斑桃水电站坝基灌浆施工技术措施

李晓明（陕西省地方电力水电有限公司紫阳水电分公司,陕西 紫阳 725300）

斑桃水电站坝基灌浆施工技术措施

李晓明
（陕西省地方电力水电有限公司紫阳水电分公司,陕西 紫阳 725300）

摘 要：斑桃水电站在大坝基础固结、帷幕灌浆工程施工中，采取必要的技术措施，保证了灌浆工程质量，达到了优质工程标准。

关键词：水电站；大坝；灌浆；技术措施

1 概述

紫阳县斑桃水电站为具有周调节性能的混合式电站，工程由大坝、压力引水隧洞、厂房等主要建筑物组成，总装机4200kw，大坝位于汉江二级支流八道河上，控制流域面积193km²，总库容280m³，为浆砌石多园心双曲拱坝，最大坝高43m，坝顶高程560.5m。

坝基固结灌浆与帷幕灌浆是在坝体砌筑至高程523.0m时进行，固结灌浆和帷幕第一段兼做坝基接触灌浆，帷幕灌浆深度要求进入相同不透水层（单位吸水量小于0.03升/分.米.米）5米，共完成固结灌浆88孔，灌浆段长515.90米，帷幕灌浆23孔，灌浆段长386.40米。

2 工程地质概况

坝址区地层岩性主要为古生界O1-2泥质板岩，钙质板岩和夹砂质板岩，岩块厚度大，板理发育，下游广泛分布有沿板理侵入的辉石闪长岩，由于侵入作用，在坝址区特别右坝肩发育一变质程度高，硬度大的蚀变板岩，坝址区为走向NW-SE，倾角较大的单斜构造，节理裂隙发育，多见石英、方解石充填，地下水位约在523.00米左右，工程地质较好。

3 坝基灌浆施工

3.1 钻孔、冲洗

钻孔施工采用XY-IA型钻机，Φ59mm双管单动钻具，金刚石清水钻进，孔位由测量人员采用莱卡全站仪现场施放，位置精确，孔斜均小于1º，终孔后用清水经钻具在孔内循环洗孔，将孔内杂质及岩粉冲洗干净，灌浆前用压力水在孔内循环冲洗，达到冲洗裂隙的目的，为提高效率，高压水冲洗裂隙结合压水试验同时进行。

3.2 简易压水试验

压水试验采用单点法，目的在于了解灌浆段的单位吸水量，判断灌浆段的地层破碎情况，并以此来指导灌浆施工，压水试验使用的压力值为灌浆压力的70～80%，每5分钟测一次注入流量，流量稳定时间为20分钟。

3.3 灌浆

坝基灌浆分帷幕灌浆和固结灌浆两部分，两者在灌浆工艺上基本相同，仅在个别标准上有所区别。

（1）灌浆次序。固结灌浆先施工上、下游两排孔，后施工中间两排孔，施工按两个次序，逐级加密，通过上下游及两坝肩的钻孔灌浆施工，用浆液将整个坝基的四周先围起来，由于四周的裂隙已被封死，因此，在中间灌浆施工时，充分做到使浆液在裂隙中挤密、压实，从而使得坝基中的裂隙完全被水泥充填达到了固结的作用。

帷幕灌浆先施工了4#、12#、20#三个先导孔，并进行了灌浆试验，确定了灌浆参数及工艺，其后的施工按三个次序进行，在同一段上，后序孔较前一序孔晚一个段次施工，有效的防止了串浆。

（2）灌浆方式。施工中根据设计要求，灌浆方式采用自上而下分段，孔内循环式灌浆，即每钻进5～6米后进行灌浆，水泥初凝后再重新扫孔并进行下一段的施工，保证了浆液在孔内处于流动状态，浆液中的水泥不易沉淀，大大减少了埋管事故的发生，避免了沉淀的水泥堵死裂隙。

（3）灌浆压力。一般认为，帷幕灌浆的压力在表层段不宜小于1～1.5倍水头，底部不易小于2～3倍水头（大坝建成后水头以40m计），根据经验公式P=P0+MD计算，P0为初始压力取0.4兆帕，M取0.05，D为岩层厚度，利用计算结果，并通过试验的验证和试用调整，实际施工中，固结灌浆采用0.4兆帕，第四段1.3兆帕，灌浆时采用一次升压法，个别裂隙发育地段分级升压。

（4）灌浆段长。根据规范要求，段长一般控制在5～6米，在单位吸水量小，岩石完整性好的地段，适当加长，最长8米，灌浆时，射浆管距孔底距离不大于0.5米，在进行下一段的灌浆时，止浆塞置放在已灌段的段底以上0.5米，防止漏灌现象的出现。

（5）浆液的配制及变换。浆液的配制采用JP-80型搅拌机制浆，浓度按水灰比（重量比）分为5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个级别。开灌采用5:1，个别吸浆量大的孔段，采用较浓的比级开灌，浆液变换的原则为：

1）灌浆压力不变，注入率持续减小或注入率不变，压力不断升高时，不改变水灰比；

2）某一比级浆液注入超过300升或灌注时间已达一个小时以上，而注入率无显著变化则改浓一级；

3）注入率大于30升/分时，根据情况越级改变浆液浓度。

（6）灌浆结束标准。帷幕灌浆：当注入率小于0.4升/分时，继续注60分钟，或注入率小于1升/分时，继续灌注90分钟即结束。固结灌浆：当注入率小于0.4升/分钟，继续灌注30分钟即可结束。

（7）特殊情况处理。对于施工时发生的串浆现象，如58#、60#孔，采用两孔同时灌浆的做法，当串浆孔为正在钻进的孔时，应停钻并采取堵漏措施，待灌浆完毕后，再冲孔洗孔继续钻进，对于孔口或地表冒浆，采用移动上浆塞和地面封堵的办法处理，由于上述方法运用得当，取得了较好的效果。

（8）封孔。封孔采用机械压浆封孔法，即将止浆塞置于基岩面之上，灌注灰比0.5:1的浓浆，压力0.8兆帕，当注入率不大于1升/分钟时延续60分钟，灌浆结束后闭浆数小时，待孔内水泥沉淀初凝，检查封孔深度，如孔深大于5米则用上述方法继续封孔，如孔深小于5m，则采用人工封孔，即将水泥球投入孔内，用铁管捣实，并计算水泥投入量，确保封孔质量。

4 工程质量评价

灌浆是为了增加坝基强度，防渗和减小扬压力的目的，判断灌浆质量的一个重要标准就是单位吸水量W值得大小，设计要求W值小于0.03升/分.米.米。

4.1 从单位吸水量和单位吸入量来分析

坝基灌浆第一序孔的单位吸水量可以代表岩石的原始渗透性，从第二序孔的施工情况就可以反映出第一序孔的灌浆效果。

经统计，固结灌浆由一序孔到二序孔其单位吸水量平均值由0.042减小至0.024，单位水泥注入量由60.2公斤/米减小至30.4公斤/米，均降低约50%，而单位吸水量小于0.03升/分.米.米的孔段的合格率由69%上升至82%，从上、下游两排孔和中间两排孔的施工情况比较来看，上、下游两排孔的单位吸水量均值为0.074，而中间两排孔的单位吸水量均值为0.012，降低了84%，单位水泥注入量由96.9公斤/米，降至10.76公斤/米，表明灌浆效果是显著的。

帷幕灌浆随着孔序的增加，统计结果也反映出了单位吸水量降低，单位水泥注入量减少，合格段的合格率增加的规律，说明随着灌浆的进行，岩石中的节理，裂隙逐渐被充填，其渗透性变差，从而起到了防渗的作用。

4.2 从检查孔的结果来分析

固结灌浆在全坝基面均布抽检四孔，W值最大为0.012，最小为0.0028，帷幕灌浆均布抽检三孔，W值最大为0.003，最小为0.0026，均满足设计要求的0.03升/分.米.米。

从以上分析来看，说明灌浆的效果是显著的，质量是优良的，但是应指出，由于该地区岩性、构造等因素，岩石中的裂隙发育呈较大的不均匀性，因此，在局部地段出现了与理论上的规律不一致的现象。如个别后序孔的吸浆量大于前一序孔，单位吸水量小而吸浆量却较大等，经现场分析，都属于正常。

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