水電站一期圍堰帷幕灌漿

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直崗拉卡水電站一期圍堰為土石圍堰防滲采用帷幕灌漿、高壓擺噴灌漿與粘土心墻相結(jié)合。圍堰在粘土心墻以下采用帷幕灌漿和高壓擺噴灌漿防滲，防滲墻深入基巖0.5m。直崗拉卡水電站一期圍堰墻體設(shè)計頂寬7.0m，圍堰堰頂設(shè)計高程為▽2042.0~▽2041.0，設(shè)計長度為823.90m。防滲墻最大高度為11.0m，一期圍堰防滲帷幕灌漿設(shè)計施工范圍為W0+360.0~W0+823.90，帷幕灌漿孔464個。其主要作用為防止黃河水滲入主廠房施工區(qū)，影響主廠房及壩體在其施工期間的安全。按照設(shè)計及監(jiān)理要求，透水率q≤4Lu。綜合經(jīng)濟因素，確定采用帷幕灌漿和高壓擺噴灌漿防滲。

    2、工程地質(zhì)概況

　　直崗拉卡水電站壩址區(qū)巖性為粉砂質(zhì)粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、砂石、砂礫石，以粉砂質(zhì)粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖為主，層理較清晰，砂巖、砂礫石呈條帶狀夾層或不規(guī)則透鏡狀分布，上覆蓋洪積相亞粘土和砂卵礫石，洪積相亞粘土厚度左岸為12m~21m，右岸為1m~17m。

    3、帷幕灌漿施工設(shè)計

    直崗拉卡水電站一期圍堰帷幕灌漿區(qū)施工范圍為W0 +360.0~W0+823.9，帷幕灌漿灌漿孔孔距為1.0m，入基巖0.5m。原設(shè)計帷幕灌漿孔464個，后根據(jù)工程施工的要求，實際施工327個。帷幕灌漿孔采用單排3序加密施工，灌漿采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法施工。

    4、設(shè)計工程量及完成工程量

    直崗電站一期圍堰帷幕灌漿自2002年10月16日開始施工至2003年5月30補孔施工完畢，共完成鉆孔385個，其中帷幕灌漿孔371個（含補孔55個），檢查孔12個，坑槽檢查2個，帷幕灌漿孔灌注水泥619088.98Kg。具體設(shè)計工程量及完成工程量見下表一：

    設(shè)計工程量及完成工程量表 表一

　　項

　　目

　　設(shè)計

　　工程量 　　完成工程量

　　孔數(shù)

　　（個）

　　孔數(shù)

　　（個） 　　粘土厚（m） 　　砂礫石（m） 　　基巖（m） 　　合計（m）

　　帷幕

　　灌漿孔 　　Ⅰ序孔 　　88 　　88 　　263.6 　　301.9 　　44.0 　　609.5 　　Ⅱ序孔 　　77 　　76 　　211.0 　　272.6 　　38.0 　　521.6 　　Ⅲ序孔 　　154 　　152 　　433.1 　　504.8 　　76 　　1013.9 　　小計 　　319 　　316 　　907.7 　　1079.3 　　158.0 　　2145.0 　　補孔 　　55 　　55 　　322.6 　　210.0 　　49.5 　　582.1 　　合計 　　374 　　371 　　1230.3 　　1289.3 　　207.5 　　2727.1 　　檢查孔 　　12 　　12 　　38.1 　　42.8 　　6 　　86.9 　　坑槽檢查 　　2 　　2 　　 　　  　　  　　  　　總計 　　388 　　385 　　1268.4 　　1332.1 　　213.5 　　2814.0                  

    5、施工布置

    5.1施工供電系統(tǒng)：施工用電從一期圍堰上的3^#變壓器用杉木桿架設(shè)專用線路至施工工作面，滿足工程施工需要。

    5.2施工用風(fēng)系統(tǒng)：施工用風(fēng)由空氣壓縮機通過專用風(fēng)管送至施工面，風(fēng)量、風(fēng)壓滿足工程施工需要。

    5.3施工用水系統(tǒng)：施工用水由潛水泵直接從黃河中抽取，水質(zhì)滿足工程施工要求。施工排水主要為灌漿泵的冷卻水，由于水量較小直接排至圍堰內(nèi)，集中統(tǒng)一抽至黃河內(nèi)。

    5.4制漿系統(tǒng)：制漿平臺根據(jù)施工的需求搭設(shè)在灌漿泵附近，用槽鋼及馬道板搭設(shè)平臺，占地約70m²，距地面約0.8m，滿足工程施工的需求。

　　機械設(shè)備和材料 表二

　　序號 　　機械類型 　　規(guī)格 　　單位 　　數(shù)量 　　1 　　地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機

SGZ-IIIA

　　臺 　　5 　　2 　　英格索蘭空氣壓縮機

VHP750

　　臺 　　1 　　3 　　英格索蘭潛孔鉆鉆機 　　MZ-200 　　臺 　　1 　　4 　　灌漿泵

SGB6-10

　　臺 　　4 　　5 　　高速攪拌機 　　ZJ-400 　　臺 　　2 　　6 　　立式攪拌槽 　　JY-200 　　臺 　　4 　　7 　　電子測斜儀 　　KXP-1 　　臺 　　1 　　8 　　液壓拔管機 　　  　　臺 　　1 　　9 　　潛水泵 　　  　　臺 　　2 　　10 　　壓力表 　　0~1.0Mpa 　　個 　　若干 　　11 　　比重計 　　  　　個 　　若干 　　12 　　溫度計 　　  　　個 　　若干 　　13 　　塑料花管 　　  　　米 　　2500 　　14 　　灌漿膠管 　　  　　米 　　800 　　15 　　風(fēng)管 　　  　　米 　　200

    5.5機械設(shè)備及施工人員：根據(jù)施工強度，該施工面共上SGZ-IIIA型鉆機5臺，英格索蘭空氣壓縮機1臺，英格索蘭潛孔鉆鉆機 1臺，SGB6-10型灌漿泵4臺，高速攪拌機2臺，攪拌槽4臺，機械設(shè)備及材料詳見表二。參與本次施工的人員達59人，其中包括管理人員5人，技術(shù)人員3人，輔助人員5人，機組人員14人，輔助工32人。

    6、帷幕灌漿施工程序及工藝控制

    6.1總體施工程序

    清理施工現(xiàn)場→測量放控制點→由控制點測量放孔位→I序孔→II序孔→III序孔→檢查孔→補充帷幕灌漿孔。

    6.2單孔施工程序

    鉆機對中孔位→整平穩(wěn)固鉆機→造孔（跟管鉆進）→下灌漿花管→拔外管→測孔深、孔斜→下孔口裝置→灌漿→機械封孔→人工封孔。

    6.3工藝控制

    6.3.1鉆孔

    前期采用SGZ-IIIA地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機施工（G-I-1~G-I-49間共施工15孔，鉆孔時對準孔位，采用φ91mm的厚皮地質(zhì)巖芯管靠吊錘沖擊鉆進，鉆孔至設(shè)計孔深。由于受工期限制，后期采用英格索蘭MZ-200型鉆機跟管鉆進施工，鉆孔時對準孔位，鉆孔孔徑為φ150mm。鉆孔至設(shè)計孔深后，下入φ73mm的塑料花管，將跟管鉆進的外管用拔管機拔出。

    6.3.2灌漿：

    ⑴灌漿方法：帷幕灌漿孔采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法。

    ⑵灌漿壓力：灌漿壓力采用0.2Mpa。

    ⑶灌漿材料、漿液配比及變換標準：

    灌漿所用水泥是由水電四局直崗拉卡工程項目部物資辦調(diào)入的互助產(chǎn)32.5級普通硅酸鹽水泥，符合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》對帷幕灌漿強度等級不低于32.5級的要求。

    灌漿水灰比采用0.8：1、0.6：1、0.5：1三個比級，在高攪機配置好某一比級的漿比后送至攪拌槽中，根據(jù)要求，在施工過程中測量漿溫，所測漿溫均在5℃以上，符合技術(shù)要求的規(guī)定。在帷幕灌漿中嚴格按要求逐級變漿，未發(fā)現(xiàn)任何串、冒、漏漿時不得越級變漿。某一漿比，注入量達到600L時，注入率與初始值之比大于0.8，則加濃一級漿比，否則按原比級灌至結(jié)束。當0.5：1漿液注入量達到1000L后，壓力及注入率變化不大時，采用間歇灌漿，間歇時間為10~20min，直至達到結(jié)束標準。

    ⑷灌漿結(jié)束標準：在規(guī)定壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，繼續(xù)灌注15min，或當注入率不大于1.0L/min時，延續(xù)灌注3 0min后結(jié)束。

    ⑸封孔：灌漿結(jié)束后，用0.5：1的濃水泥漿置換孔內(nèi)稀漿并提升尾管，壓力達到設(shè)計壓力后，屏漿15min（補孔屏漿30min）后結(jié)束。24小時（補孔48小時）后人工進行水泥砂漿封孔。

    6.4.施工質(zhì)量過程控制

    質(zhì)量控制檢查嚴格執(zhí)行“三檢一驗”制，即機組內(nèi)部班組自檢、施工機組質(zhì)檢員二檢、項目部質(zhì)檢員三檢、監(jiān)理工程師檢查驗收制度。

    1、機組內(nèi)部班組自檢

    機組班長、記錄員控制施工孔孔深段長及灌漿時裝置的正確與否、灌漿壓力、結(jié)束標準等情況。對各環(huán)節(jié)、施工人員必須服從班長、記錄員的安排，施工時記錄員必須如實記錄施工情況，確保施工質(zhì)量.

    2、機組質(zhì)檢員

    檢查控制鉆孔的孔位、孔斜、方位，保證準確及時的測斜，并將資料整理分析，如發(fā)現(xiàn)有違反技術(shù)要求的施工方法，應(yīng)及時通知施工人員糾正處理如無效上報項目部質(zhì)檢人員。

    3、終檢人員

    對施工的全過程進行質(zhì)量控制，對關(guān)鍵工序?qū)嵤┖炞C制度,以確保施工滿足設(shè)計要求，對施工環(huán)節(jié)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)問題及時處理。對施工中出現(xiàn)的異常情況采取有效的措施及時處理并上報項目部。主要工序通知監(jiān)理工程師驗收。

    7、灌漿資料統(tǒng)計分析與效果檢查

    7.1單位注入量分析

    一期圍堰帷幕灌漿施工時按照施工次序依次施工的Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔，Ⅰ序孔的單位注入量為 CⅠ=787.31Kg/m，Ⅱ序孔的單位注入量為 CⅡ= 395.79Kg/m，Ⅲ序孔的單位注入量為 CⅢ= 188.87Kg/m，從單位注入量上看，CⅠ＞CⅡ＞CⅢ，遞減率分別為49.7%、52.3%，符合灌漿規(guī)律。

    7.2單孔平均擴散半徑分析

    單孔平均擴散半徑R，采用下述回歸公式：

    R=√2V

    V=g/1500

    式中：R——擴散半徑（m）；

    V——單位擴散體（m³/m）；

    g——單位注入量（Kg/m）；

    1500——0.6：1水泥結(jié)石容重。

    通過對灌漿資料的統(tǒng)計與計算，Ⅰ序孔平均擴散半徑  RⅠ=1.02m，Ⅱ序孔平均擴散半徑RⅡ=0.73m，Ⅲ序孔平均擴散半徑RⅢ=0.50m，從擴散半徑上看，RⅠ＞RⅡ＞RⅢ，符合灌漿規(guī)律。最大單孔平均擴散半徑為Rmax=1.67m，最小單孔平均擴散半徑為Rmin=0.30m。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔平均擴散半徑為R=0.74m，大于孔距的二分之一0.50m，說明帷幕灌漿已形成帷幕，符合設(shè)計要求。

    7.3檢查孔、坑槽檢查分析

    帷幕灌漿施工結(jié)束后，根據(jù)灌漿資料分析，共布置了12個檢查孔和2個坑槽檢查，在檢查孔施工過程中，根據(jù)要求采用φ150mm的潛孔鉆鉆孔，觀察鉆孔時孔內(nèi)有無返水，在鉆孔過程中檢21鉆孔時孔內(nèi)有返水，按照工程監(jiān)理部文件（ZGLK-4-013）進行補灌，注入量為701.85Kg，單位注入量為161.56Kg/m，之后根據(jù)直崗工程項目部質(zhì)安辦要求，在檢21兩側(cè)增布檢查孔檢21-1、檢21-2，并在下游側(cè)布坑槽檢查1#（描述見下）。檢21-1、檢21-2鉆孔、注水均合格。檢查孔均按技術(shù)要求進行灌漿、封孔。坑槽驗收后，按技術(shù)要求進行坑槽回填。具體檢查孔要素情況見表三。

　　檢查孔要素成果表 表三

　　孔號 　　孔位樁號

　　孔深

　　（m）

　　注水段長

　　（m） 　　孔內(nèi)穩(wěn)定水位（m）

　　q值

　　（LU） 　　檢16 　　W0+523.2 　　7.8 　　4.8 　　3.8 　　2.2 　　檢17 　　W0+566.2 　　7.8 　　5.4 　　2.4 　　2.5 　　檢18 　　W0+573.2 　　7.4 　　5.2 　　2.6 　　2.1 　　檢19 　　W0+605.2 　　8.0 　　5.6 　　5.3 　　0.8 　　檢20 　　W0+658.2 　　7.9 　　4.8 　　2.0 　　0.5 　　檢21 　　W0+683.2 　　8.1 　　4.4 　　2.3 　　18 　　檢21-1 　　W0+681.2 　　8.1 　　4.1 　　2.92 　　2.0 　　檢21-2 　　W0+685.2 　　7.8 　　3.8 　　3.55 　　1.9 　　檢22 　　W0+696.2 　　7.8 　　3.8 　　2.98 　　2.3 　　檢23 　　W0+721.2 　　6.2 　　2.8 　　3.15 　　2.6 　　檢24 　　W0+772.2 　　5.2 　　2.5 　　3.73 　　2.4 　　檢25 　　W0+800.2 　　8.0 　　1.6 　　3.95 　　2.9

    從檢查孔q值來看，除檢21孔q值大于4Lu外，其余均小于4Lu。檢21q值偏大的原因是因為該部位粘土心墻中有粉細沙層，造成q值異常。

    1#坑槽樁號為W0+687.7，2#坑槽樁號為W0+732.7。具體描述為：

    1#坑槽檢查：坑槽長×寬×高＝1.5m×1.0m×2.25m。坑深1.50m~1.80m為水泥結(jié)石層，坑深挖至3.5m左右時挖出粉細沙，坑內(nèi)進水，坑內(nèi)穩(wěn)定水位為坑深2.25m。

    2#坑槽檢查：坑槽長×寬×高＝2.4m×1.05m×2.4m，粘土層厚從上游至下游為2.1m~1.75m。373#孔（樁號W0+732.7）孔深1.1m處，上游側(cè)連續(xù)分布水泥結(jié)石層，水泥結(jié)石最厚達1.2cm，沿坑周長度1.5m；坑深1.4m~2.4m內(nèi)分布水泥結(jié)石層，已形成墻體，水泥結(jié)石膠結(jié)良好；樁號W0+732.7~W0+734.7之間孔深1.6m~1.8m連續(xù)分布水泥結(jié)石，水泥結(jié)石厚度在1cm~3cm之間；坑深1.85m處的砂礫石間連續(xù)分布水泥結(jié)石，與砂礫石粘結(jié)良好，已形成墻體。

    7.4 帷幕灌漿孔質(zhì)量評定（不含補灌孔）：

    帷幕灌漿孔在灌漿結(jié)束后，質(zhì)檢工程師、監(jiān)理工程師根據(jù)灌漿的過程控制，對單孔進行質(zhì)量評定。質(zhì)量評定結(jié)果為：帷幕灌漿孔316個，合格孔數(shù)為316個，合格率為100%；優(yōu)良孔數(shù)為275個，優(yōu)良率為84.1%，總灌漿長度為1285.9m，優(yōu)良灌漿長度為1077.4m。

    8、施工中的特殊情況及處理措施

    8.1 帷幕灌漿孔原設(shè)計464個孔，后根據(jù)工程施工的需要將W0+360.0~W0+519.7帷幕灌漿孔該為擺噴灌漿施工，實際施工帷幕灌漿孔316個。

    8.2 一期圍堰下游W0+821.0~W0+823.9段三個帷幕灌漿孔因處于圍堰下游末端，該部位砂礫石層厚度小，采用開挖砂礫石層至基巖面后回填粘土碾壓成防滲墻，經(jīng)過工程監(jiān)理研究取消三孔，孔號為G-Ⅲ-462、G-Ⅱ-463、G-Ⅲ-464。

    8.3 對灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，根據(jù)具體情況采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇待凝等方法進行處理，對灌漿過程中發(fā)生串漿時，采用一泵一孔同時進行灌漿。

    8.4 一期圍堰施工結(jié)束后，及時進行了質(zhì)量檢查，根據(jù)檢查成果，基本達到了預(yù)期目的。但在試抽水過程中發(fā)現(xiàn)個別段滲水比較集中，局部有少量的漏點。為加強圍堰的防滲能力，確保圍堰的穩(wěn)定，減少抽水成本，在樁號W0+531.6~W0+541.6之間補充帷幕灌漿孔11個（入巖0.5m），在W0+324~W0+335、 W0+525~W0+536、W0+644~W0+663之間增加補充帷幕灌漿孔44個（入巖1.0m）。

    樁號W0+531.6~W0+541.6之間補充帷幕灌漿孔11個。以原孔G-III-170^#（樁號W0+529.7）與G-II-171^#（樁號W0+530.7）之間為補31^#灌漿孔，G-III-172^#~G-I-173^#之間為補32^#灌漿孔，依次類推至G-III-180^#~G-I-181^#之間為補41^#灌漿孔。

    樁號W0+324~W0+335、W0+525~W0+536、W0+644~W0+663之間補充帷幕灌漿孔44個，以樁號W0+324處為補42號孔，W0+325處為補43號孔，依次類推至樁號W0+663處為補85號孔。

    9、帷幕補灌孔施工

    后期帷幕灌漿補灌孔是針對滲漏集中部位所進行的帷幕補強灌漿，施工時未分序，灌漿方法及漿液變漿標準和前述圍堰帷幕灌漿相同，在灌漿工藝上與圍堰帷幕灌漿略有不同，即鉆孔后拔管時只拔出兩節(jié)外套管（長3.0m），其余作灌漿時護壁管，由此，灌漿段集中于基巖面上2.5m范圍，對沿基巖面的滲流能起到有效的堵截，降低滲流量。通過灌后與灌前的實際滲流量比較，該種改進的灌漿方法處理效果較為理想。

    10、結(jié)語

      青海直崗拉卡水電站一期圍堰防滲帷幕采用的水泥帷幕灌漿和針對集中滲漏點的補強灌漿處理方案是成功的，達到了該工程對圍堰的防滲要求，對類似在砂礫石層中的防滲施工采用水泥灌漿施工方法提供和積累了可靠的施工經(jīng)驗和技術(shù)參數(shù)。