岩溶地质段帷幕灌浆处理与施工

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1.1 工程规模

    风营水电站位于贵州省修文县与黔西县交界的乌江干流六广河段，是乌江干流上的第三个梯级电站。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、右岸引水发电系统及地下厂房和左岸导流洞与明渠等组成，电站装机容量600MW（3×200MW）。大坝最大高度115.7m，水库正常蓄水位837m，死水位822m。帷幕灌浆14万余米。

    1.2 帷幕灌浆施工特性

    本工程采用高压（最大4MP）、小口径（Ф56）、自上而下、孔口封闭、孔内循环的灌浆施工工艺，灌注材料为水泥、粉煤灰混合浆液，采用0.7:1、0.5:1两个比级，左岸EL783帷幕灌浆工程各项灌浆参数如下表：

项目

单位

左783

帷幕线长

m

854

灌浆孔数

孔

501

灌浆量

m

25756

最大灌浆压力

Mpa

厂坝区4,非厂坝区3

设计防渗标准

Lu

厂坝区∠2 非厂坝区∠3

    1.3 工程地质情况慨述

    索风营电站坝址区为乌江峡谷地形，深切300余m。两岸岩层基本呈单斜产出，总体走向横切河谷，倾向上游。防渗帷幕主要在玉龙山灰岩（T₁y²）厚层～薄、极薄层灰岩中进行，自坝肩向两岸基本呈直线延伸，其线路较长，地质条件较为复杂，区内岩溶发育，受地形地貌岩性及地质构造的影响，左岸有S₆₃岩溶管道系统，右岸有K₁₁岩溶系统。岩石透水性受岩溶、断层、裂隙等影响，属强～中等透水岩组，并因岩溶、断层、裂隙的不均匀分布表现出透水性的不均一性，防渗条件较为复杂。

    2、不良地质段帷幕灌浆的施工处理

    索风营电站左岸EL783灌浆隧洞不良地质段，主要是指F0-190~F0-230桩号段，该洞段在开挖时揭露一大型充填性溶洞，属于S63岩溶管道系统，主要填充物为黄泥夹块石，深度为20~30米，帷幕灌浆施工难度非常大，如果处理不好将严重影响施工质量及施工进度，并大大增加工程投资。

    最初按照原设计进行灌浆施工时，大部分孔均有回浆，并能升起一定压力，耗灰量特别大，长时间打不起压力，一直处于低压状态；灌浆压力逐渐升至1.5MP左右，底板出现整体抬动，局部抬动达0.5米。分析原因主要是因为该部位发育全充填型溶洞，灌浆时应靠压力用灌浆材料将黄泥挤开填充或把黄泥挤压密实，达到防渗的目地，耗灰量大是正常的；另外抗抬锚杆较短（3m），没有锚入坚固的岩石之中，加之地质条件因素，使底板整体受力，直接导致底板整体抬动。

    经参建四方共同研究决定采取以下措施：1）在F0-194~F0-230桩号段帷幕孔外侧50cm处各布置一排辅助帷幕孔，孔距2.5m，孔深15m，位置与帷幕孔相对应，分两序灌浆，每孔分三段（3m、6m、6m）进行纯压式自上而下灌浆；灌浆压力为I序孔0.5~0.8MP，II序孔为1MP，灌注浆液水胶比为0.5：1的浓浆，无回浆的孔在待凝三次后灌注1：1的水泥砂浆，目地是控制浆液扩散范围，以减少投资，加快施工进度。2）在辅助帷幕孔灌浆完结束后扫孔至孔底插入Ф32（L=15m）的锚杆，锚杆外端与衬砌底板的钢筋混凝土连接，以增加底板的抗抬能力。

    经以上措施处理完毕后才开始主帷幕孔施工，施工情况明显好转，抬动问题也基本解决了,但灌浆孔施工到5米以下时，出现了新的问题：灌浆过程中无法达到设计压力（4MP），当压力在2MP以上时，下浆量明显增大，基本无回浆，长时间无法结束；但是当压力控制在2MP以内时，灌浆比较正常，下浆量逐渐降低直至结束。

    针对此情况，建监设施四方多次现场观察、分析原因主要是因为低压灌浆后的岩层强度比较低，当压力超过2MP时，低压帷幕就被击穿了。经反复研究后决定，采用分级升压，先按５０％设计压力（2MP）施工，其它参数不变，施工结束后按照规范要求打检查孔，进行钻孔取蕊，分段压水试验，不合格部位再进行补强处理。因该处地质条件复杂，监理要求增加检查孔密度，按灌浆孔的１５％布孔，该部位共布置检查孔４个，检查孔的取芯情况较好，可见大量水泥结石充填于岩石裂隙中，且充填情况较好，但压水试验透水率有７段不合格，最大为q=6.16Lu，且有集中分布现象，补强前压水试验成果统计如表1。

表1 补强前压水试验成果统计表

检查孔号

透水率范围值（Ｌｕ）

透水率平均值（Ｌｕ）

压水

总段数

不合

格段数

备注

JC14

0~3.90

0.91

12

3

 

JC15

0~3.32

0.99

12

3

 

JC16

0~2.10

0.67

12

0

 

JC44

0~6.16

0.61

12

1

 

    鉴于以上情况，经建监设施四家共同研究决定对该部位进行补强灌浆，具体方案是加大帷幕宽度，在该部位帷幕线上游增加一排帷幕孔，孔距2.5m，同时将灌浆压力达到设计值（4MP），监理部对施工过程进行实时监督见证，施工情况良好，各项参数都能满足设计要求。

    施工完毕后对该部位布置了两个检查孔，取芯、压水情况良好，有大量水泥结石，压水试验透水率均小于2Lu，符合设计要求，证明补强效果显著，工程质量良好，补强后压水试验成果统计如表2。

表2 补强后压水试验成果统计表

检查孔号

透水率范围值（Ｌｕ）

透水率平均值（Ｌｕ）

压水

总段数

不合

格段数

备注

JC52

0~1.6

0.38

11

0

 

JC53

0~0.98

0.44

11

0

 

    结语：

    通过对索风营电站左岸EL783灌浆隧洞F0-194~F0-230溶洞段进行帷幕灌浆施工处理可知，对地质条件差，岩溶发育，特别是发育较大的填充型岩溶部位进行帷幕灌浆时，可考虑采取了增加抗抬锚杆、设置低压辅助帷幕孔、灌注砂浆、先低压灌浆后高压补强等施工工艺，既确了保工程质量、进度，又可以节约投资，不失为一种处理充填性溶洞帷幕灌浆的好方法。