乌弄龙水电站坝基固结灌浆试验与技术应用

崔景涛 潘登喜 杨赟明

华能澜沧江水电股份有限公司古水建管局 云南省 昆明市 650000

摘要：为缓解乌弄龙水电站大坝固结灌浆与坝体碾压混凝土快速浇筑的矛盾, 根据其他类似工程在坝基进行两阶段固结灌浆,在施工前进行了两阶段固结灌浆试验。介绍了这种新型的固结灌浆试验过程及灌浆效果, 对其工艺特点、存在的缺陷及适用范围进行了探讨。 分析该灌浆工艺优缺点，为类似工程提供参考。

关键词：坝基；固结灌浆；应用

1坝基固结灌浆施工存在的问题

乌弄龙水电站拦河大坝为混凝土重力坝，最大坝高137.5m。, 坝址区河谷为斜向谷，两岸山势陡峻，河谷深切，呈不对称的“V”字型。左岸岸坡陡峻，一般为40°～45°；右岸高程1910m以下为基岩陡壁，坡度60°～80°，以上地形较缓，坡度为40°～45°，局部可见崩坡积覆盖层。坝址区分布的地层为二叠系下统（P₁）、上统下段（P₂^a）以及第四系（Q）。坝址两岸岸坡基岩露头较好，第四系覆盖层面积较小。（P₁）为灰～青灰色薄层状砂质板岩、泥质板岩夹变质石英砂岩。以砂质、泥质板岩为主，约占60%，其余为变质石英砂岩。（P₂^a）为灰色、灰黑色薄层状砂质板岩、泥质板岩夹中厚层变质石英砂岩及少量英安质凝灰岩。据地质测绘、钻孔及平硐揭露统计，坝址区地层中岩性以板岩为主，约占67%左右，变质石英砂岩约占30%，英安质凝灰岩约占3%。

坝基固结灌浆施工与坝体碾压混凝土快速浇筑的矛盾很突出。一方面, 工程施工进度要求快, 大坝碾压混凝土浇筑过程中没有安排坝基固结灌浆的直线工期; 另一方面, 由于碾压混凝土的允许间歇时间比常态混凝土短, 在浇筑过程中一般不允许长间歇进行坝基有盖重固结灌浆, 以免影响混凝土的施工质量。因此, 乌弄龙水电站坝基固结灌浆无法进行常规的有盖重固结灌浆, 必须研究其他灌浆方式。

目前, 基岩无盖重固结灌浆包括下列几种施工方式: ①在填塘封闭混凝土或找平混凝土表面进行的表面封闭式无盖重固结灌浆; ②在垫层混凝土或薄盖板( 趾板) 上进行的薄盖板式无盖重固结灌浆; ③在裸岩面上直接进行的裸岩固结灌浆。其中采用表面封闭式或薄盖板式无盖重固结灌浆的方式相对较多, 已有成功的工程实例和经验可借鉴, 而裸岩固结灌浆施工目前在大型水电工程主体工程施工中应用较少。经参建四方讨论，大坝固结灌浆拟采用两阶段固结灌浆（为了尽量避免固结灌浆时表层岩石渗漏频发，钻孔灌浆时先预留2.0m做为第1段暂不灌浆，待混凝土浇筑3.0m及以上时，形成有盖重后，再进行第1段引管灌浆（第两阶段灌浆），引管材料为聚乙烯管（Φ25mm），混凝土与基岩接触位置可利用大坝接触灌浆进行补偿灌注，大坝边坡固结灌浆2.0m以下各段按照相关技术要求进行正常灌浆施工（第一阶段灌浆））。同时又需保证固结灌浆质量，结合流域各电站已有的施工经验，在左右岸4#、10#坝段具有代表性地层各选一个部位进行两阶段固结灌浆试验，各部位分两个小试验区进行两种排距的对比试验，试验两阶段灌浆是否满足乌弄龙水电站坝基工况，选取最优方案。

2两阶段固结灌浆试验

2.1试验区选址

试验一区选择在4号坝段，高程1819.5以上未施工固结灌浆孔范围，分为两个对比试验区原设计蓝图孔位布置区为3×3m，加密区将原设计孔间排距调整为2.5m×2.5m，试验二区选择在10号坝段EL：1797-1810m固结灌浆孔范围，分为两个对比试验区原设计蓝图孔位布置区2×3m，加密区将原设计孔间排距调整为2.0m×2.0m。

2.2两阶段工艺流程

灌浆施工次序按照“先周边后中间、先外部后内部、次序加密”的原则进行；固结灌浆分二序孔施工。本次两阶段固结灌浆试验孔深为8.0、10.0m，选用自上而下灌浆法施工，射浆管距孔底应不大于50cm，接触段在岩石中的长度不得大于2.0m，以下各段段长不得大于6.0m。

固结灌浆采用分段灌浆，第1段为2.0m，以下各段为5.0m、3.0m（6.0m），最大段长不超过6.0m。对于边坡固结引管灌浆，先进行第一阶段灌浆，即2.0m以下灌浆，待2.0m以下灌浆完成后，再对2.0m以上进行引管，引管长度根据混凝土浇筑分层厚度来确定。进、回浆主（引）管为聚乙烯管，其中孔内一根预埋1.5m，即距第1段孔底0.5m，作为进浆管，另一个预埋距孔口0.2m，作为回浆管，孔口加铁垫片用砂浆封填密实，并做好相应标识及保护措施。引管长度原则以混凝土分层厚度来确定，局部因混凝土浇筑连续，超3.0m的，则

将引管采用绑扎固定连接的方式，顺坡面引出混凝土仓外，待已浇混凝土达到一定强度后，即可开始引管灌浆。

图1 试验工艺流程图图2两阶段固结灌浆生产性试验示意图

固结灌浆压力拟按下表执行，灌浆泵、进浆管路和灌浆孔口回浆管处均应安装压力表。灌浆开始后，压力尽快提升以达到设计值；对于接触段和注入率大的孔段，进行分段升压。

表1试验一区固结灌浆压力

表2试验二区固结灌浆压力

固结浆液水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1（重量比）四个比级。当灌前压水试验（或简易压水）：渗水率大于100 Lu时，可直接采用0.5:1浓浆开灌；当灌前漏水率达到50Lu～100 Lu时，可采用1:1浆液开灌。以上两种情况，在开灌10分钟内，若吸浆量小于20L/min，且吸浆量减小幅度较大时，应变稀一级继续灌注。在规定压力下，当注入率不大于1.0L/min，继续灌注30min，灌浆即可结束；当长期达不到结束标准时，报请参建各方共同研究处理措施。

第一阶段灌浆采用“全孔灌浆封孔”法，即两米以下全部孔段灌浆结束后，利用水灰比为0.5:1的浓浆置换掉孔内稀浆，再采用最大灌浆压力进行灌浆封孔，屏浆60min。灌浆封孔结束后，待孔内水泥浆液凝固后，对析出段采用干硬性水泥砂浆人工封填捣实后再做引管处理。第两阶段引管灌浆结束后，采用水灰比为0.5:1的浓浆置换掉孔内稀浆，再采用最大灌浆压力进行灌浆封孔，屏浆60min后将管口封闭，闭浆24小时，并将管路采用手持式切割机切除与混凝土面平齐，孔口用砂浆抹平。

3两阶段固结灌浆试验成果

3.1压水试验成果

一试区原设计区及加密区灌前压水孔及灌前测试孔各布置1个，共4个；压水4段，平均透水率31.18Lu，透水率最大值为45.36Lu，最小值为19.31lu。灌后检查孔共布置2个，压水2段，透水率平均值3.50Lu，最大值4.14Lu，最小值2.85Lu。较灌前压水透水率平均值31.18 Lu，最大值45.36 Lu，最小值19.31 Lu分别减少了88.8%、91%、85.2%。

二试区原设计区及加密区灌前压水孔各布置1个，灌前测试孔各布置2个，共6个；压水12段，平均透水率34.23Lu，透水率最大值为53.16Lu，最小值为8.97Lu，其中灌前5~10Lu，50~100的透水率各1段，均占透水频率的8.3%，其余灌前压水试验透水率均集中在10~50Lu范围，达到透水频率的83%。灌后检查孔共布置2个，压水4段，透水率平均值3.58Lu，最大值7.28Lu，最小值0.96Lu。较灌前压水透水率平均值34.23 Lu，最大值53.16Lu，最小值8.97 Lu分别减少了90%、86.3%、89.2%。

试验二区加密区灌后检查孔共布置1个，压水2段，002段压水吕荣为7.28， 003段灌后压水吕荣为0.96，未满足设计合格标准85%以上试段的透水率q≤5Lu的要求。

不合格原因分析:试验二区原设计区灌后检查孔布置灌浆孔SY2-07号周边， SY2-07号孔002段，在灌浆过程中发现岩面漏浆，即采取堵漏，间歇等措施无效后采取待凝处理，扫孔复灌注入量为仅为130.7kg。

综合分析： SY2-07号孔002段在灌浆过程中受地质因素影响从而出现岩面冒漏浆，所采取的间歇措施极有可能堵塞部分细小裂隙及灌浆通道，待凝则更可能堵塞较大裂隙及灌浆通道，从而影响灌浆质量，导致该部位灌后检查孔002段不符合设计要求。对加密区按照该部位设计参数，重新布设一个灌后检查孔进行施工，压水透水率002段为：3.12Lu，003为：2.7Lu。该部位灌后检查孔压水吕荣满足合格标准:85%以上试段的透水率q≤5Lu，其余孔段的透水率值不大于7.5Lu，且分布不得集中的设计要求。

3.2声波测试成果

试验一区灌前共完成6测试孔，灌后共完成3个孔的声波测试，波速最大值为5291m/s，最小值为2917m/s，主要分布在3500m/s~5000m/s之间，平均值为4302m/s，比灌前声波波速平均值提高15.47%，灌后大于3200m/s波速测点所占比例为96.35%，小于设计标准85%的波速测点所占比例为0%；2m以下孔段波速平均值为4373m/s，平均提高率为14.10%，根据评定标准判定，固结灌浆后波速值满足设计要求。

试验二区灌前共完成4个测试孔，灌后共完成3个孔的声波测试，波速最大值为5291m/s，最小值为2809m/s，主要分布在3500m/s~5200m/s之间，平均值为4093m/s，比灌前声波波速平均值提高10.46%，灌后大于3200m/s波速测点所占比例为96.45%，小于设计标准85%的波速测点所占比例为0%；2m以下孔段波速平均值为4231m/s，平均提高率为8.51%，根据评定标准判定，固结灌浆后波速值满足设计要求。

4两阶段固结灌浆的优缺点分析

4.1两阶段灌浆优点分析

两阶段固结灌浆施工，第一阶段固结灌浆为裸岩灌浆，以0~2m段岩层为盖重进行固结灌浆施工，可与有盖重灌浆相比，不用等碾压混凝土施工，减少施工交叉，不占用直线工期。两阶段灌浆采用引管灌浆，等混凝土盖重及强度足够后进行施工，对灌浆质量有保证，且节约了钻孔工期。

4.2两阶段灌浆的缺点分析

两阶段灌浆需要在脚手架上施工，增加了脚手架搭设施工任务。钻孔机型应适合排架上施工局限，施工难度增大，钻孔工效较低。第一阶段灌浆受地层情况影响容易出现漏（冒）浆、绕塞情况，灌浆时采用低压慢灌、封堵等处理措施，且很难堵住漏浆部位，因此部分孔采用了待凝处理措施，质量风险大，同时增加人员处理漏浆部位，绕塞后处理起来也非常困难，灌浆工效降低。第两阶段对引管要求较高，否则容易出现灌浆通道堵死的情况，且容易串孔，串孔并灌可能引起混凝土抬动。

5结语

两阶段固结灌浆为缓解乌弄龙水电站坝基固结灌浆与坝体碾压混凝土快速浇筑的矛盾，并避免了裸岩灌浆的质量隐患，但存在脚手架施工，脚手架上钻机搬迁难度增加，串冒漏特殊情况概率大，引管要求高的特点，对施工成本有所提高，管理难度有所加大。为类似工程提供参考资料。

参考文献:

[1]徐守坡 .水利工程中坝基固结灌浆的施工技术. 水利建设与管理 2013年08期

[2]宋园生、乔荣梅.龙滩水电站左岸大坝坝基固结灌浆.第9次水利水电地基与基础工程学术会议论文集