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(jì)頂寬7.0m，圍堰堰頂設(shè)計(jì)高程為▽2042.0~▽2041.0，設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(jì)施工范圍為W0+360.0~W0+823.90，帷幕灌漿孔464個(gè)。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(jì)及監(jiān)理要求，透水率q≤4Lu。綜合經(jīng)濟(jì)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?yuàn)A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(jì)

    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(jì)帷幕灌漿孔464個(gè)，后根據(jù)工程施工的要求，實(shí)際施工327個(gè)。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(jì)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(kāi)始施工至2003年5月30補(bǔ)孔施工完畢，共完成鉆孔385個(gè)，其中帷幕灌漿孔371個(gè)（含補(bǔ)孔55個(gè)），檢查孔12個(gè)，坑槽檢查2個(gè)，帷幕灌漿孔灌注水泥619088.98Kg。具體設(shè)計(jì)工程量及完成工程量見(jiàn)下表一：

    設(shè)計(jì)工程量及完成工程量表 表一

　　項(xiàng)

　　目

　　設(shè)計(jì)

　　工程量 　　完成工程量

　　孔數(shù)

　　（個(gè)）

　　孔數(shù)

　　（個(gè)） 　　粘土厚（m） 　　砂礫石（m） 　　基巖（m） 　　合計(jì)（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(jì) 　　319 　　316 　　907.7 　　1079.3 　　158.0 　　2145.0 　　補(bǔ)孔 　　55 　　55 　　322.6 　　210.0 　　49.5 　　582.1 　　合計(jì) 　　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(jì) 　　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(jī)通過(guò)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(tái)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(tái)，占地約70m²，距地面約0.8m，滿足工程施工的需求。

　　機(jī)械設(shè)備和材料 表二

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

SGZ-IIIA

　　臺(tái) 　　5 　　2 　　英格索蘭空氣壓縮機(jī)

VHP750

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

SGB6-10

　　臺(tái) 　　4 　　5 　　高速攪拌機(jī) 　　ZJ-400 　　臺(tái) 　　2 　　6 　　立式攪拌槽 　　JY-200 　　臺(tái) 　　4 　　7 　　電子測(cè)斜儀 　　KXP-1 　　臺(tái) 　　1 　　8 　　液壓拔管機(jī) 　　  　　臺(tái) 　　1 　　9 　　潛水泵 　　  　　臺(tái) 　　2 　　10 　　壓力表 　　0~1.0Mpa 　　個(gè) 　　若干 　　11 　　比重計(jì) 　　  　　個(gè) 　　若干 　　12 　　溫度計(jì) 　　  　　個(gè) 　　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(jī)械設(shè)備及施工人員：根據(jù)施工強(qiáng)度，該施工面共上SGZ-IIIA型鉆機(jī)5臺(tái)，英格索蘭空氣壓縮機(jī)1臺(tái)，英格索蘭潛孔鉆鉆機(jī) 1臺(tái)，SGB6-10型灌漿泵4臺(tái)，高速攪拌機(jī)2臺(tái)，攪拌槽4臺(tái)，機(jī)械設(shè)備及材料詳見(jiàn)表二。參與本次施工的人員達(dá)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(jī)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(chǎng)→測(cè)量放控制點(diǎn)→由控制點(diǎn)測(cè)量放孔位→I序孔→II序孔→III序孔→檢查孔→補(bǔ)充帷幕灌漿孔。

    6.2單孔施工程序

    鉆機(jī)對(duì)中孔位→整平穩(wěn)固鉆機(jī)→造孔（跟管鉆進(jìn)）→下灌漿花管→拔外管→測(cè)孔深、孔斜→下孔口裝置→灌漿→機(jī)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(jī)施工（G-I-1~G-I-49間共施工15孔，鉆孔時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔位，采用φ91mm的厚皮地質(zhì)巖芯管靠吊錘沖擊鉆進(jìn)，鉆孔至設(shè)計(jì)孔深。由于受工期限制，后期采用英格索蘭MZ-200型鉆機(jī)跟管鉆進(jìn)施工，鉆孔時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔位，鉆孔孔徑為φ150mm。鉆孔至設(shè)計(jì)孔深后，下入φ73mm的塑料花管，將跟管鉆進(jìn)的外管用拔管機(jī)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(biāo)準(zhǔn)：

    灌漿所用水泥是由水電四局直崗拉卡工程項(xiàng)目部物資辦調(diào)入的互助產(chǎn)32.5級(jí)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(duì)帷幕灌漿強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5級(jí)的要求。

    灌漿水灰比采用0.8：1、0.6：1、0.5：1三個(gè)比級(jí)，在高攪機(jī)配置好某一比級(jí)的漿比后送至攪拌槽中，根據(jù)要求，在施工過(guò)程中測(cè)量漿溫，所測(cè)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(yán)格按要求逐級(jí)變漿，未發(fā)現(xiàn)任何串、冒、漏漿時(shí)不得越級(jí)變漿。某一漿比，注入量達(dá)到600L時(shí)，注入率與初始值之比大于0.8，則加濃一級(jí)漿比，否則按原比級(jí)灌至結(jié)束。當(dāng)0.5：1漿液注入量達(dá)到1000L后，壓力及注入率變化不大時(shí)，采用間歇灌漿，間歇時(shí)間為10~20min，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

    ⑷灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注15min，或當(dāng)注入率不大于1.0L/min時(shí)，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(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，屏漿15min（補(bǔ)孔屏漿30min）后結(jié)束。24小時(shí)（補(bǔ)孔48小時(shí)）后人工進(jìn)行水泥砂漿封孔。

    6.4.施工質(zhì)量過(guò)程控制

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

    1、機(jī)組內(nèi)部班組自檢

    機(jī)組班長(zhǎng)、記錄員控制施工孔孔深段長(zhǎng)及灌漿時(shí)裝置的正確與否、灌漿壓力、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等情況。對(duì)各環(huán)節(jié)、施工人員必須服從班長(zhǎng)、記錄員的安排，施工時(shí)記錄員必須如實(shí)記錄施工情況，確保施工質(zhì)量.

    2、機(jī)組質(zhì)檢員

    檢查控制鉆孔的孔位、孔斜、方位，保證準(zhǔn)確及時(shí)的測(cè)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(shí)通知施工人員糾正處理如無(wú)效上報(bào)項(xiàng)目部質(zhì)檢人員。

    3、終檢人員

    對(duì)施工的全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，對(duì)關(guān)鍵工序?qū)嵤┖炞C制度,以確保施工滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)施工環(huán)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。對(duì)施工中出現(xiàn)的異常情況采取有效的措施及時(shí)處理并上報(bào)項(xiàng)目部。主要工序通知監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

    7、灌漿資料統(tǒng)計(jì)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(shí)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(kuò)散半徑分析

    單孔平均擴(kuò)散半徑R，采用下述回歸公式：

    R=√2V

    V=g/1500

    式中：R——擴(kuò)散半徑（m）；

    V——單位擴(kuò)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(guò)對(duì)灌漿資料的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，Ⅰ序孔平均擴(kuò)散半徑  RⅠ=1.02m，Ⅱ序孔平均擴(kuò)散半徑RⅡ=0.73m，Ⅲ序孔平均擴(kuò)散半徑RⅢ=0.50m，從擴(kuò)散半徑上看，RⅠ＞RⅡ＞RⅢ，符合灌漿規(guī)律。最大單孔平均擴(kuò)散半徑為Rmax=1.67m，最小單孔平均擴(kuò)散半徑為Rmin=0.30m。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔平均擴(kuò)散半徑為R=0.74m，大于孔距的二分之一0.50m，說(shuō)明帷幕灌漿已形成帷幕，符合設(shè)計(jì)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(gè)檢查孔和2個(gè)坑槽檢查，在檢查孔施工過(guò)程中，根據(jù)要求采用φ150mm的潛孔鉆鉆孔，觀察鉆孔時(shí)孔內(nèi)有無(wú)返水，在鉆孔過(guò)程中檢21鉆孔時(shí)孔內(nèi)有返水，按照工程監(jiān)理部文件（ZGLK-4-013）進(jìn)行補(bǔ)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(xiàng)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(jiàn)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(jìn)行灌漿、封孔?？硬垓?yàn)收后，按技術(shù)要求進(jìn)行坑槽回填。具體檢查孔要素情況見(jiàn)表三。

　　檢查孔要素成果表 表三

　　孔號(hào) 　　孔位樁號(hào)

　　孔深

　　（m）

　　注水段長(zhǎng)

　　（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(lái)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?yàn)樵摬课徽惩列膲χ杏蟹奂?xì)沙層，造成q值異常。

    1#坑槽樁號(hào)為W0+687.7，2#坑槽樁號(hào)為W0+732.7。具體描述為：

    1#坑槽檢查：坑槽長(zhǎng)×寬×高＝1.5m×1.0m×2.25m?？由?.50m~1.80m為水泥結(jié)石層，坑深挖至3.5m左右時(shí)挖出粉細(xì)沙，坑內(nèi)進(jìn)水，坑內(nèi)穩(wěn)定水位為坑深2.25m。

    2#坑槽檢查：坑槽長(zhǎng)×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(hào)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(dá)1.2cm，沿坑周長(zhǎng)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(hào)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(píng)定（不含補(bǔ)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(guò)程控制，對(duì)單孔進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。質(zhì)量評(píng)定結(jié)果為：帷幕灌漿孔316個(gè)，合格孔數(shù)為316個(gè)，合格率為100%；優(yōu)良孔數(shù)為275個(gè)，優(yōu)良率為84.1%，總灌漿長(zhǎng)度為1285.9m，優(yōu)良灌漿長(zhǎng)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(jì)464個(gè)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(shí)際施工帷幕灌漿孔316個(gè)。

    8.2 一期圍堰下游W0+821.0~W0+823.9段三個(gè)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(kāi)挖砂礫石層至基巖面后回填粘土碾壓成防滲墻，經(jīng)過(guò)工程監(jiān)理研究取消三孔，孔號(hào)為G-Ⅲ-462、G-Ⅱ-463、G-Ⅲ-464。

    8.3 對(duì)灌漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時(shí)，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(jìn)行處理，對(duì)灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，采用一泵一孔同時(shí)進(jìn)行灌漿。

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

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

    樁號(hào)W0+324~W0+335、W0+525~W0+536、W0+644~W0+663之間補(bǔ)充帷幕灌漿孔44個(gè)，以樁號(hào)W0+324處為補(bǔ)42號(hào)孔，W0+325處為補(bǔ)43號(hào)孔，依次類推至樁號(hào)W0+663處為補(bǔ)85號(hào)孔。

    9、帷幕補(bǔ)灌孔施工

    后期帷幕灌漿補(bǔ)灌孔是針對(duì)滲漏集中部位所進(jìn)行的帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿，施工時(shí)未分序，灌漿方法及漿液變漿標(biāo)準(zhǔn)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(shí)只拔出兩節(jié)外套管（長(zhǎng)3.0m），其余作灌漿時(shí)護(hù)壁管，由此，灌漿段集中于基巖面上2.5m范圍，對(duì)沿基巖面的滲流能起到有效的堵截，降低滲流量。通過(guò)灌后與灌前的實(shí)際滲流量比較，該種改進(jìn)的灌漿方法處理效果較為理想。

    10、結(jié)語(yǔ)

      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(duì)集中滲漏點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理方案是成功的，達(dá)到了該工程對(duì)圍堰的防滲要求，對(duì)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(yàn)和技術(shù)參數(shù)。