技术

灌浆时由于架空段和不返泥浆段的耗浆量大，灌浆一般难以结束，采取如下措施：a.灌浆过程中出现吸浆量特别大时，优先采用无压、低压（灌浆压力为0.1Mpa）、浓浆（0.5：1的浓浆）、限流（限制吸浆率为5L/min）、间歇灌浆（每次灌入380Kg/m，以停歇4h）方法；b.按上述第⑴条原则操作，若浆液注入量累计达2000L后，仍不能回浆或升压力时，采用机械灌注水泥砂浆（30%的细砂），直至结束；c.水泥砂浆灌注难以结束时，采用掺1%水玻璃的办法灌注直至不进浆结束。

（3）不良地质条件

适当增加帷幕的排数，局部结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理。在岩层节理裂缝发育，褶皱断裂较多，岩体破碎，透水性强等地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，在主帷幕处适当增加帷幕的排数，局部地方结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理，以防止地质条件原因和孔斜对灌浆质量产生不良影响。

（4）钻孔偏斜影响

适当提高灌浆压力。在孔底段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。

4 帷幕灌浆质量与效果评价

4.1 灌浆前后岩埂岩石透水率比较

根据岩埂帷幕灌浆前Ⅰ序孔的100多段压水试验成果表明所有上部孔段强风化岩石的透水率普遍偏大，>10Lu以上者达80多段，其透水率多为75Lu～350Lu，最大达1107.7Lu。其下部孔段岩石透水率为45.0Lu～65Lu，最大达295.79Lu。

经帷幕灌浆后，据6个检查孔30余段压水试验结果，≤5Lu者，占90%以上，压水试验检查全部合格。

4.2 预计岩埂渗漏水量与实际渗漏水量比较

预计围堰岩埂体透水量特别大可能达到200～300m3/h。岩埂围堰通过帷幕灌浆处理后，在湖面水位12m以下渗水量相当小。在防渗面积为200m2基坑中仅用一台30m3/h的水泵即可满足基坑抽水，达到了超乎预期的防渗效果，确保了闸室水下开挖的顺利进行。

4.3 各序次孔单位耗灰量及耗灰比

对各段单位耗灰量按序次统计结果表明，同排帷幕中Ⅱ序孔平均注入量明显比Ⅰ序孔平均注入量显著下降，上游排帷幕灌浆孔平均注入量明显比下游排帷幕灌浆孔平均注入量大；而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。另特殊孔段采取相应的技术措施后，一方面达到了预期的防渗效果，另一方面控制了耗灰量，平均耗灰量为295.35Kg/m。

5 结束语

5.1 施工过程中，科学性地运用各种灌浆技术方法，通过对钻孔、灌浆技术参数，灌浆材料、浆液配比、灌浆过程中特殊情况的处理等多项技术与工艺进行了较多的应用和实践，较好地处置和解决了在岩层节理裂隙发育、褶皱断裂较多、岩体破碎，透水性强的地质情况下的防渗问题和稳定问题。

5.2 唐家山堰塞湖泄洪洞工程进口围堰岩埂帷幕灌浆工程，设计合理，施工质量控制科学，防渗效果明显超出预期，确保了闸室在湖水位12m深以下的水下开挖和浇筑工作。并取得一定成功经验，为今后解决类似工程问题积累了宝贵的施工经验。

5.3 经业主、监理单位评定为优质分部工程。进水口围堰岩埂帷幕灌浆的施工质量得到了四川省水利厅、绵阳市水务局有关专家的充分肯定。endprint

灌浆过程中，发现被灌浆液变浓，测定浆液比重与原配浆液比重并详细记录，同时查明原因，随时调整。

已使用最大浓渡的浆液灌注时，吸浆量还很大，采用低压慢灌，间歇灌浆或加砂等方法。灌浆中发生串浆，被串孔与施灌孔同时灌注。

3.3.6 灌浆结束标准及封孔

灌浆的结束条件：在该灌浆段最大设计压力下，注入率为0.8L/min时，延续灌注时间40min。

灌浆结束后，封孔采用全孔灌浆封孔法，其孔口压力为0.1Mpa。封孔要作记录备查。

3.3.7 特殊技术处理措施

（1）冒浆及大漏量孔段的灌注

灌浆过程中大漏量孔段（注入率大于50L/min者）较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到进口闸室边墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要先采取间歇灌浆2～3次形成盖重（每次停歇10h），增加岩体稳定性；然后采用水泥浆加22%的粘土施灌，减少浆液扩散。

（2）吸浆量特别大的孔段采用控制灌浆技术

灌浆时由于架空段和不返泥浆段的耗浆量大，灌浆一般难以结束，采取如下措施：a.灌浆过程中出现吸浆量特别大时，优先采用无压、低压（灌浆压力为0.1Mpa）、浓浆（0.5：1的浓浆）、限流（限制吸浆率为5L/min）、间歇灌浆（每次灌入380Kg/m，以停歇4h）方法；b.按上述第⑴条原则操作，若浆液注入量累计达2000L后，仍不能回浆或升压力时，采用机械灌注水泥砂浆（30%的细砂），直至结束；c.水泥砂浆灌注难以结束时，采用掺1%水玻璃的办法灌注直至不进浆结束。

（3）不良地质条件

适当增加帷幕的排数，局部结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理。在岩层节理裂缝发育，褶皱断裂较多，岩体破碎，透水性强等地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，在主帷幕处适当增加帷幕的排数，局部地方结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理，以防止地质条件原因和孔斜对灌浆质量产生不良影响。

（4）钻孔偏斜影响

适当提高灌浆压力。在孔底段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。

4 帷幕灌浆质量与效果评价

4.1 灌浆前后岩埂岩石透水率比较

根据岩埂帷幕灌浆前Ⅰ序孔的100多段压水试验成果表明所有上部孔段强风化岩石的透水率普遍偏大，>10Lu以上者达80多段，其透水率多为75Lu～350Lu，最大达1107.7Lu。其下部孔段岩石透水率为45.0Lu～65Lu，最大达295.79Lu。

经帷幕灌浆后，据6个检查孔30余段压水试验结果，≤5Lu者，占90%以上，压水试验检查全部合格。

4.2 预计岩埂渗漏水量与实际渗漏水量比较

预计围堰岩埂体透水量特别大可能达到200～300m3/h。岩埂围堰通过帷幕灌浆处理后，在湖面水位12m以下渗水量相当小。在防渗面积为200m2基坑中仅用一台30m3/h的水泵即可满足基坑抽水，达到了超乎预期的防渗效果，确保了闸室水下开挖的顺利进行。

4.3 各序次孔单位耗灰量及耗灰比

对各段单位耗灰量按序次统计结果表明，同排帷幕中Ⅱ序孔平均注入量明显比Ⅰ序孔平均注入量显著下降，上游排帷幕灌浆孔平均注入量明显比下游排帷幕灌浆孔平均注入量大；而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。另特殊孔段采取相应的技术措施后，一方面达到了预期的防渗效果，另一方面控制了耗灰量，平均耗灰量为295.35Kg/m。

5 结束语

5.1 施工过程中，科学性地运用各种灌浆技术方法，通过对钻孔、灌浆技术参数，灌浆材料、浆液配比、灌浆过程中特殊情况的处理等多项技术与工艺进行了较多的应用和实践，较好地处置和解决了在岩层节理裂隙发育、褶皱断裂较多、岩体破碎，透水性强的地质情况下的防渗问题和稳定问题。

5.2 唐家山堰塞湖泄洪洞工程进口围堰岩埂帷幕灌浆工程，设计合理，施工质量控制科学，防渗效果明显超出预期，确保了闸室在湖水位12m深以下的水下开挖和浇筑工作。并取得一定成功经验，为今后解决类似工程问题积累了宝贵的施工经验。

5.3 经业主、监理单位评定为优质分部工程。进水口围堰岩埂帷幕灌浆的施工质量得到了四川省水利厅、绵阳市水务局有关专家的充分肯定。endprint

灌浆过程中，发现被灌浆液变浓，测定浆液比重与原配浆液比重并详细记录，同时查明原因，随时调整。

已使用最大浓渡的浆液灌注时，吸浆量还很大，采用低压慢灌，间歇灌浆或加砂等方法。灌浆中发生串浆，被串孔与施灌孔同时灌注。

3.3.6 灌浆结束标准及封孔

灌浆的结束条件：在该灌浆段最大设计压力下，注入率为0.8L/min时，延续灌注时间40min。

灌浆结束后，封孔采用全孔灌浆封孔法，其孔口压力为0.1Mpa。封孔要作记录备查。

3.3.7 特殊技术处理措施

（1）冒浆及大漏量孔段的灌注

灌浆过程中大漏量孔段（注入率大于50L/min者）较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到进口闸室边墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要先采取间歇灌浆2～3次形成盖重（每次停歇10h），增加岩体稳定性；然后采用水泥浆加22%的粘土施灌，减少浆液扩散。

（2）吸浆量特别大的孔段采用控制灌浆技术

灌浆时由于架空段和不返泥浆段的耗浆量大，灌浆一般难以结束，采取如下措施：a.灌浆过程中出现吸浆量特别大时，优先采用无压、低压（灌浆压力为0.1Mpa）、浓浆（0.5：1的浓浆）、限流（限制吸浆率为5L/min）、间歇灌浆（每次灌入380Kg/m，以停歇4h）方法；b.按上述第⑴条原则操作，若浆液注入量累计达2000L后，仍不能回浆或升压力时，采用机械灌注水泥砂浆（30%的细砂），直至结束；c.水泥砂浆灌注难以结束时，采用掺1%水玻璃的办法灌注直至不进浆结束。

（3）不良地质条件

适当增加帷幕的排数，局部结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理。在岩层节理裂缝发育，褶皱断裂较多，岩体破碎，透水性强等地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，在主帷幕处适当增加帷幕的排数，局部地方结合加强帷幕灌浆和固结灌浆处理，以防止地质条件原因和孔斜对灌浆质量产生不良影响。

（4）钻孔偏斜影响

适当提高灌浆压力。在孔底段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。

4 帷幕灌浆质量与效果评价

4.1 灌浆前后岩埂岩石透水率比较

根据岩埂帷幕灌浆前Ⅰ序孔的100多段压水试验成果表明所有上部孔段强风化岩石的透水率普遍偏大，>10Lu以上者达80多段，其透水率多为75Lu～350Lu，最大达1107.7Lu。其下部孔段岩石透水率为45.0Lu～65Lu，最大达295.79Lu。

经帷幕灌浆后，据6个检查孔30余段压水试验结果，≤5Lu者，占90%以上，压水试验检查全部合格。

4.2 预计岩埂渗漏水量与实际渗漏水量比较

预计围堰岩埂体透水量特别大可能达到200～300m3/h。岩埂围堰通过帷幕灌浆处理后，在湖面水位12m以下渗水量相当小。在防渗面积为200m2基坑中仅用一台30m3/h的水泵即可满足基坑抽水，达到了超乎预期的防渗效果，确保了闸室水下开挖的顺利进行。

4.3 各序次孔单位耗灰量及耗灰比

对各段单位耗灰量按序次统计结果表明，同排帷幕中Ⅱ序孔平均注入量明显比Ⅰ序孔平均注入量显著下降，上游排帷幕灌浆孔平均注入量明显比下游排帷幕灌浆孔平均注入量大；而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。另特殊孔段采取相应的技术措施后，一方面达到了预期的防渗效果，另一方面控制了耗灰量，平均耗灰量为295.35Kg/m。

5 结束语

5.1 施工过程中，科学性地运用各种灌浆技术方法，通过对钻孔、灌浆技术参数，灌浆材料、浆液配比、灌浆过程中特殊情况的处理等多项技术与工艺进行了较多的应用和实践，较好地处置和解决了在岩层节理裂隙发育、褶皱断裂较多、岩体破碎，透水性强的地质情况下的防渗问题和稳定问题。

5.2 唐家山堰塞湖泄洪洞工程进口围堰岩埂帷幕灌浆工程，设计合理，施工质量控制科学，防渗效果明显超出预期，确保了闸室在湖水位12m深以下的水下开挖和浇筑工作。并取得一定成功经验，为今后解决类似工程问题积累了宝贵的施工经验。

5.3 经业主、监理单位评定为优质分部工程。进水口围堰岩埂帷幕灌浆的施工质量得到了四川省水利厅、绵阳市水务局有关专家的充分肯定。endprint