高渗透压力条件下浅层灌浆施工工艺探讨

殷 国 权

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川 成都 611130)

高渗透压力条件下浅层灌浆施工工艺探讨

殷 国 权

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川 成都 611130)

基础处理工程中的浅层灌浆因受施工工艺的限制，在进行无盖重灌浆时存在施工盲区，进行有盖重灌浆时容易发生有害抬动破坏。锦屏一级水电站水头高度达300m，锦屏二级水电站最大埋深为2 525m，渗透压力较高。在锦屏一、二级水电站施工过程中，通过不断总结和改进机具、灌浆材料、施工工艺方法，使高渗透压力条件下浅层灌浆施工这一难题得到了有效的解决。介绍了所采用的施工工艺和取得的效果。

高渗透压力；浅层；灌浆；施工工艺；探讨；锦屏一、二级水电站

1 概 述

锦屏一、二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，系雅砻江卡拉至江口河段五级开发的第一、二座梯级电站。电站工程地质条件复杂，基础处理工程量为国内类似工程之最。施工过程中，孔口段0～5m灌浆后出现声波不满足检测标准的孔段较多。项目部经过不断尝试和总结，对灌浆采用的机具、灌浆材料、施工工艺方法进行了改进，使声波检测在后期的施工中合格率不断提高。

笔者介绍了所采用的施工工艺。

2 高渗透压力条件下浅层灌浆施工工艺

2.1 坝基固结灌浆孔口段施工

锦屏一级水电站坝基固结灌浆施工先进行的是无盖重灌浆，后进行的是孔口段0～5m加强灌浆，陡坡坝段进行的是引管灌浆。

(1)无盖重灌浆。

灌浆压力小，灌浆处理后较处理前改善不大。普通的灌浆塞长度为1.2～1.5m,灌浆过程中在0～1.5m范围内会出现盲区。锦屏一级水电站坝基固结灌浆9～11#坝段灌后的检查结果中的孔口段声波不合格情况见表1。

表1 孔口段声波不合格情况表

项目部对于不合格检查孔均采用了以不合格检查孔为中心、按9m×9m为一个单元布置补强灌浆孔的原则进行补强灌浆处理，经过补强灌浆后，不合格孔均满足设计要求。补强灌浆典型布置情况见图1。

图1 补强灌浆典型布置图

(2)有盖重灌浆。

在河床坝段，固结灌浆完成后，根据混凝土间歇期进行了有盖重固结灌浆。若灌浆塞卡在混凝土与基岩接触面以下，则混凝土与基岩接触面灌浆效果不能得到保证；若灌浆塞卡在混凝土与基岩接触面以上，虽然混凝土与基岩接触面灌浆效果能够得到保证，但在高压力作用下极易发生有害抬动破坏。

(3)引管固结灌浆。

在陡坡坝段，固结灌浆完成后，根据混凝土间歇期进行了引管固结灌浆。采用“单管单引”时，灌浆采用纯压式；采用“双管双引”时，灌浆采用循环式。两种灌浆布置型式见图2、3。

图2 单管单引布置图

采用“单管单引”的引管布置和灌浆方式不利于渗水、稀浆的排除，对灌浆孔封孔质量有影响，而且普通水泥的单耗量极小、可灌性较差。考虑到坝基浅表0～5m是拱坝的重要持力层，同时0～5m引管固结灌浆还兼做大坝与基岩面侧的接触灌浆，因此而将其调整为“双管双引”的布置方式，同时采用湿磨细水泥进行灌注施工。

图3 双管双引布置图

从灌浆效果看，“双管双引” 的引管布置和灌浆方式的单位耗灰量大于“单管单引”的方式，能够保证灌浆孔的封孔质量。

2.2 深孔帷幕灌浆中的孔口段施工

从锦屏一级水电站已施工的部分坝段灌后声波成果可以看出，受灌浆方式和灌浆压力影响，孔口段5m范围内灌后的声波测试成果多数不能满足设计要求。

对于孔口段0～5m以及接触段灌浆，采用常规卡塞灌浆存在的缺陷表现为：①普通的灌浆塞长度为1.2～1.5m,灌浆过程中，在0～1.5m范围内会出现盲区；②灌浆压力小，灌浆处理后较处理前改善不大；③灌浆塞卡在混凝土与基岩接触面以下时，混凝土与基岩接触面灌浆效果不能得到保证；④灌浆塞卡在混凝土与基岩接触面以上时，虽然混凝土与基岩接触面灌浆效果能够得到保证，但在高压力作用下极易发生有害抬动破坏。

经过认真进行分析和总结，项目部在工艺上做了一定的改进：①将孔口段0～5m改用胶球塞(加工成4个胶球，长度为50cm左右)，可以减小盲区的范围；②接触段钻机定位加固→0～2m钻孔→裂隙冲洗及压水试验→孔口段灌浆→2～5m钻孔→裂隙冲洗及压水试验→第二段灌浆→待凝→扩孔→镶铸孔口管。孔口段灌浆施工工艺流程见图4。对于接触段灌浆，有的专家认为阻塞位置在混凝土面以下10～20cm时，在压力的作用下即可满足设计要求。

由于水电站帷幕灌浆孔口段要求100%合格，因此，该工艺在后期帷幕灌浆中得到了应用及推广，并进行了更深入的总结。

3 引水隧洞松动圈防渗固结灌浆施工

锦屏二级水电站水工隧洞高压固结灌浆的目的是加固隧洞围岩、封闭隧洞周边岩体裂隙，提高隧洞围岩的整体性和抗变形能力，增强围岩的抗渗能力。引水隧洞高压固结灌浆的目的是通过灌浆在周边形成一定深度的灌浆加固圈，使其成为隧洞承载和防渗阻水的主要结构。为了减少作用在引水隧洞内侧衬砌结构上的外水压力和渗透梯度，防渗高压固结灌浆利用在渗透水压力作用下结构渗透系数与所受渗透压力成反比的渗流力学基本原理，通过合理的围岩固结灌浆设计，实现了隧洞外层围岩固结灌浆圈渗透系数较小，相应承担的外水渗透压力大；内层固结灌浆圈渗透系数较大，相应承担的外水渗透压力小，即达到了隧洞围岩渗透系数由外到内逐层递增，渗透水压力由外到内逐层递减的效果，使围岩固结灌浆圈成为承载高外水压力的主要结构。

a—第一段钻进；b、c—第一段灌浆；d—第二段钻孔；e—第二段灌浆图4 孔口段灌浆及孔口管安装施工工艺流程图

防渗固结灌浆均为松动圈的浅孔固结灌浆，基本孔深主要为6m，灌浆压力要求达到6MPa，灌浆的防渗标准为1Lu，采用固结灌浆工艺，要求达到帷幕灌浆的防渗标准。因此，采取何种有效的措施保障固结灌浆在满足围岩加固和防渗质量要求的条件下按期完成是该工程的重点之一。

在工程施工过程中，经过大量试验，完成了循环式机械塞的改进设计(图5)，经过在锦屏二级水电站1#、2#引水隧洞使用循环式机械塞并予以全面推广，在满足质量要求的同时，降低了施工成本，节省了辅助时间，提高了施工效率，加快了施工进度，受到了监理、业主及设计单位的一致好评。

1.浆管接头螺栓；2.快速接头；3.螺纹螺栓；4.三通管；5.螺栓管；6.加力螺帽；7.传力轴承；8.外管；9.撞压平衡板；10膨胀胶球；11.固定螺帽；12.内管；13.传力支架图5 改进型循环式机械塞示意图

改进型循环式机械塞所使用的材料均为常规材料，易采购，单套塞包括圆管形胶球塞(5个)、传力支架(3个)、挤压平衡板(9块)、推力轴承(1个)、加力螺帽(1个)、固定螺帽(1个)、三通(1个)、进回浆管转换器(1个)、进浆管(1根)、回浆管(1根)。

由于采用了改进型循环式机械塞灌浆工艺，无需加工预埋钢管和孔口封闭的钢材，减少了气囊塞的购买数量，大大节省了人力、财力，节省施工成本约1 200万元，同时避免了孔口封闭灌浆法工艺的待凝等工序，节约了工期，提高了钻灌工效，提前完成了锦屏二级水电站东端1#、2#引水隧洞的施工任务。

4 结 语

在锦屏一、二级水电站固结灌浆施工过程中，通过改进施工工艺、灌浆设备，提高了高渗透压力条件下浅孔灌浆的合格率。无盖重补强工艺、有盖重阻塞工艺、陡坡坝段“双管双引”循环灌浆工艺、引水隧洞改进型循环式机械塞灌浆工艺经过在锦屏工程中的大量实践已经比较成熟，在今后类似工程中具有较高的推广应用价值。

(责任编辑：李燕辉)

2016-09-09

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1001-2184(2017)01-0105-03

殷国权(1978-)，男，四川成都人，副总经理兼项目经理，高级工程师，学士，从事水利水电、铁路工程施工技术与管理工作.