水电站一期围堰帷幕灌浆

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

直岗拉卡水电站一期围堰为土石围堰防渗采用帷幕灌浆、高压摆喷灌浆与粘土心墙相结合。围堰在粘土心墙以下采用帷幕灌浆和高压摆喷灌浆防渗，防渗墙深入基岩0.5m。直岗拉卡水电站一期围堰墙体设计顶宽7.0m，围堰堰顶设计高程为▽2042.0~▽2041.0，设计长度为823.90m。防渗墙最大高度为11.0m，一期围堰防渗帷幕灌浆设计施工范围为W0+360.0~W0+823.90，帷幕灌浆孔464个。其主要作用为防止黄河水渗入主厂房施工区，影响主厂房及坝体在其施工期间的安全。按照设计及监理要求，透水率q≤4Lu。综合经济因素，确定采用帷幕灌浆和高压摆喷灌浆防渗。

    2、工程地质概况

　　直岗拉卡水电站坝址区岩性为粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩、砂石、砂砾石，以粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩为主，层理较清晰，砂岩、砂砾石呈条带状夹层或不规则透镜状分布，上覆盖洪积相亚粘土和砂卵砾石，洪积相亚粘土厚度左岸为12m~21m，右岸为1m~17m。

    3、帷幕灌浆施工设计

    直岗拉卡水电站一期围堰帷幕灌浆区施工范围为W0 +360.0~W0+823.9，帷幕灌浆灌浆孔孔距为1.0m，入基岩0.5m。原设计帷幕灌浆孔464个，后根据工程施工的要求，实际施工327个。帷幕灌浆孔采用单排3序加密施工，灌浆采用孔口封闭、孔内循环的灌浆方法施工。

    4、设计工程量及完成工程量

    直岗电站一期围堰帷幕灌浆自2002年10月16日开始施工至2003年5月30补孔施工完毕，共完成钻孔385个，其中帷幕灌浆孔371个（含补孔55个），检查孔12个，坑槽检查2个，帷幕灌浆孔灌注水泥619088.98Kg。具体设计工程量及完成工程量见下表一：

    设计工程量及完成工程量表 表一

　　项

　　目

　　设计

　　工程量 　　完成工程量

　　孔数

　　（个）

　　孔数

　　（个） 　　粘土厚（m） 　　砂砾石（m） 　　基岩（m） 　　合计（m）

　　帷幕

　　灌浆孔 　　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 　　小计 　　319 　　316 　　907.7 　　1079.3 　　158.0 　　2145.0 　　补孔 　　55 　　55 　　322.6 　　210.0 　　49.5 　　582.1 　　合计 　　374 　　371 　　1230.3 　　1289.3 　　207.5 　　2727.1 　　检查孔 　　12 　　12 　　38.1 　　42.8 　　6 　　86.9 　　坑槽检查 　　2 　　2 　　 　　  　　  　　  　　总计 　　388 　　385 　　1268.4 　　1332.1 　　213.5 　　2814.0                  

    5、施工布置

    5.1施工供电系统：施工用电从一期围堰上的3^#变压器用杉木杆架设专用线路至施工工作面，满足工程施工需要。

    5.2施工用风系统：施工用风由空气压缩机通过专用风管送至施工面，风量、风压满足工程施工需要。

    5.3施工用水系统：施工用水由潜水泵直接从黄河中抽取，水质满足工程施工要求。施工排水主要为灌浆泵的冷却水，由于水量较小直接排至围堰内，集中统一抽至黄河内。

    5.4制浆系统：制浆平台根据施工的需求搭设在灌浆泵附近，用槽钢及马道板搭设平台，占地约70m²，距地面约0.8m，满足工程施工的需求。

　　机械设备和材料 表二

　　序号 　　机械类型 　　规格 　　单位 　　数量 　　1 　　地质回转钻机

SGZ-IIIA

　　台 　　5 　　2 　　英格索兰空气压缩机

VHP750

　　台 　　1 　　3 　　英格索兰潜孔钻钻机 　　MZ-200 　　台 　　1 　　4 　　灌浆泵

SGB6-10

　　台 　　4 　　5 　　高速搅拌机 　　ZJ-400 　　台 　　2 　　6 　　立式搅拌槽 　　JY-200 　　台 　　4 　　7 　　电子测斜仪 　　KXP-1 　　台 　　1 　　8 　　液压拔管机 　　  　　台 　　1 　　9 　　潜水泵 　　  　　台 　　2 　　10 　　压力表 　　0~1.0Mpa 　　个 　　若干 　　11 　　比重计 　　  　　个 　　若干 　　12 　　温度计 　　  　　个 　　若干 　　13 　　塑料花管 　　  　　米 　　2500 　　14 　　灌浆胶管 　　  　　米 　　800 　　15 　　风管 　　  　　米 　　200

    5.5机械设备及施工人员：根据施工强度，该施工面共上SGZ-IIIA型钻机5台，英格索兰空气压缩机1台，英格索兰潜孔钻钻机 1台，SGB6-10型灌浆泵4台，高速搅拌机2台，搅拌槽4台，机械设备及材料详见表二。参与本次施工的人员达59人，其中包括管理人员5人，技术人员3人，辅助人员5人，机组人员14人，辅助工32人。

    6、帷幕灌浆施工程序及工艺控制

    6.1总体施工程序

    清理施工现场→测量放控制点→由控制点测量放孔位→I序孔→II序孔→III序孔→检查孔→补充帷幕灌浆孔。

    6.2单孔施工程序

    钻机对中孔位→整平稳固钻机→造孔（跟管钻进）→下灌浆花管→拔外管→测孔深、孔斜→下孔口装置→灌浆→机械封孔→人工封孔。

    6.3工艺控制

    6.3.1钻孔

    前期采用SGZ-IIIA地质回转钻机施工（G-I-1~G-I-49间共施工15孔，钻孔时对准孔位，采用φ91mm的厚皮地质岩芯管靠吊锤冲击钻进，钻孔至设计孔深。由于受工期限制，后期采用英格索兰MZ-200型钻机跟管钻进施工，钻孔时对准孔位，钻孔孔径为φ150mm。钻孔至设计孔深后，下入φ73mm的塑料花管，将跟管钻进的外管用拔管机拔出。

    6.3.2灌浆：

    ⑴灌浆方法：帷幕灌浆孔采用孔口封闭、孔内循环的灌浆方法。

    ⑵灌浆压力：灌浆压力采用0.2Mpa。

    ⑶灌浆材料、浆液配比及变换标准：

    灌浆所用水泥是由水电四局直岗拉卡工程项目部物资办调入的互助产32.5级普通硅酸盐水泥，符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》对帷幕灌浆强度等级不低于32.5级的要求。

    灌浆水灰比采用0.8：1、0.6：1、0.5：1三个比级，在高搅机配置好某一比级的浆比后送至搅拌槽中，根据要求，在施工过程中测量浆温，所测浆温均在5℃以上，符合技术要求的规定。在帷幕灌浆中严格按要求逐级变浆，未发现任何串、冒、漏浆时不得越级变浆。某一浆比，注入量达到600L时，注入率与初始值之比大于0.8，则加浓一级浆比，否则按原比级灌至结束。当0.5：1浆液注入量达到1000L后，压力及注入率变化不大时，采用间歇灌浆，间歇时间为10~20min，直至达到结束标准。

    ⑷灌浆结束标准：在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注15min，或当注入率不大于1.0L/min时，延续灌注3 0min后结束。

    ⑸封孔：灌浆结束后，用0.5：1的浓水泥浆置换孔内稀浆并提升尾管，压力达到设计压力后，屏浆15min（补孔屏浆30min）后结束。24小时（补孔48小时）后人工进行水泥砂浆封孔。

    6.4.施工质量过程控制

    质量控制检查严格执行“三检一验”制，即机组内部班组自检、施工机组质检员二检、项目部质检员三检、监理工程师检查验收制度。

    1、机组内部班组自检

    机组班长、记录员控制施工孔孔深段长及灌浆时装置的正确与否、灌浆压力、结束标准等情况。对各环节、施工人员必须服从班长、记录员的安排，施工时记录员必须如实记录施工情况，确保施工质量.

    2、机组质检员

    检查控制钻孔的孔位、孔斜、方位，保证准确及时的测斜，并将资料整理分析，如发现有违反技术要求的施工方法，应及时通知施工人员纠正处理如无效上报项目部质检人员。

    3、终检人员

    对施工的全过程进行质量控制，对关键工序实施签证制度,以确保施工满足设计要求，对施工环节现场检查发现问题及时处理。对施工中出现的异常情况采取有效的措施及时处理并上报项目部。主要工序通知监理工程师验收。

    7、灌浆资料统计分析与效果检查

    7.1单位注入量分析

    一期围堰帷幕灌浆施工时按照施工次序依次施工的Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔，Ⅰ序孔的单位注入量为 CⅠ=787.31Kg/m，Ⅱ序孔的单位注入量为 CⅡ= 395.79Kg/m，Ⅲ序孔的单位注入量为 CⅢ= 188.87Kg/m，从单位注入量上看，CⅠ＞CⅡ＞CⅢ，递减率分别为49.7%、52.3%，符合灌浆规律。

    7.2单孔平均扩散半径分析

    单孔平均扩散半径R，采用下述回归公式：

    R=√2V

    V=g/1500

    式中：R——扩散半径（m）；

    V——单位扩散体（m³/m）；

    g——单位注入量（Kg/m）；

    1500——0.6：1水泥结石容重。

    通过对灌浆资料的统计与计算，Ⅰ序孔平均扩散半径  RⅠ=1.02m，Ⅱ序孔平均扩散半径RⅡ=0.73m，Ⅲ序孔平均扩散半径RⅢ=0.50m，从扩散半径上看，RⅠ＞RⅡ＞RⅢ，符合灌浆规律。最大单孔平均扩散半径为Rmax=1.67m，最小单孔平均扩散半径为Rmin=0.30m。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔平均扩散半径为R=0.74m，大于孔距的二分之一0.50m，说明帷幕灌浆已形成帷幕，符合设计要求。

    7.3检查孔、坑槽检查分析

    帷幕灌浆施工结束后，根据灌浆资料分析，共布置了12个检查孔和2个坑槽检查，在检查孔施工过程中，根据要求采用φ150mm的潜孔钻钻孔，观察钻孔时孔内有无返水，在钻孔过程中检21钻孔时孔内有返水，按照工程监理部文件（ZGLK-4-013）进行补灌，注入量为701.85Kg，单位注入量为161.56Kg/m，之后根据直岗工程项目部质安办要求，在检21两侧增布检查孔检21-1、检21-2，并在下游侧布坑槽检查1#（描述见下）。检21-1、检21-2钻孔、注水均合格。检查孔均按技术要求进行灌浆、封孔。坑槽验收后，按技术要求进行坑槽回填。具体检查孔要素情况见表三。

　　检查孔要素成果表 表三

　　孔号 　　孔位桩号

　　孔深

　　（m）

　　注水段长

　　（m） 　　孔内稳定水位（m）

　　q值

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

    从检查孔q值来看，除检21孔q值大于4Lu外，其余均小于4Lu。检21q值偏大的原因是因为该部位粘土心墙中有粉细沙层，造成q值异常。

    1#坑槽桩号为W0+687.7，2#坑槽桩号为W0+732.7。具体描述为：

    1#坑槽检查：坑槽长×宽×高＝1.5m×1.0m×2.25m。坑深1.50m~1.80m为水泥结石层，坑深挖至3.5m左右时挖出粉细沙，坑内进水，坑内稳定水位为坑深2.25m。

    2#坑槽检查：坑槽长×宽×高＝2.4m×1.05m×2.4m，粘土层厚从上游至下游为2.1m~1.75m。373#孔（桩号W0+732.7）孔深1.1m处，上游侧连续分布水泥结石层，水泥结石最厚达1.2cm，沿坑周长度1.5m；坑深1.4m~2.4m内分布水泥结石层，已形成墙体，水泥结石胶结良好；桩号W0+732.7~W0+734.7之间孔深1.6m~1.8m连续分布水泥结石，水泥结石厚度在1cm~3cm之间；坑深1.85m处的砂砾石间连续分布水泥结石，与砂砾石粘结良好，已形成墙体。

    7.4 帷幕灌浆孔质量评定（不含补灌孔）：

    帷幕灌浆孔在灌浆结束后，质检工程师、监理工程师根据灌浆的过程控制，对单孔进行质量评定。质量评定结果为：帷幕灌浆孔316个，合格孔数为316个，合格率为100%；优良孔数为275个，优良率为84.1%，总灌浆长度为1285.9m，优良灌浆长度为1077.4m。

    8、施工中的特殊情况及处理措施

    8.1 帷幕灌浆孔原设计464个孔，后根据工程施工的需要将W0+360.0~W0+519.7帷幕灌浆孔该为摆喷灌浆施工，实际施工帷幕灌浆孔316个。

    8.2 一期围堰下游W0+821.0~W0+823.9段三个帷幕灌浆孔因处于围堰下游末端，该部位砂砾石层厚度小，采用开挖砂砾石层至基岩面后回填粘土碾压成防渗墙，经过工程监理研究取消三孔，孔号为G-Ⅲ-462、G-Ⅱ-463、G-Ⅲ-464。

    8.3 对灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，根据具体情况采用低压、浓浆、限流、限量、间歇待凝等方法进行处理，对灌浆过程中发生串浆时，采用一泵一孔同时进行灌浆。

    8.4 一期围堰施工结束后，及时进行了质量检查，根据检查成果，基本达到了预期目的。但在试抽水过程中发现个别段渗水比较集中，局部有少量的漏点。为加强围堰的防渗能力，确保围堰的稳定，减少抽水成本，在桩号W0+531.6~W0+541.6之间补充帷幕灌浆孔11个（入岩0.5m），在W0+324~W0+335、 W0+525~W0+536、W0+644~W0+663之间增加补充帷幕灌浆孔44个（入岩1.0m）。

    桩号W0+531.6~W0+541.6之间补充帷幕灌浆孔11个。以原孔G-III-170^#（桩号W0+529.7）与G-II-171^#（桩号W0+530.7）之间为补31^#灌浆孔，G-III-172^#~G-I-173^#之间为补32^#灌浆孔，依次类推至G-III-180^#~G-I-181^#之间为补41^#灌浆孔。

    桩号W0+324~W0+335、W0+525~W0+536、W0+644~W0+663之间补充帷幕灌浆孔44个，以桩号W0+324处为补42号孔，W0+325处为补43号孔，依次类推至桩号W0+663处为补85号孔。

    9、帷幕补灌孔施工

    后期帷幕灌浆补灌孔是针对渗漏集中部位所进行的帷幕补强灌浆，施工时未分序，灌浆方法及浆液变浆标准和前述围堰帷幕灌浆相同，在灌浆工艺上与围堰帷幕灌浆略有不同，即钻孔后拔管时只拔出两节外套管（长3.0m），其余作灌浆时护壁管，由此，灌浆段集中于基岩面上2.5m范围，对沿基岩面的渗流能起到有效的堵截，降低渗流量。通过灌后与灌前的实际渗流量比较，该种改进的灌浆方法处理效果较为理想。

    10、结语

      青海直岗拉卡水电站一期围堰防渗帷幕采用的水泥帷幕灌浆和针对集中渗漏点的补强灌浆处理方案是成功的，达到了该工程对围堰的防渗要求，对类似在砂砾石层中的防渗施工采用水泥灌浆施工方法提供和积累了可靠的施工经验和技术参数。