西溪河联补电站引水隧洞缺陷处理固结灌浆施工

罗 庆 松

(中国水电基础局有限公司,天津 301700)

西溪河联补电站引水隧洞缺陷处理固结灌浆施工

罗 庆 松

(中国水电基础局有限公司,天津 301700)

结合西溪河联补水电站引水隧洞工程的地质条件，从灌浆强度指标设计、施工控制标准、工艺流程、质量检查四方面，阐述了水泥浆液固结灌浆施工技术，达到了封闭引水隧洞周边岩体渗水裂隙和通道、增强围岩抗渗性与稳定性的目的。

引水隧洞，固结灌浆，抗渗性

1 概述

西溪河联补水电站是一座以发电为主的引水式电站，为西溪河流域水电规划梯级电站的第三级。西溪河联补水电站位于四川省凉山彝族自治州境内的金沙江支流西溪河上，坝址位于布拖县联补乡附近的西溪河峡谷段，厂址位于西溪河右岸地洛乡境内。工程距西昌市约180 km。电站共装2台65 MW水轮发电机组，总装机130 MW。枢纽建筑物主要由挡水闸坝引水系统、地面厂房及开关站等组成。

由于前期引水隧洞施工中存在缺陷，导致2008年水库蓄水过程8+850附近溶洞位置被水击穿，多处漏水。本次缺陷处理主要内容为8+680～12+270内的固结灌浆、回填灌浆施工。

2 地质条件

引水隧洞沿西溪河右岸布置，隧洞沿线以斜坡地形为主，一般地面高程1 700 m～2 400 m。扯比(4号施工支洞)至厂房段，隧洞穿越河弯地块分水岭，地形呈台阶状。线路最高点位于哈步黑容附近，海拔高程约2 395 m，上覆岩层厚一般在100 m～800 m之间。最低点位于首部拉木沟(高程1 717 m)沟内，最小上覆岩层厚为56 m。

2.1 地层岩性

引水隧洞穿越地层有寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系，上覆第四系松散堆积物。自进口至出口各地层分布情况如下：

1)雷口坡组(T2l)。

白云质灰岩、白云岩夹砂岩和泥页岩。分布于桩号0+000～X0+350 m和2+095 m～3+763 m。

2)铜街子组(T1t)。

含砾砂岩、粉砂岩和泥页岩。分布于桩号X0+350 m～X0+827 m,1+612.30 m～2+095 m及3+763 m～3+874 m。

3)东川组(T1dc)。

泥岩、泥质粉砂岩。分布于桩号X0+827 m～1+612.3 m及3+874 m～4+407.2 m。

4)宣威组(P2x)。

粘土岩、粉砂岩。分布于桩号4+407.2 m～4+466 m。

5)峨眉山组(P2e)。

玄武岩。分布于桩号4+466 m～7+376.8 m。

6)阳新组(P1y)。

灰岩、泥灰岩。分布于桩号7+376.8 m～9+446 m。

7)梁山组(P1l)。

砂岩、炭质页岩、泥岩及煤线等。分布于桩号9+446 m～9+500 m。

8)大路寨组(S2d)。

灰岩、白云岩、页岩、泥质粉砂岩等。分布于桩号9+500 m～9+939.2 m。

9)嘶凤崖组(S1s)。

石英砂岩、白云岩、灰岩等。分布于桩号9+939.2 m～9+987.6 m。

10)黄葛溪组(S1h)。

灰岩、白云岩等。分布于桩号9+987.6 m～12+142 m。

11)龙马溪组(OSl)。

钙泥质页岩、水云母粘土岩、粉砂岩、泥质，夹少量薄层灰岩。分布于桩号12+142 m～12+785 m。

12)宝塔组(O3b)。

生物碎屑粉晶灰岩与水云母粘土岩互层。分布于桩号12+785 m～13+010 m。

13)巧家组(O2q)。

泥砂质灰岩、生物碎屑灰岩、泥岩等。分布于桩号13+010 m～13+237 m。

14)红石崖组(O1h)。

砂岩、粉砂岩、粘土岩。分布于桩号13+237 m～13+554 m。

15)娄山关组(O∈l)。

白云岩、白云质灰岩和石英砂岩。分布于桩号13+554 m～13+970.361 m。

2.2 地质构造

工程区位于一个受南北向断裂控制的构造带内，地质构造发育，构造形迹以近南北向的断裂构造为主，褶皱构造次之。引水隧洞沿线分布的区域性断裂有西溪河断层的分支断层(吞都断层、土沟断层)，西溪河向斜、哈乌背斜则分布于引水系统的首尾部。隧洞沿线规模较大的断层有F1～F9,F211等断层共10条。

3 固结灌浆目的

本次施工的目的是通过系统的、全断面布置的固结灌浆，封闭引水隧洞周边岩体渗水裂隙和通道，增强围岩抗渗性和长期渗透稳定性，从而减免外水内渗，防止引水隧洞围岩发生水力渗透破坏，最大的发挥引水隧洞应有的作用。

4 水泥浆液固结灌浆施工

4.1 灌浆强度设计指标

灌浆后，要求检查孔压水试验透水率小于3 Lu，孔段合格率不少于85%，不合格孔段的渗透系数不超过设计规定的150%且不集中。

4.2 施工控制标准

按设计要求，灌浆施工按环间分序，环内加密原则进行。按Ⅰ序环Ⅰ序孔→Ⅰ序环Ⅱ序孔→Ⅱ序环Ⅰ序孔→Ⅱ序环Ⅱ序孔顺序施工。开灌水灰比为2∶1，浆液比级分为2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1。因固结灌浆孔孔深都在5 m之内，故采取纯压式全孔一次灌注的方式，灌浆压力在2.0 MPa～2.5 MPa之间。

4.3 施工工艺

1)灌浆孔位布置。

按设计要求，灌浆孔采取梅花形分布，灌浆孔环间距分为2.0 m，2.5 m，3.0 m三种，每环有6个孔与8个孔两种布置方式。

2)钻孔方法。

a.本工程施工难点。本工程施工难点主要有三个：施工用水问题，因西溪河水质不满足灌浆施工质量标准，施工隧洞附近没有足够水源，因此本次施工用水只能在隧洞内找水施工，但是水量较小，不能满足大功率钻孔设备施工需要；施工时洞内交叉作业、干扰极大。边顶拱混凝土施工、挂网喷锚施工、灌浆施工同时进行，造成洞内交通中断、施工用电紧张，不能满足施工高峰期大规模上大功率机械设备的需要；施工工期紧，工程量大，造成施工进度压力极大。

b.钻孔施工。开始施工时钻孔设备选用的手风钻和70D型潜孔钻造孔，但由于以上几点困难，施工用水与施工用电不能得到有效保障，造成不能大规模使用这些钻孔设备，故工期开始就得不到有效保证。还有个别洞段较狭窄，只有3 m左右，造成手风钻与70D型潜孔钻两种钻机不能施工此部位5 m的固结灌浆孔。

项目部经过考虑后决定引进KHYD40A，KHYD75A型电动岩石钻，该钻机体积小，使用方便，钻机可适用岩石硬度(普氏硬度系数)f<10的范围，比较适合本工程地质岩性。该钻机特点：钻机可用钻架配合，可水平向前或倾斜向上等任意方向钻孔。采用湿式钻孔水排粉，可改善操作者的劳动条件及延长钻头的使用寿命，钻孔中噪声较小；钻机在作业中，只须操纵手轮，钻机即可自行推进和快速退回，操作方便、简单易学。

更主要的原因是该钻机功率较小，电机额定输出功率分2 kW与3 kW两种，并且用水量不大，因此可以在水源不够与用电紧张的条件下大量使用此钻孔设备，既解决了施工中的难题又满足工期的需要。

KHYD40A,KHYD75A型电动岩石钻机参数见表1。

表1 KHYD40A,KHYD75A型电动岩石钻机参数表

3)灌浆方法。

按照“围、挤、压”的原则施工，先将灌浆区外圈围住，再在中间插孔灌浆挤密，逐序进行。施工顺序为：钻机对中固定→钻进第一段→钻孔冲洗→测量孔深→裂隙冲洗→简易压水→灌浆。在吃浆量大的部位使用了水泥砂浆进行灌注，砂浆的技术要求为：开灌时无回浆或升不起压力灌注砂浆，加砂量为10%。

4)灌浆结束标准。

在规定压力下，当注入率不大于1 L/min时，连续灌注30 min灌浆可以结束。

4.4 质量检查及成果分析

1)质量检查。共完成36个单元的质量检查孔，我部完成的施工范围内的所有单元固结灌浆检查孔由第三方进行施工。共完成压水试验322段，透水率在0.08 Lu～2.84 Lu之间，均小于3 Lu的设计标准。现取4个单元压水试验数据列于表2。

2)成果分析。本工程共完成灌浆孔5 322个，灌浆工程量22 831.65 m，灌浆孔平均单位注灰量为195.451 kg/m，对各孔进行统计分析，其中Ⅰ序孔单位注灰量为245.19 kg/m，Ⅱ序孔单位注灰量142.122 kg/m，固结灌浆注灰率逐序递减，Ⅱ序孔单位注灰量比Ⅰ序孔递减42.035%，合乎灌浆一般规律。

表2 压水试验数据表

5 结语

西溪河联补水电站引水隧洞缺陷处理固结灌浆工程我部完成固结灌浆单元36个，所施工单元全部合格，其中优良单元34个，优良率为91.18%。该电站在引水隧洞缺陷处理完成后2个月 左右进行了单机与双机72 h甩负荷试验，顺利发电。在工程工作面狭窄，工期紧张情况下采取了合适的施工工艺和施工机具，确保了工程的顺利进行，为今后类似工程取得了一些可借鉴的经验。

Xixi river Lianbu hydropower station diversion tunnel defects treated the consolidation grouting construction

Luo Qingsong

(ChinaHydropowerFoundationBureauCo.,Ltd,Tianjin301700,China)

Combining with diversion tunnel engineering geology conditions of Xixi river Lianbu hydropower station,starting from four aspects of grouting strength index design,construction control criteria,technological procedures and quality examination,the paper describes cement slurry consolidation grouting technologies. As a result,it achieves the goals of closing diversion tunnel surrounding rock seepage cracks and channels and strengthening surrounding rock anti-seepage and stability performance as well.

diversion tunnel,consolidation grouting,anti-permeability

2015-10-17

罗庆松(1981- )，男,工程师

1009-6825(2015)36-0183-03

U455.49 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A