导流截流技术与钻孔灌浆技术在石梁子水库工程中的应用

刘 波

（广东水电二局股份有限公司，广东 广州 511340）

0 引言

水利工程的建设质量不仅依赖于高水平的施工管理，还依赖于对既有技术的科学运用。截流导流技术与钻孔灌浆技术是水利工程建设中的关键技术，关系到整个工程的质量。导流截流技术包括导流技术和截流技术，导流技术是指在修筑水利水电工程时，为了使水工建筑物能保持在干地上施工，用围堰来维护基坑，并将水流引向预定的泄水建筑物导向下游的施工技术；截流技术是指截断原河床水流，最终把河水引向导流泄水建筑物下泄。钻孔灌浆技术是通过钻孔，采用注浆的方式加固建筑的施工技术。本文以古蔺县石梁子水库工程为例，对水利工程施工中截流导流技术与钻孔灌浆技术的应用进行介绍，以期为相关水利工程的施工提供参考。

1 工程概述

四川省古蔺县石梁子水库工程位于古蔺县德跃镇古蔺河上，水库工程大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶长度为250.24m，采用坝顶表孔溢流泄洪，溢流坝布置于主河床，非溢流坝置于两岸。水库枢纽从左至右依次为：左岸非溢流坝段、溢流坝段和右岸非溢流坝，长度分别为100.08m、25.0m和125.16m。正常蓄水位为647.50m，设计洪水位为645.56m，校核洪水位为648.53m，坝顶高程为650.00m，基底最低建基面高程为592.5m，最大坝高为58.5m，坝顶长度为250.24m，坝顶最小宽度为6m。溢流坝后接消力池、护岸等水库工程。

从该工程的实际情况分析，笔者认为，该水利工程要实现高质量建设，确保建成后有效发挥工程的水利价值，建设过程中必须重视对导流截流技术与灌浆孔钻孔技术的正确应用。

2 导流技术的应用

2.1 导流施工的影响因素

在水利工程施工的实际过程中，施工环境具有一定的复杂性，工程施工导流技术的应用会受到多种因素的影响，有枢纽因素、水文地质、地形地貌等。

（1）枢纽因素，工程施工导流技术需要根据枢纽实际情况进行相应的调整。如果枢纽是混凝土材料构建的，可以进行分期导流；如果枢纽是土坝材料构建的，可以进行拦截导流，避免水流较大冲破水坝。针对高水头枢纽，需要借助分段分区的方式进行导流，一般情况下，在前期借助隧洞进行导流，后期借助泄水孔进行导流。

（2）水文地质对于导流施工具有重要影响。在水流工程施工的过程中，施工技术人员需要对水流的大小、特点和含沙含泥量进行分析，结合相关的因素，在施工过程中，明确相应的施工流程。在夏季施工时，由于冰雪融化或者降水等因素，河流的流量会增加，如果河道变窄，会有大量的河水冲进基坑之中，使得基坑被水淹没；如果水流中泥沙的含量比较多，会对基坑标高产生不良影响，使得基坑变浅，对后续施工的顺利进行产生不良影响。所以，为了防止基坑被淹没，需要运用科学的导流方法，比如明渠导流。

（3）地形地貌的影响，主要是指水利工程施工的周围环境，针对不同的地形需要选择合适的导流方法。如果地形比较平坦，需要运用明渠导流或者分期导流的方法。如果地形比较崎岖，需要根据地形，科学的选择导流方法。所以，地形地貌对河流导流方法的选择具有重要影响，需要结合实际情况有效选择。

2.2 石梁子水库工程导流施工方案

石梁子水库工程分3个枯水期施工，汛期停工。一枯：采用土石围堰，围冲砂底孔至右岸坝段，采用左岸束窄河床过流，由于纵向土石围堰占压主河床，对束窄河床向左岸扩挖，形成导流明渠以增加过流断面，一枯期间完成导流底孔和冲砂底孔施工，坝体混凝土施工至614m高程。一汛：停工度汛，河床过水。二枯：围泄洪坝段至左岸，采用坝体导流底孔过流，上下游采用土石围堰，纵向围堰利用消力池右岸挡墙和纵向土石围堰进行挡水，形成过流通道，二枯期间左岸坝体混凝土施工至614m高程。二汛：停工度汛，导流底孔、冲砂孔联合泄洪。三枯：坝体挡水，采用导流底孔和冲砂底孔联合导流，进行614m以上坝体混凝土施工。三汛：溢流堰施工完成，具备泄洪能力。本节详细介绍一枯围堰和二枯围堰。

2.2.1 一枯围堰

一枯上下游围堰以及纵向围堰为黏土心墙土石围堰，堰顶宽3m，迎水面坡比为1∶1.5，背水面坡比为1∶1.5，围堰坡面采用块石防护，厚1m。上游围堰堰顶高程为607m,下游围堰堰顶高程为602m。围堰采用黏土心墙防渗，黏土心墙底部透过河床覆盖层深入基岩，底宽1m，顶宽2m。一枯下游围堰剖面如图1所示。

图1 一枯下游围堰剖面图

2.2.2 二枯围堰

二枯上游围堰为黏土心墙土石围堰，堰顶宽3m，堰顶高程为611m,迎水面坡比为1.0∶1.5，背水面坡比为1.0∶1.5。黏土心墙底部透过河床覆盖层深入基岩，底宽1.5m，顶宽2m。围堰坡面采用块石防护，厚1m。

二枯纵向围堰利用消力池右岸混凝土挡墙和纵向土石围堰挡水，混凝土挡墙顶高程为608m，纵向土石围堰顶高程为602.5m。

二枯下游围堰为黏土心墙土石围堰，堰顶宽3m，堰顶高程602.5m,迎水面坡比为1.0∶1.5，背水面坡比为1.0∶1.5。黏土心墙底部接触至护坦底板混凝土，底宽1m，顶宽2m。围堰坡面采用块石防护，厚1m。二枯下游围堰剖面如图2所示。

图2 二枯下游围堰剖面图

3 截流施工技术的应用

3.1 截流施工方法

3.1.1 下闸截流

在对人工泄水道进行截流的过程中，需要在泄水道建立一个闸墩，借助下闸进行截流。如果在天然河道内进行截流，具备相应的条件时，施工人员可以设计一个截流闸，借助下闸截流的方法进行截流。

3.1.2 爆破截流

如果水利工程施工地点是在峡谷区域，在施工过程中会受到地形地貌的影响，峡谷两岸的坡度比较陡峭，会使得施工的难度不断增加，此时需要借助爆破截流技术。在运用爆破截流技术的过程中，恰好是合龙期间，工程的施工人员可以把施工材料投进龙口之中，这时可以借助爆破岩石的方法，在岩石爆破之后，可以让大量的块石掉落到龙口之中，这样就实现了截流。或者可以借助河床上方浇筑的大型混凝土块进行截流，在合龙的过程中，工程施工人员可以借助爆破的方式炸断支撑体，让混凝土块迅速地封住龙口，从而实现截流。由于爆破截流技术可以在比较短的时间之内，有效地截住水流，但有可能会对修建好的戗堤造成破坏，如果想让下游出现断流，水流工程的施工人员需要有效地控制爆破力度，要保障施工安全。

3.2 石梁子水库工程截流施工方案

综合分析坝址地形、地质、施工条件、截流水力学条件等因素，确定石梁子水库工程采用单向立堵方式截流，在上游围堰内布置一条截流戗堤，龙口位置选择布置在上游围堰与一期工程纵向混凝土围堰结合处，采用从左至右进占法施工。为了争取枯水期施工时间，根据水文资料，二枯暂定9月初下河，进行围堰填筑，9月中旬截流，截流标准选定为5年一遇9月平均流量3m3/s[1-2]。河床水面高程为603.3m。由于流量较小，采用一般块石渣填筑戗堤即满足要求，计划备用粒径为80～100cm大块石200m3，龙口宽度为10m。龙口底部不进行专门防护；截流时采用自卸汽车装运截流用的大块石倒退到龙口卸料，采用反铲及推土机配合抛填。截流时先用粒径较小的块石填筑，龙口逐渐缩小后采用粒径较大块石填筑。

二枯期间在上游围堰布置截流戗堤，采用单戗立堵截流，施工时先采用石渣料填筑围堰轴线下游戗堤，黏土心墙和上游石渣填筑随后跟进，戗堤填筑高程以露出水面1m为标准，戗堤在填筑到离纵向围堰10m时停止填筑，预留龙口。截流时采用20T自卸汽车装运截流用的块石渣倒退到龙口卸料，反铲挖掘机配合推土机抛填，龙口逐渐缩小后采用粒径较大块石填筑直至戗堤合龙。

4 钻孔灌浆技术的应用

在水利工程施工过程中，会运用到钻孔灌浆技术，钻孔灌浆技术主要是通过液压、气压或是电气化等方式，把浆液注入到人工或者天然的空洞或者裂缝之中，以提升水利工程地基的安全稳定和抗渗性能[3-4]。就水利工程施工的钻孔灌浆技术来说，施工要点包括钻孔、冲洗和压水、灌浆等几个方面。

4.1 钻孔

水利工程施工人员需要明确灌浆孔的位置，在此基础上进行钻孔。选用91mm金刚石钻头对灌浆孔位置做单排钻孔，钻孔的深度保持在62m≤h≤76m，主要的钻孔流程如下：施工人员需要明确钻孔的位置，要保障钻机立轴处于垂直状态，同时控制住钻头的位置，除此之外，在钻进的过程中，需要每5m对钻孔的倾斜度进行测量。为了保障灌浆孔钻孔满足水利工程的实际需求，如果实际施工过程中出现的偏差超出允许偏差值的范围，需要对产生孔位偏差进行纠正。钻孔孔底偏差允许值表1所示。

表1 钻孔孔底偏差允许值

4.2 冲洗和压水

在水利工程完成钻孔之后，需要对钻孔进行冲洗。在冲洗的过程中，需要把钻孔过程中产生的岩石粉末和细土颗粒清洗到孔外，等到回水变清澈以后，在借助高压脉动冲洗或者高压水冲洗的方法对钻孔和岩层裂缝之中的杂物再次进行冲洗。在进行压水的过程中，借助钻孔把水压到孔中和周围的岩层裂缝中，结合实际的压水量和冲洗时间，需要计算岩层渗透性的实际参数，计算公式是

式中，N——岩石的渗透性参数；

P——试验孔段的单位注水量；

H——水头高度；

M——孔段的长度。

以计算所得的渗透性参数值为参考，明确孔段的渗水量和岩层裂缝的实际情况，为工程后面的灌浆工作提供有效保障。

4.3 灌浆

水利工程施工灌浆主要遵循分序布孔、由稀而密的原则，灌浆的过程中，先使用固结灌浆的技术，后使用帷幕灌浆技术，利用浆液的流动性，从上到下进行分段卡塞注浆，运用比较高的灌浆压力为灌浆的质量提供保障。一般情况下，在钻孔每钻进5m，需要机械冲洗和压水试验，接下来进行灌浆，在完成灌浆之后，可以进行下一步的工作，需要循环这个步骤，直到到达设计深度。需要注意的是，在进行灌浆的过程中，需要保护好地层，在完成灌浆之后，借助压力灌浆的方式进行封孔，保障工程施工的质量[5]。

5 结束语

综上所述，截流导流技术与钻孔灌浆技术作为水利工程施工的关键技术，不仅能加快工程施工进度、提高了灌浆成功率，还对水利工程的基础加固、防渗施工中的质量保障具有重要影响。从古蔺县石梁子水库工程的实践来看，建设过程中加强对导流截流技术与灌浆孔钻孔技术的正确应用，使工程建设不仅实现了进度效率指标，还实现了更多的经济效益和社会效益。