化学灌浆结合高压旋喷灌浆技术在围堰防渗中的应用

，思波，

(中国水利水电第十工程局有限公司，成都，610072)

1　工程概况

1.1　工程概述

博瓦水电站位于四川省凉山州木里县境内，为水洛河干流额斯捷可河段一库十一级中的第八个梯级电站。该电站上、下游分别与新藏电站和宁朗电站衔接，工程的主要任务为发电，采用引水式开发。经左岸长约14.2km的有压隧洞，引水至下博瓦沟沟口上游约900m处山体内建地下厂房发电。电站装机容量3×56MW，首部拦、蓄水建筑物为闸(坝)，最大闸(坝)高27m，正常蓄水位2001.00m以下水库库容113.0万m3，调节库容24.1万m3。

1.2　工程地质分析

(1)围堰实际覆盖层埋深比招标地质中覆盖层埋深还深，招标图纸(QY75ZB-CⅠ-(13))中基覆分界高程在1976.5m，现场实际覆盖层埋深最低高程1964.4m(GP-19相差+12.5m)，平均埋深高程1968.1m(相差+8.4m)；

(2)围堰区域地层分布广泛的孤石、块石、漂卵砾石，颗粒级配不均，架空严重，形成通道；

(3)上游围堰紧临导流洞口，过水量大且急，堰体地下水头大，另河道两侧山体陡峭、窄，二者进一步增大了堰体地下潜流的流量和流速；

(4)河床覆盖层大多被采金取走，近两年洪水将采金弃渣及上游河床覆盖层一并冲入采金坑，并淤满金坑。河床覆盖层结构松散，透水性强，且分选性差。采金过程中原始河床原有地层被破坏，导致砂石级配不均匀，进一步加剧了围堰区域原始地层细小颗粒的流失，导致架空现象更加严重；

(5)地下水主要为第四系松散堆积层孔隙潜水、基岩裂隙水。孔隙潜水赋存于松散堆积层中，基岩裂隙水主要分布于两岸基岩裂隙中。由于河谷深切，两岸谷坡较陡，地下水排泄条件好，水力坡降小，水位埋藏较深。地下水主要受大气降水补给，由两岸向河谷及下游排泄。堰基地下水排泄条件好、连通性强、通道顺畅，加之导流洞进口水位较高，上下游围堰平均水头差大，使得地下水拥有更大的流量与流速；

(6)喷浆施工中多数孔在埋深18.0m～21.5m、5m左右处发生浆液漏失情况，并且出现塌孔卡钻现象，导致我部喷车动力头花管主轴因扭矩过大而扭断，由此可判定地下覆盖层结构松散，广泛分布块石、漂卵砾石，颗粒级配极为不均，导致耗浆量偏大、浆液扩散面积大。

1.3　工程布置

本工程高压旋喷灌浆分为闸首上游导流洞进口处和闸首下游导流洞出口处施工。

上游围堰填筑施工顶高程1991.5m，施工轴线长约38.5m，高喷防渗墙平均深度约为24m，单排孔布置，孔距0.8m，高喷工程量约为1302m，孔深深入基岩1.0m。

下游围堰填筑施工顶高程1984m，下游高喷施工轴线长约24m，高喷防渗墙平均深度约为16m，单排孔布置，孔距0.8m，高喷工程量约为363m，孔深深入基岩1.0m。

2　常规高喷灌浆施工

高喷施工采用的工艺参数如下表1。

表1高喷采用的主要施工参数

特殊情况处理增加以下处理措施：

(1)在大粒径漂卵砾(块、碎)石层、架空层段，地下水及承压水等特殊地层情况采用的处理方式为：①采用灌浆预处理，在下放喷具后预先无压注浆0.5∶1的纯水泥浆液或采用水泥与水玻璃的混合浆液进行预堵漏；②停止提升喷具静压注浆，直至孔口返浆正常为止；

(2)对地层中出现30cm的大块(漂、孤)石时，为确保浆液对大孤石的裹敷效果，在地层交接或临界面使用降低提速、静喷、加大供浆量、复喷、无压灌浆等方法进行处理；

(3)如以上不能处理好的异常孔段就结合下节的化学灌浆进行喷灌施工。

3　化学灌浆施工

3.1　化学灌浆材料选用

选用SL-699(亲水性)单液型PU发泡止水剂，属于TDI为主原料的单液型聚氨酯系发泡止水浆材，施工简便，亲水性，与水作用后，迅速膨胀堵塞其裂缝，达到止水之目的，遇水膨胀乳化时可与劣质(如：碎石砂微量泥土)结合，成膜填充毛细孔裂缝，完全填充膨胀系数达12倍，若未膨胀完全，再次遇水时产生二次膨胀填补弹性体。

3.1.1SL-699特性

(1)与水接触立刻起化学反应而膨胀；

(2)低膨胀率、高韧性；

(3)与基材黏着力强且抗化学性佳；

(4)可抗饮用水、海水、废水、稀释之酸碱性化学品；

(5)本产品反应完成后无毒性。

3.1.2SL-699优点

(1)本身产品黏度愈低愈好，可使得喷涂设备管内不因黏度不断提高而造成堵塞且容易施工、操作性佳；

(2)与水互溶性很好，不易造成缝隙内有残余的水份存在，残余水份长时间会破坏发泡体，造成二次漏水；

(3)反应性佳，与水反应约30s～120s完成胶化，3h～5h可完成硬化；

(4)安定性佳，在开封后，可以在施工的时间内不会变坏；未开封时，产品可储存长达半年以上不会变质；

(5)与混凝土接着性好，不会与混凝土脱层，完全胶着；

(6)可与偏酸或偏碱甚至海水的水质反应而不影响发泡体的物化性；

(7)结构性强、韧性高，可长时间耐水。

3.2　施工工艺流程

高喷喷浆施工过程中出现返水不返浆、大漏失时(静压注浆结合水玻璃灌注无效时)→停止喷浆作业→提起喷具并清洗→下设化学灌浆管路至返水大、漏失孔段→开始纯化学灌浆材料灌注(漏失段可辅助于在孔口加20L/min的清水)→用测绳测探灌浆情况→如异常孔段已达到乳化状态(未达到乳化状继续灌注)→则停止化学灌浆→取出化学灌浆管路(待凝60min)→重新下设喷具至异常孔段以下0.5m(低水压下设)开始复喷一直到孔口。

3.3　灌浆

灌浆采用将灌浆管下设至异常孔段处并在出浆口适当加以φ32钢筋作为配重，使灌浆管路的出口始终处于异常孔段处。

异常孔段灌浆前分析：

(1)大漏失孔段：结合钻孔班报、喷浆记录可以查出本次漏失孔段是大空腔还是存在地下动水过大造成的漏失现象，如存在大空腔则可以一边化学灌浆的同时辅助于在孔口加20L/min的清水并适当的加砂，使发泡剂与清水完成结合发泡并混合砂砾达到填充空腔的目的，充分发挥发泡剂的体积膨胀优势。

(2)地下动水过大段：采用以上方法将化学灌浆管路下设至异常孔段，然后开始向孔内进行灌注SL-699浆液，化学灌浆的材料与水混合立即开始反应，并迅速填充流水缝隙，已达到动水变静水、堵水的作用。另不时地采用测绳探测异常孔段的化学灌浆材料反应情况，若在异常孔段以上1m范围孔内已全部完成乳化，则可以停止灌注。

(3)待化学灌浆结束后1h后，采用原喷浆的喷具进行低压下设至异常孔段，先将水压由5MPa→10MPa→20MPa→30MPa→37MPa逐步增加，查看返浆情况并进行复喷0.5m后方可正常提升。

3.4　灌浆压力

化学灌浆压力为0.1MPa～0.2MPa，并根据灌浆具体情况及空腔大小、动水情况等进行适当调整。

4　质量检查

4.1　钻孔取芯检查

检查孔布置在墙体中心线上的相邻两孔高喷凝结体的搭接处，取出的芯样多为混凝土胶结体，根据取出芯样外观的直观检查，判定本次喷灌结合施工的墙体具有较高的密实和良好的连续性，且注水试验全部合格。

4.2　开挖检查

本次开挖检查在完成喷浆9d进行，在基坑内侧采用液压反铲挖机对高喷墙体进行开挖检查，开挖深度至基覆分界。通过对墙体的开挖，看出墙体的胶结情况良好、连续、无漏喷及断桩现象，且围堰全体闭气满足基坑开挖排水，本次化学灌浆结合高喷喷浆的施工结果是成功的。

5　结语

当围堰地层卵砾石层粒径较大、架空严重、渗透系数大、透水性强且同时伴有动水时，采用单一的高喷灌浆防渗很难达到预期的防渗效果，且采用单一的高喷灌浆会造成大量的材料浪费，为保证喷浆浆液不流失以及快速堵漏，需要采取在异常孔段先进行化学灌浆，再进行高喷喷浆施工，将进一步保证浆液的滞留和凝固，节省大量水泥等材料，“喷灌”结合的施工工艺可为类似工程地质情况下施工防渗工程提供参考。