飞仙关水电站帷幕灌浆施工技术与质量控制

曾照清

【摘 要】结合华能飞仙关水电站工程实例，介绍了该水电枢纽所在地的地质条件、主要设计指标及技术要求，重点探讨了帷幕灌浆施工准备、工艺、技术要点、质量控制等诸方面的内容，以期对类似中小型水电站施工起到指导作用。

【关键词】飞仙关水电站；制浆和灌浆；施工工艺；质量控制

[中图分类号] TV73，TU271.1[文献标识码] A[文章编号] T2011-12(03)-1607

1 工程概况

四川华能飞仙关水电站工程位于四川省雅安市庐山县飞仙关镇侧的青衣江河段上，为青衣江干流梯级开发的第一级，下一级为已建的雨城电站。挡水发电枢纽布置从右至左依次为：右岸接头坝、5孔泄洪闸、2孔冲砂闸、主厂房、开关站及副厂房；左岸非溢流坝等建筑物；电站装机容量2×50MW；各主要建筑物建基于岩基。根据设计图纸要求，闸坝和厂房段为单排帷幕，左岸120m延伸段覆盖层（厚17m）为双排帷幕，排距1m，下部基岩段（底高程580m）为单排帷幕；孔距均为2m。

2地质条件

枢纽区主要出露白垩系上统夹关组（K2j）、灌口组（K2g）和第四系松散堆积层。根据工区岩性特征将灌口组（K2g）划分为7个亚层（K2g①-K2g⑦）。枢纽区河段内，两岸不对称，右岸斜坡陡峻，地面高程600～705m，左岸坡地形平缓，地面高程600～630m，Ⅱ级阶地保留较好，阶面宽110～180m，长120～150m，阶面高程624～630m，高出河面24～30m。左、右岸各有冲沟一条，分别位于闸坝轴线下游160m和40m，左岸冲沟集雨面积较大，地表松散固体物质较多。右岸冲沟坡降陡，固体径流物质较少。受地形、岩性、构造控制，区内物理地质现象主要表现为风化、卸荷和崩塌等。崩塌主要分布在右岸冲沟下游坡麓地段，堆积体厚10～15m，由块碎石夹粘土组成，覆盖于Ⅱ级阶地形卵石之上，对建筑物无影响。

3 施工准备

3.1风、水、电

帷幕灌浆施工前，对所需风、水、电可直接从系统引至作业现场。

3.2集中制浆和灌浆系统

根据帷幕灌浆施工强度需要，在一纵向围堰外侧设置1处集中制浆站，搭建42m2的水泥仓库用来储藏水泥，配置1台2000型制浆机，1台600型制浆机，1台HB150灌浆泵，1台3SNS灌浆泵，灌浆站根据现场地形和场地，尽可能地放置在施工作业面上或离施工作业面较近的位置；每个灌浆站配置2台JJS-2B（2×200L）双层制浆机，2台3SNS砂浆泵和1台自动灌浆记录仪。

3.3排污系统设置

1）在集中制浆站砌筑排水沟和沉淀池，并与排污系统连通，收集制浆及灌浆过程中产生的废浆、废水，定期清理沉淀池中的固体废弃物。

2）在制浆站附近设置临时废渣废水回收池，将钻孔及灌浆过程中产生的废弃物集中起来，减少对仓面及环境的污染，也便于人工清理。在仓号中设置废弃物回收箱，及时将临时回收池收集的废渣废水转运至回收箱，由吊车吊运至仓号外与集中制浆站的废弃物一起集中处理。

4 主要设计指标及技术要求

（1）抬动观测孔孔深：每个单元均设有抬动观测孔，孔深为10m。

（2）抬动观测允许变形量100μm。

（3）帷幕灌浆孔孔深按设计要求，结合地质条件的实际情况而定。

（4）帷幕灌浆孔孔间距2m，双排帷幕排距为1m。

（5）孔径：帷幕灌浆孔孔径≮?准46。

（6）灌浆用水泥：不低于P.O42.5，通过80μm方孔筛的筛余量≯5%。

（7）灌浆压力： 灌浆压力暂采用0.5～2.5MPa，具体压力根据帷幕灌浆生产性试验分析确定。

（8）灌浆浆液比级：暂采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1（重量比）5个比级，具体浆液比根据帷幕灌浆生产性试验分析确定。

9）灌浆结束标准：达到规定压力，注入率≯1L/min时，继续灌注60min，灌浆可结束。

（10）封孔：采用全孔灌浆封孔法。

（11）灌浆检查：检查孔压水，固结灌浆施工完成14d后，在该部位钻孔，并分段做单点法压水检查。

5 帷幕灌浆施工工艺

5.1施工方法

帷幕灌浆施工采用分序加密的原则进行，先施工下游排，后施工上游排；同排先Ⅰ序、再Ⅱ序、后Ⅲ序。从闸室坝段开始施工，具体的根据工程实际情况而定。钻孔采用回转式钻机小口径全断面钻进成孔；灌浆采用自上而下分段、孔口封闭、孔内循环式灌浆。

工艺流程：测量定位→钻抬动观测孔→安装抬动装置→钻孔（裂隙）冲洗→灌前压水试验→灌浆→下一段。

5.2钻孔施工

1）在帷幕灌浆孔中先布置先导孔，一般一个单元布置一个先导孔，其间距宜≮15m，且在一序孔中选取。

2）钻孔采用XY-2地质钻机，对先导孔和检查孔进行取芯，其他孔不予取芯。

3）钻机必须按测量确定的孔位就位，偏差值≯10cm，孔深应符合设计规定，并做好记录。钻机安放平稳，并校正机身和钻机立轴，确保钻机水平及钻孔垂直。

5.3灌浆孔的冲洗和压水

1）帷幕灌浆孔各孔段灌浆前，应采用压力水进行裂隙冲洗，冲洗时间直至回水清净为止或≯20min。

2）压力水冲洗，压力为灌浆压力的80%，且≯1MPa。

3）压水试验：裂隙冲洗完成后做简易压水试验。

5.4灌浆施工技术及其注意事项

1）灌浆采用孔口封闭灌浆法，孔口管必须镶铸牢实，埋入深度宜≮1.5m 。

2）孔口封闭器应具有以下性能：在灌浆过程中，灌浆管可在孔口封闭器中心部位灵活地转动和升降，且不漏浆。

3）灌浆采用循环式自上而下分段灌浆方法。用钻杆作为灌浆管，各灌浆段灌浆时管口距段底≯ 50cm。

4）灌浆宜尽快达到设计压力。但在灌浆过程中必须注意控制压力，压力与注入率必须相适应 。

5）灌浆过程中应经常转动和上下活动灌浆管，回浆管宜有 15L/min 以上的回浆量，以防灌浆管在孔内被水泥浆凝住。

6）在设计压力下，注入率≯1.0L/min 时，延续灌注时间不少于60min。

7）灌浆过程中，使用自动记录仪记录灌浆技术参数。

5.5灌浆特殊情况处理

1）灌浆过程中，发生冒浆、漏浆时，根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量间歇灌浆等方法进行处理。

2）灌帷幕浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可同时进行灌浆，应采用一泵一孔灌注。否则应立即在串浆孔内串浆部位以上用灌浆塞塞住，待灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻孔和灌浆。

3）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理： ①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆；②中断时间超过30min，立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆；③恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率与中断前的减少较多，则浆液逐级加浓继续灌注；④恢复灌浆后，如注入率中断减少很多，且在极短时间内停止吸浆，应采取补救措施。

4）在孔口有涌水的灌浆孔段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况采取下列措施，具体措施应征得监理人批准：①自上而下分段灌浆；②缩短段长；③提高灌浆压力；进行纯压式灌浆；④灌注浓浆；⑤灌浆结束后应有屛浆措施，屛浆时间不少于1h；⑥闭浆；⑦待凝时间不少于48h；⑧必要时在浆液中参加适量速凝剂。

5）大量耗浆孔段的处理：①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆 ;②浆液中掺加速凝剂；③灌注稳定浆液或温合浆液。该段经处理后仍应扫孔， 重新依照技术要求进行灌浆，直至结束。

6）帷幕灌浆孔的终孔段其透水率大于设计规定值时，钻孔应继续加深。

5.6质量检查

帷幕灌浆孔压水试验应在该部位灌浆全部结束14d后进行，帷幕灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行压水试验，试验单点法。帷幕灌浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行灌浆和封孔；帷幕灌浆检查孔应采取岩芯，绘制钻孔柱状图。

帷幕灌浆质量压水试验检查，合格标准为透水率≯3Lu。坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%；再以下的各段的合格率应在 90% 以上，不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%，且不集中， 灌浆质量可认为合格。否则应由建设单位会同设计、 施工单位商定处理方案。

6 施工质量控制

（1）当班记录实行逐级把关制度：即记录员自检无误后，交班长检查，现场技术员把好现场记录最后一关。然后由技术员当班带回，交由内业资料员进行整理，内业资料员及时向现场反馈资料中存在的问题。

（2）实行质检技术员跟班作业制度，负责各工序的施工技术指导和质量检查。

（3）严格按照合同文件、施工技术规范和部颁相关施工规范规程的规定要求组织施工，严格执行质量检查的程序和步骤，在施工全过程中认真接受监理工程师的监理和指导。

（4）建立施工班组初检，工段长复检，质检部终检的“三检制”。在施工全过程中，实行质量逐级交接，一票否决，层层把关，把影响质量的隐患消灭在萌芽状态。

（5）配备满足工程需要的检测设备、测试仪器和试验器具等，并按规定周期进行效验，发现不能满足计量精度要求时，及时调整或更换。该工程主要配备压力表、比重计等测试仪器。

（6）严格控制进场原材料的材质符合规范、合同文件要求，附有检测结果报告单，经检验合格后方可进场，必要时在使用前重新进行复检。

（7）开工前，编制钻孔灌浆施工技术要求和作业指导书，并对施工人员进行详细的技术交底或培训，特殊工种必须持证上岗。

（8）定期召开质量专题会议，提出有预见性、针对性的措施，防患于未然。

（9）做好各项原始记录，及时进行整理、统计和上报工作。

7 文明施工

（1）在进行灌浆施工时认真做好废水、废浆的排放，全部采用排污泵通过排污管路排放至洞外，并确保废水、废浆不回流。

（2）及时清理灌浆工作面，确保灌浆工作面干净整洁。

（3）及时收集、整理水泥袋纸，不得乱扔。

8 结语

飞仙关水电站固结及帷幕灌浆参数，为同类岩石地基中小型基础灌浆提供了参考。要强调的是，在施工作业过程中，必须加强过程控制和质量监督，严格按照灌浆施工技术方案以及经审批的方案施工；另外，在出现特殊情况要进行处理的条件下，还应能根据现场实际情况的变化能提出实际的解决方案，以保证灌浆施工質量。

参考文献

[1]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 DL/T5148-2001

[2]水利水电工程钻孔压水试验规程 DL/T5331-2005