JLT二级枢纽工程基础帷幕灌浆试验与分析

苑淑颍

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概述

JLT二级枢纽工程正常蓄水位1 282 m，死水位1 276 m，总库容0.32亿m3，调节库容1 035万m3，装机容量为50 MW，最大坝高68.0 m，坝顶长429 m。为常态混凝土重力坝+沥青混凝土心墙坝混合坝型，坝顶长429 m。

2 试验施工

2.1 施工程序

施工工艺流程：测量布孔→钻灌设备就位→I序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→检查孔。

2.2 抬动观测孔

抬动观测孔深为入岩15 m，在灌浆孔段裂隙冲洗、压水试验及灌浆过程中均进行观测，一般情况下每10 min测一次读数，抬动上升过快时应加密测读，并密切注意动态。

2.3 钻孔

采用XY-2PC型地质回转钻机金刚石或合金钻头，钻机固定在地锚上。灌浆孔开孔孔径φ91 mm，终孔孔径φ56mm，I序孔开孔孔径φ91mm，终孔孔径φ75mm，检查孔孔径φ75mm，钻孔开孔孔位与设计孔位的偏差±10 cm。

2.4 孔口管安装

第一段灌浆结束后安装孔口管：将注浆管下到孔底注入0.5∶1的水泥浆置换孔内稀浆，使孔内充满0.5∶1的水泥浆，再将φ89 mm孔口管下入孔底，校正孔口管方位和倾角固定，待凝24 h后进行第二段钻灌作业。

2.5 钻孔冲洗和裂隙冲洗

钻孔冲洗：用大水流冲洗钻孔，清除岩粉、渣屑，孔底残留物厚度应小于20 cm。

裂隙冲洗：灌浆前用压力水进行裂隙冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，冲洗时间为20 min或回水清净时止。

2.6 压水试验

灌前压水试验结合裂隙冲洗进行，采用单点法压水试验或进行简易压水试验，其中I序孔、检查孔压水采用单点法，其它孔采用简易压水。

单点法压水试验：在稳定压力下，每5 min测读一次压入流量，连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1 L/min时，作为计算岩体透水率q值的计算值。

简易压水试验：在稳定压力下，压水20 min，每5 min测读一次压入流量，取最终值作为计算岩体透水率q值的计算值。

压水试验压力为灌浆压力的80%，当超过1 MPa时，采用1 MPa。

2.7 灌浆

2.7.1 材料及机具

采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥细度要求通过80 μm方孔筛筛余量不得大于5%；灌浆用水抽取河水，水质符合JGJ63-2006的规定。

采用ZJ-400L高速制浆机进行拌制。JQJ-200-2型搅拌桶储浆配浆，黑旋风3SNS型注浆泵灌浆。

2.7.2 灌浆方法

第一段钻孔孔径为φ91 mm，采用橡胶塞阻塞，胶塞卡在结合面以上0.2～0.5 m的混凝土内，孔内循环式灌浆，灌浆结束镶铸孔口管，待凝24 h，第二段以下各段采用孔口封闭法自上而下分段灌浆，灌浆时射浆管距段底不大于50 cm。

第一段深入基岩2.0 m，压力0.4 MPa，第二段段长3.0 m，压力0.8 MPa，第三段段长4.0 m，压力1.0 MPa，第四段段长5.0 m，压力1.2 MPa；第5段以下段均为5 m，压力1.5 MPa；终孔段不大于7 m。

2.7.3 浆液水灰比及变换原则

采用纯水泥浆液灌注，水灰比为5∶1，3∶：1，2∶1，1∶1，0.7∶1，0.5∶1六个比级。开灌水灰比选用5∶1。浆液变换原则如下：

1）当压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不改变水灰比。

2）当某级浆液注入量已达300 L以上或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比。

3）当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。

4）灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，及时向监理汇报批准后，采取相应的处理措施。

2.7.4 灌浆结束条件和封孔

当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1 L/min后，继续灌注30 min，可结束灌浆。

结束灌浆后，采用全孔灌浆封孔法封孔，封孔压力为全孔段平均灌浆压力，水灰比采用0.5∶1浓浆。孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分水泥砂浆人工封填捣实至孔口。

2.8 质量检查

在试验区灌浆结束14 d后，以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、灌浆记录和测试成果等评定其质量，检查孔数量不少于灌浆孔总数的10%。帷幕灌浆质量检查孔采用单点法进行压水试验，设计合格标准为透水率q不在于0.05 L/(min·m·m)，该试验区共布置了1个检查孔，压水11段，经统计最大值为0.045 L/（min·m·m），满足设计要求。

3 试验成果分析

3.1 透水率对比分析

根据透水率对比分析，随孔序递增而总体减少。同时，Ⅰ、Ⅱ序透水率变化不显著，说明Ⅱ序孔灌浆受Ⅰ序孔灌浆影响因素很少，随着Ⅲ序孔的灌浆，灌浆效果突显。透水率符合随孔序递增，平均透水率递减的灌浆规律。说明通过灌浆降低了岩石透水率，提高了防渗能力，表明灌浆效果显著。

3.2 单位注入量对比分析

根据灌浆成果资料统计,单位水泥注入量小于20 kg/m的段次有19段，灌浆长度61.70 m，水泥注入量791.0 kg，分别占总量的15.7%、11.6%和2.5%，根据《大坝基础灌浆》“单位水泥注入量小于20 kg/m者，灌浆效果不显著”的观点，故试验区84.3%的灌浆段起到了显著的作用，灌入水泥97.5%起到了改善岩石结构、提高岩石防渗能力的作用，达到了灌浆的目的。

单位水泥注入量递减情况符合一般灌浆规律，符合随孔序递增，单位水泥注入量递减的灌浆规律，表明前序孔灌浆较好的充填了岩石裂隙，后序孔灌浆进行了补充加强，灌入的水泥起到了改善岩石结构、提高岩石防渗能力的作用，达到了灌浆的目的。

3.3 抬动变形观测分析

这次帷幕灌浆试验施工中最大抬动值为160 μm，小于施工规范中抬动变形观测允许值200 μm，说明这次帷幕灌浆试验压力能适合该工程。

3.4 灌浆水灰比分析

这次帷幕试验5∶1，3∶1，2∶1浆液注入浆量较大，占94.6%，1∶1，0.7∶1浆液注入量较小，占5.4%，说明这些孔段主要由5∶1，3∶1，2∶1三个比级浆液灌注的，主要是微细裂隙为主吸浆。

3.5 灌浆压力分析

灌浆压力小于0.5 MPa时岩石吸浆量不大，灌浆压力在1～1.5 MPa之间，岩石裂隙大量吸浆，水泥注入量占总注入量的59.9%，反映出岩石随灌浆压力增大，浆液注入量随之增大。

3.6 钻孔测斜成果分析

采用KXP-1型测斜仪进行了钻孔测斜工作，每个灌浆试验孔孔深20 m以上每钻进5 m测斜一次，20 m以下每10 m测斜一次，根据测斜资料计算出每个灌浆孔的偏距、偏斜角和方位角。经计算11个试验孔孔底偏距，最小的为0.165 m，最大的为0.454 m。灌浆孔孔底偏距均满足设计和规范要求，这表明帷幕是连续的。

检查孔经计算孔底偏距为0.376 m，满足设计要求。

4 结论及建议

通过试验成果分析及质量检查可知，本次试验采取的施工方法、灌浆工艺、施工参数等符合本工程岩石特性，钻孔灌浆方法、段长、洗孔、压水试验方法、灌浆压力、水灰比等指标符合设计要求,通过灌浆水泥浆液充分堵塞了基岩中的渗水通道，灌入的水泥起到了改善基岩物理性能、提高岩石防渗能力的作用，达到了帷幕灌浆的目的。