乌东德水电站右岸导流洞深孔全孔不分段固结灌浆生产试验

张东东

(中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，西安 710075)

文章编号：1006—2610(2015)04—0095—04

乌东德水电站右岸导流洞深孔全孔不分段固结灌浆生产试验

张东东

(中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，西安 710075)

乌东德水电站右岸导流洞属大型导流洞群，通过对深孔全孔不分段固结灌浆生产试验，确定了适合乌东德水电站右岸导流洞工程特点的施工工艺,试验区施工质量满足设计要求。

导流洞；固结灌浆；深孔

1 工程概述

乌东德水电站位于云南省禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，右岸隶属云南省昆明市禄劝县，左岸隶属四川省凉山州会东县，是金沙江下游河段4座水电站(乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝)中最上游的梯级电站，乌东德水电站装机容量10 200 MW，多年平均发电量401.1亿kWh，正常蓄水位975 m，相应库容58.63亿m3。枢纽建筑物由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，坝顶高程988.0 m，最大坝高265 m；泄洪建筑物主要由5个表孔、6个中孔及3条泄洪洞组成；引水发电系统采用地下厂房，由左、右两岸各布置6台单机容量850 MW的水轮发电机组组成。

乌东德水电站施工导流采用河床一次拦断全年围堰、隧洞导流的方式，共布置5条导流隧洞，其中左岸布置2条，右岸布置3条，5条导流隧洞总长8 091.5 m。其中，左岸靠地下电站山里侧布置2条导流隧洞，尾段与左岸厂房尾水隧洞结合；右岸靠地下电站山里侧布置3条导流隧洞，其中2条尾段与右岸尾水隧洞结合。

乌东德右岸导流洞为城门洞形，为中国已建水电站中断面和规模最大的导流洞群，其中3、4号导流洞断面为16.5 m×24 m(宽×高)，5号导流洞断面为12 m×16 m(宽×高)。

2 施工部位

导流洞上游段大部分洞段为Ⅳ-2类围岩，为使本次试验具有代表性，结合现场施工条件，确定在4、5号导流洞Ⅳ-2类围岩区边墙及底板部位布置3个试验区，其中4号导流洞导0+218 m～0+227 m边墙试验区灌浆孔数为15个，5号导流洞导0+217 m～0+229 m底板灌浆试验区灌浆孔数为14个，5号导流洞导0+217 m～0+229 m边墙灌浆试验区灌浆孔数为16个。各试验区灌浆孔、抬动监测孔、声波检测孔、检查孔孔位布置见图1。

图1 乌东德水电站右岸导流洞全孔不分段固结灌浆试验孔位布置图

3 施工工艺

3.1 固结灌浆工艺流程

抬动观测孔造孔及安装→固结灌浆孔(Ⅰ、Ⅱ序)造孔→冲洗→压水试验→灌浆→抬动观测→质量检查。

3.2 固结灌浆钻孔施工

(1) 在混凝土浇筑前，根据设计图纸按间排距3 m×3 m梅花形布设预埋管，预埋管为外直径89 mm、壁厚3 mm的钢管，长度为衬砌混凝土厚度。

(2) 固结灌浆采用100B潜孔钻进行造孔，钻孔孔径为76 mm。

(3) 钻孔结束后进行孔深、孔向、孔位的测试，确定已钻孔是否合格，并对已钻孔进行加塞保护。

(4) 对整个钻孔施工过程进行详细记录。

3.3 洗 孔

(1) 所有灌浆孔均进行裂隙冲洗，用导管通入大流量水流，从孔底向孔外的方法冲洗。

(2) 冲洗水压力采用80%的灌浆压力，并不大于1 MPa。

(3) 正在灌浆的孔，以及邻近灌浆结束的灌浆孔附近，间隔时间不到24 h时，不得进行裂隙冲洗。

(4) 灌浆孔裂隙冲洗后立即进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24 h，在灌浆前重新进行冲洗。

3.4 固结灌浆施工方法

(1) 规范要求: 灌浆孔围岩段不大于6 m时，可全孔一次灌浆。根据本工程的施工特点，本次试验采用深孔全孔不分段灌浆方式，具体为：4号导流洞试验区灌浆入岩深度10 m，5号导流洞试验区灌浆入岩深度8 m。

(2) 灌浆压力为0.5～0.8 MPa。

(3) 抬动观测：灌浆试验时每个试验部位设置1个抬动监测孔，孔深同固结灌浆孔孔深，孔径91 mm，灌浆时派专人连续进行观测，若发现千分表数据发生变化，不论大小均应立即降压，灌浆原则上要求在无抬动情况下进行，严格控制灌浆及压水抬动变形累计值不超过200 μm。

(4) 分级升压原则：灌浆初始压力采用0.1 MPa控制，10 min内单位吸浆量均小于10 L/min时可提升0.1 MPa压力继续灌注，以此类推，达到最高限压后不再继续升压。

(5) 固结灌浆水灰比初拟为2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1(重量比)4个比级，开罐水灰比一般为2∶1，灌浆浆液由稀到浓逐级变换，当变浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

(6) 当某一级浆液注入量已达300 L以上，或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，换浓一级水灰比浆液灌注，当注入率大于30 L/min时，根据施工具体情况，可越级变浓。

(7) 固结灌浆在最大设计压力下，当注入率不大于1 L/min时，继续灌注30 min，灌浆即结束，当长时间达不到结束标准时，由各方技术人员共同研究处理措施。

(8) 固结灌浆封孔采用“导管注浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”。

4 常见问题处理

灌浆过程中，发生冒浆、漏浆等情况时，采用表面封堵、降低压力、浓浆灌注等方式处理；当发生孔间串浆情况时，如串浆孔具备灌浆条件，可采取并联、一泵一孔的方式进行灌注；若串浆孔不具备灌浆条件，可将被串浆孔用栓塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、清洗、灌浆；灌浆因故中断时，必须尽可能将中段时间控制在30 min之内，若超过30 min，则立即冲洗灌浆孔重新进行灌浆，若重新灌浆时吸浆量减少或基本不吸浆，则要进行补孔灌浆；当灌浆孔有涌水现象时，应适当增大灌浆压力，且灌浆结束时屏浆时间不少于 1 h。

5 施工资源配置

(1) 灌浆所使用的各项配套设备，包括搅拌机、灌浆泵、灌浆管路及压力表等应相互匹配，各自性能均能满足工作要求。

(2) 灌浆主要采用ZJ400型高速搅拌机制浆，采用SGB6-10型三缸往复式灌浆泵进行灌浆，灌浆管路要求可以承受1.5倍最大灌浆压力。为确保压力读数的准确性，压力计宜安装在孔口位置；灌浆需使用的计量器具，如测斜仪、压力表、流量计、密度计、压力计等应定期进行校验或率定，保证量值准确。

6 灌 浆

由于试验区为Ⅳ-2类围岩，个别地段岩石破碎、卸荷裂隙发育，致使个别灌浆孔塌孔未能全孔一次灌浆，对此，试验采用自上而下分段钻孔、分段灌浆的方法进行固结灌浆施工。比如：4号导边墙试验区的4G07YB-11-19孔、5号导边墙试验区的5G07YB-9-13孔、5G07YB-12-13孔等，采用的就是这种施工方法。本次固结灌浆试验工程量见表1。

表1 固结灌浆试验完成工程量情况表

各试验区的灌浆孔耗灰量及主要技术参数见表2。

表2 固结灌浆试验区单耗统计表

7 检测及试验

7.1 声波检测评定

声波检测一般在灌注结束后14 d进行，工期较紧时可适当提前，此次试验区固结灌浆声波检测在该部位灌浆结束7 d后进行。根据设计要求，Ⅳ-2类围岩灌后检查孔平均波速不低于3 500 m/s，或灌浆后检查孔所有测点波速提高率大于5%～15%(灌前波速Vp前≤2 800 m/s时，取15%；灌前波速2 8003 900 m/s时，对提高率不做要求)。

每个试验区各布置1个声波检测孔，声波检测数据见表3。

根据声波检测数据分析，全孔固结灌浆3个试验区灌后声波值均大于3 500 m/s，检测结果满足设计要求。

表3 声波检测成果表

7.2 压水试验检查

固结灌浆压水试验质量检查在相应部位灌浆结束7 d后进行，检查孔位置由监理工程师根据灌浆成果及钻孔灌浆综合平、剖面图确定，根据规范及设计要求检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%，本试验要求3个试验区各布置1个检查孔，灌浆质量压水试验检查采用单点法，压力一般按80%的灌浆压力且不大于1 MPa。根据设计要求，灌浆结束后，检查孔各孔段透水率不大于5 Lu为合格。单元灌区内压水试验检查的合格率应达到85%以上，其余试验段透水率最大值不超过7.5 Lu，且分布不集中。检查孔压水结果见表4。

表4 全孔不分段固结灌浆压水试验检查孔透水率统计表

根据表4可以看出，本次全孔不分段固结灌浆实验中，3个试验区压水均满足设计要求，灌浆质量合格率100%。

8 结 语

通过3个不同部位试验区的统计数据分析，全孔不分段固结灌浆试验区施工质量满足设计要求，得出试验结论如下：

(1) 3个试验区采用全孔不分段的灌浆方式进行固结灌浆试验，灌浆最大压力0.87 MPa。

(2) 3个试验区施工完成后，各布置了1个检查孔，其中压水检查最大透水率3.68 Lu(5号导边墙试验区)，最小透水率1.64 Lu，试验区透水率均满足设计要求。

(3) 通过声波检测，3个试验区灌后声波均大于3 500 m/s，满足设计要求。

(4) 每个试验区各设置1个抬动观测孔，试验过程中未检测到抬动现象。

[1] DL/T 5148-2012,水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京：中国水利水电出版社,2012.

[2] 中国水利水电第十四工程局.金沙江乌东德水电站右岸导流洞上游段固结灌浆试验大纲[R].昆明：中国水利水电第十四工程局.

[3] 金永才,郑岚.纳子峡水电站大坝固结灌浆生产性试验及成果分析[J].西北水电,2013,(3)：91-94.

Tests on Consolidation Grouting without Sectioning of Deep Holes of Diversion Tunnel

ZHANG Dong-dong

(China Hydro Consulting Engineering Corporation, Northwest Branch, Xi'an 710065,China)

The diversion tunnel on right bank of Wudongde Hydropower Project is of the large-scaled cavern group. Through the tests on consolidation grouting without sectioning of the deep holes, the construction techniques which satisfy the construction features of the right bank diversion tunnel are determined. The construction quality in the test area satisfied the design requirements. Key words:diversion tunnel; consolidation grouting; deep hole

2015-02-12

张东东(1987- )，男，河南省信阳市人，助理工程师，从事水利水电施工与监理工作.

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10.3969/j.issn.1006-2610.2015.04.024