斜卡电站深厚覆盖层水泥化学复合灌浆技术浅谈

唐应鹏

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)



斜卡电站深厚覆盖层水泥化学复合灌浆技术浅谈

唐应鹏

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

覆盖层防渗处理及渗透稳定往往是工程施工的难点和重点，文章通过斜卡水电站深厚覆盖层帷幕灌浆处理工程，阐述了“湿磨细水泥高压灌浆+丙烯酸盐化学灌浆“的复合灌浆技术，经成果分析和质量检测，取得满意的防渗效果。

斜卡水电站 深厚覆盖层 水泥化学复合灌浆

1 工程概况

斜卡水电站位于四川省甘孜州九龙县境内，是九龙河左岸支流踏卡河“一库两级”规划开发方案中的龙头水库电站。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高106.0m，水库总库容8485万m3，其覆盖层防渗及渗透稳定是电站建设的关键技术问题之一。

坝基存在较深的冰水堆积覆盖层，防渗墙下帷幕灌浆多数孔段透水率大而灌入量小，可灌性差，水泥灌浆效果不佳，环氧灌浆材料在低温环境下胶凝时间长，不利于动水条件下施工，而单一采用丙烯酸盐化学灌浆不仅造价高，而且结石强度低。鉴于上述原因，同时考虑对覆盖层的挤压密实作用，经过现场多次试验，最终采用“湿磨细水泥高压灌浆+丙烯酸盐化学灌浆”的复合灌浆方式。

2 深厚覆盖层防渗处理方案

基坑防渗设计为防渗墙+墙下帷幕灌浆，基坑靠右岸侧深厚覆盖层处理方案为：①在常规布置2排辅助帷幕+2排主帷幕的基础上，防渗墙上再增设两排灌浆孔(其中下游排采用主帷幕重新扫孔)，采用“湿磨细水泥+丙烯酸盐”复合灌浆；②复合灌浆完成后，在防渗墙上游增设三排覆盖层灌浆孔，采用纯水泥浆液灌注，以增加幕体厚度。

2.1 复合灌浆

设置两排化灌孔，排距约0.5m，上游排位于混凝土防渗墙中部，孔距1m，进行钻孔埋管至防渗墙底，下游排利用原防渗墙帷幕灌浆孔扫孔后重新灌注，孔距约2m。具体方式为：先用湿磨细水泥浆灌注，灌浆压力2.5MPa，再升增4MPa～5MPa屏浆30min，待凝12h后灌注丙烯酸盐溶液，扫孔后压水试验，透水率q<0.4Lu则进入下一段，q>0.4Lu则继续进行上述复合灌浆，直至透水率q<0.4Lu。

2.2 防渗墙上游新增覆盖层灌浆

在已完帷幕灌浆上游侧再增加三排覆盖层帷幕灌浆，排距为1.2m，孔距1m，采用纯水泥浆分两序灌注，灌浆压力2.0MPa，灌后透水率按≤10Lu控制，帷幕与防渗墙底搭接长度5m，入岩5m，平面上与左右单元斜向搭接，水平搭接段宽度5m。

图1 防渗墙未封闭段布孔剖面示意

经过上述布孔方式，帷幕灌浆上下游两边排达到6.6m，帷幕厚度估算约为7.8m，水力坡降约为7.6%～9.8%。

3 复合灌浆工艺

当钻孔至灌浆孔深时，直接采用湿磨细水泥浆液灌注。水泥灌浆结束后，进行压水试验，在压力1.5MPa，流量≤2L/min时，继续钻进施工，与下一段合并进行化学灌浆，但合并段长不超过10m；在压力1.5MPa，流量>2L/min时，采用化学灌浆。

3.1 湿磨细水泥高压灌浆

在防渗墙及墙下5m采用φ91mm金刚石钻具钻孔，按照孔口封闭法孔下设φ73mm孔口管，注浆待凝48h后进行下一段钻孔。灌浆段长按照5m划分。

湿磨细水泥灌浆采用孔口封闭孔内循环灌浆法，利用钻杆作射浆管下至孔底灌浆，开灌水灰比5∶1，浆液比级5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1，灌浆压力2.5MPa，停止吸浆或吸浆量明显减少后再升至4MPa～5MPa屏浆30min，闭浆待凝12h后灌注丙烯酸盐溶液。

灌浆达不到结束标准时，要待凝复灌。该段水泥单耗达到600kg/m待凝，待凝时间36h以上，复灌直至该段达到灌浆结束标准。在高压屏浆升压过程中，当流量突变或者抬动变形超过100μm时，以流量突变时或抬动时的压力进行屏浆。

3.2 丙烯酸盐化学灌浆工艺

化学灌浆采用孔内卡塞纯压式灌浆，用φ15mm铁管作射浆管下至距孔底不大于50cm处，但须接回浆管至孔口，并安装阀门作为排水管。

化学灌浆采用Ⅰ型、Ⅱ型两种丙烯酸盐材料，根据现场浆液胶凝情况，Ⅱ型浆材胶凝强度超过Ⅰ型胶凝强度1倍以上，故在覆盖层及其它复杂地层选用Ⅱ型丙烯酸盐灌注。

根据压水时的流量及压力配制浆液，压水流量小于10L/min时，选择胶凝时间长(30min～60min)的配比进行配制；流量较大时，先配制胶凝时间短(15min～40min)的浆液，再依据灌浆流量递减情况配制所需胶凝时间的浆液。

灌前压水结束后，先采用风赶水，待回浆管返水呈雾状后结束，立即采用化学浆液赶水，待回浆返原浆后，关闭回浆管阀门，采用纯压式灌注。

当灌浆压力达到2.0MPa，注入率小于2kg/min时，持续灌注6min可结束灌浆。但当灌浆压力达不到2.0MPa，且灌注过程中流压比没有明显变化时，采用限量灌注法，单耗按照150kg/m控制。

化学灌浆施工结束后，扫孔至化学灌浆孔深进行压水试验，在压力1.5MPa，流量≤2L/min时，可不再复灌；流量>2L/min时，必须进行复灌，确保工程质量。

4 成果分析与质量检测

水泥化学复合灌浆完成后，应进行灌后检查孔施工。灌后检查以压水试验为主，结合孔内电视、岩芯及灌浆资料综合评定。深厚覆盖层水泥化学复合灌浆完成工程量及单耗见表1。

表1 复合灌浆单耗统计

灌后检查透水率q≤3.0Lu，合格率100%，满足设计要求。岩芯中可明显见水泥浆液结石、丙烯酸盐浆液结石，浆液在裂隙中填充饱满。

深厚覆盖层水泥化学复合灌浆施工完成后，灌后质量检测满足设计灌后评价标准。岩芯中可见明显水泥浆液结石、丙烯酸盐浆液结石，浆液在裂隙中填充饱满，胶结密实。

防渗墙上游排覆盖层水泥灌浆Ⅰ序孔平均单位注灰量232.59kg/m，Ⅱ序孔平均单位注灰量为208.68kg/m，平均单位注灰量220.79kg/m。灌后压水试验检查，灌后透水率q≤3.0Lu，满足设计防渗要求(≤10Lu)。

5 结语

对于在低温动水条件下的深厚覆盖层，采取湿磨细水泥高压挤密和丙烯酸盐化学灌浆的复合灌浆处理方式，提高了地层防渗性能；再对已形成幕体的上游侧进行普通水泥浆液灌浆，增加了幕体厚度，降低了水力坡降，解决了工程难题，取得满意的灌浆效果。应用该复合灌浆技术解决覆盖层防渗和渗透稳定问题，在国内外未见报道。

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2095-1809(2015)05-0079-02

唐应鹏(1986-)，男，甘肃庆阳人，华北水利水电大学毕业，工程师，从事水利水电施工技术管理工作。