百色水利枢纽大坝高压帷幕灌浆的质量控制与效果
【摘要】百色水利枢纽大坝为130 mRcc砼重力坝，坝址基础全部座落在华力西期辉绿岩上，岩石坚硬、裂隙发育，由于长期受构造力作用，工程地质和水文条件复杂，坝基应力大，地基处理要求高。在高水头下，大坝的防渗控制是工程成败的关键，特别是防渗帷幕工程的施工质量的好坏，将直接影响到大坝是否能正常蓄水，电站是否能够正常运行，是整个工程的重中之重。
【关键词】百色水利枢纽；高压灌浆 ；质量控制；成果分析
【Abstract】Baise dam is 130 mRcc concrete gravity dam, dam-based all located in the Variscan diabase, the rock hard, fractured, due to long-standing role of tectonic forces, engineering, geological and hydrological conditions are very complex stress large dam foundation, ground handling demanding. In the high head, the dam’s seepage control is the key to project success, especially the anti-seepage curtain project construction quality is good or bad, will directly affect whether the normal water storage dams, power plants whether the normal operation of the whole project top priority.
【Key words】Baise; High-pressure grouting; Quality control; Analysis of results
1. 工程简介百色水利枢纽工程位于郁江支流右江中段，坝址距离百色市22km，是国家计委批准的《珠江流域西江水系郁江综合利用规划报告》中的第二梯级，是一座以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用效益的大型水利枢纽，也是治理和开发郁江的关键性工程和西部大开发的重要标志性工程。枢纽工程主要由主坝、水电站、副坝和通航建筑物等四部分组成。主坝为全断面碾压混凝土坝，最大坝高130m，坝顶长720m。溢流坝段长88m，设4个溢流表孔和3个泄洪中孔。溢流坝段下游设钢筋混凝土128.6×82.0m（长×宽）消力池。水电站为地下厂房，布置在坝址左岸，装机4台，每台容量135MW，总装机容量540MW。
2. 防渗帷幕设计坝址基础全部座落在华力西期辉绿岩上，岩石坚硬、裂隙发育，由于长期受构造力作用，依据砼浇筑及单元划分为：1A～4B、5＃、6A～12B、13＃及左右岸平洞26个灌浆单元。坝基河部位4A～4B坝块存在一条顺水流方向的F46断层，6#坝块也存在一条顺水流方向的F6大断层。 为了截断基础渗流和两岸的绕坝渗漏，降低坝基扬压力，对大坝基础进行悬挂式帷幕灌浆。鉴此在坝体灌浆排水廊道内设计了二排帷幕灌浆，其中上游排为副帷幕灌浆，下游排为主帷幕灌浆；右岸坝顶以及灌浆平洞内均仅布置了一排主帷幕灌浆。大坝帷幕灌浆设计孔深为入岩13～72m不等，灌浆孔排距为1.2米、间距为2.5米。主帷幕为垂直孔，副帷幕均向上游倾4度。
3. 帷幕灌浆质量控制
3.1灌浆施灌前控制。（1） 灌前和灌浆过程中不定期对每台自动记录仪、流量计、记录仪压力值、压力表测斜仪，经检查和率定合格后才给予使用。（2） 利用钻杆作射浆管时，射浆管必须下到位（距孔底≤50cm）。（3） 孔口封闭器安装前检查密封圈、胶球等是否完好。
3.2灌浆施工过程控制。
（1）造孔均采用地质回转钻机开孔孔径为110mm，确保入岩2m，灌完第一段后向孔内注入0.5:1的浓浆镶筑89mm孔口管，待凝48小时，基岩段钻孔孔径为76mm。帷幕灌浆孔与设计孔位偏差不大于10cm，孔深不超过设计孔深的±0.5m。
（2）每段孔在钻孔结束时，不提钻进行大流量水对孔壁冲洗，直至冲洗干净为止，回清水时间不少于10min，总洗孔时间不少于30min；采用简易法压水试验，每段孔在灌浆前均进行简易法压水。压水时间20min，每5min测读一次压入流量，取最后值作为计算流量。
（3）液水灰比为3:1、2:1、1:1、0.6:1或0.5:1等四个比级，开灌水灰比3:1。细水泥浆液水灰比为1:1、0.8:1、0.6:1等三个比级，开灌水灰比1:1。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率不变而压力持续升高时，不改变水灰比；当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比；当注入率大于30L/min,根据具体情况越级变浓。一次浆液使用时间（从制浆至弃浆）不超过4小时，细水泥不超过2小时。
（4） 严格控制造孔孔位、倾角及方位角，灌浆孔均进行孔斜测量，垂直孔或顶角小于5度的帷幕灌浆孔，孔底偏差不大于下表1的规定值。
（5） 帷幕孔全孔钻孔结束并经单孔验收合格灌浆之后进行封孔，采用“全孔灌浆封孔法”封孔，即将注浆管下入孔底，用灌浆泵将0.5:1浓水泥浆液注入孔底，以将孔内积水或稀浆置换出孔外，待孔口返出0.5:1浓浆之后提出注浆管，采用孔口封闭器进行纯压式灌浆封孔，屏浆60min即结束。
3.3灌浆后工程质量检查。检查孔压水试验在灌浆结束14d后进行。帷幕灌浆检查孔的数量为灌浆孔数的10%，每个单元工程内至少布置有一个质量检查孔。帷幕灌浆检查孔压水试验采取五点法，帷幕灌浆先导孔自上而下分段进行五点法压水试验，试验压力采用0.3MPa、0.6MPa、1.0MPa、0.6MPa、0.3MPa。
3.4特殊情况的处理。
3.4.1特殊地质孔段的处理。
3.4.1.2有涌水的孔段处理。在有涌水的孔段，灌浆前测记涌水压力和流量，通过采取缩短段长、加大灌浆压力、纯压式灌注、掺加速凝剂、延长持续灌浆时间和待凝时间等控制措施来确保此类灌浆孔的施工质量效果。
3.4.1.3漏、冒浆的处理。灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，视具体情况采用嵌缝、表面封堵、灌注浓浆、降低压力限流、限量和间歇灌浆等方法进行处理。3.4.2串浆孔段的处理。（1） 灌浆过程中发生串浆时，被串孔正在钻进，串浆量不大，可继续钻进，否则停止钻进。封闭串浆孔，待灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进施工。（2） 如与待灌孔串浆，串浆量不大时，可于灌浆的同时在被串孔内通入水流，使水泥浆不致在孔内沉淀而堵塞钻孔内的岩石裂隙；串浆量较大时，如条件具备可同时灌浆，如不具备同时灌浆的条件，则封闭被串孔，待灌浆孔灌结束之后，立即打开被串孔扫孔冲洗后尽快灌浆。（3） 若两个孔同时灌浆，且两孔段使用的灌浆压力又不相同，出现串浆时，若无法灌结束，封闭使用较低灌浆压力的浅孔，待深孔灌浆结束后再灌浅孔
3.4.3灌浆中断的处理。 灌浆过程中若因故中断采用如下措施进行处理：（1） 尽早恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，再恢复灌浆，如冲洗无效则扫孔重灌。（2） 恢复灌浆时使用中断前的浆液进行灌注，如注入率与中断前相近，则逐渐加浓浆液直至灌浆结束。（3） 如中断时间较长，恢复灌浆时，如注入率较中断前减少较多且在短时间内停止吸浆，采取补救措施进行处理。
4. 灌浆成果资料分析
4.1帷幕灌浆分序统计分析。从单位注入量和灌浆次序的分析：主帷幕灌浆Ⅰ序孔平均单耗为226.7Kg/m，Ⅱ序孔单耗188.2Kg/m；Ⅲ序孔平均单耗为146.1Kg/m。副帷幕灌浆Ⅰ序孔平均单耗为181.7Kg/m，Ⅱ序孔平均单耗167.9Kg/m；Ⅲ序孔平均单耗为150.61Kg/m，Ⅳ序孔单耗22.35Kg/m，检查孔平均单耗10.91Kg/m，随着灌浆次序增进而单位注入量逐渐降低，反映了Ⅰ序孔的灌浆对Ⅱ序孔有一定的影响，Ⅰ序孔、Ⅱ序孔对Ⅲ孔有一定的影响，符合灌浆的一般规律。主坝帷幕吸浆量随着灌浆次序增大而明显降低，符合灌浆的递减规律，说明灌浆达到了预期效果。从表2我们可以看出：（1） 单位注入量的递减速率与灌浆次序有着密切的关系。（2） 单位灌浆材料的用量，序与序之间有着明显的变化。（3） 地质条件不同，灌浆材料的用量的递减速率也是有所差别。一般来说，溶蚀发育，地质条件差，其排、序的递减速率就越大，灌浆效果也就越明显。
4.2帷幕灌浆压水试验检查成果统计分析。主坝帷幕灌浆质量检查以压水试验检查为主，结合对施工记录、成果资料和检验测试资料。压水试验检查的合格标准为：主坝EL160m高程以下的基础，透水率不大于1Lu；EL160m高程以上的基础，透水率不大于3Lu。同时设计根据现场实际情况将坝基防渗帷幕蚀变带、硅质岩段的透水率控制标准由小于1Lu调整为小于3Lu，坝体砼与基岩接触段及其下一段的合格率为100%，再以下的各段的合格率在90%以上，不合格段的透水率值不超过上述规定值的1倍，且不集中。从压水试验成果统计结果表明,主坝帷幕灌浆的26个单元中共布了75个检查孔,压水584段,合格577段。按照压水试验标准，均仍满足设计要求。合格率为98.8%。
5. 结语与建议百色水利枢纽大坝为130mRcc砼重力坝，坝址为岩溶地区，坝基应力大，地基处理要求高、难度大。施工实践表明，采用灌浆帷幕防渗是可行和有效的。下闸蓄水后，排水孔没有明显的变化，说明灌浆已达到防渗的目的，主坝基础深层的帷幕灌浆区是硅质岩区，在施工过程中出现了灌浆耗灰依次变化不明显、透水率大的孔段耗灰量仍小等情况。后根据设计要求将副帷幕孔深加深至与主帷幕同深，结果表明加深后的主副帷幕灌浆施工能大幅度减小硅质岩区的透水率，满足了设计要求，达到了灌浆预期的效果。碾压砼主坝帷幕灌浆共分26个单元，质量全部合格，其中优良单元25个，优良率为96.2%。建议类似地质条件时，根据工程地质条件的不同进行优化，如：优化灌浆段长到6～8m、可掺加20%-30%外加剂粉煤灰、灌浆结束条件缩短至30min等优化方案。
参考文献
［1］《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T 5148-2001版 孙 钊，《大坝基岩灌浆》
