溪洛渡水电站河床坝段复合灌浆施工实践

魏 涛1，2，3，张 健1，2，3，汪在芹1，2，3，李 珍1，2，3

(1.长江科学院，湖北武汉，430010; 2.国家大坝安全工程技术研究中心，湖北武汉，430010;3.水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉，430010)

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51378078)。

作者简介: 魏涛(1964—)，男，河南邓县人，教授级高工，主要从事水工新材料研发与应用。

【摘 要】 溪洛渡水电站河床坝段防渗帷幕采用普通水泥灌浆，后又进行湿磨细水泥补强灌浆，检查孔有部分孔段压水检查仍不能达到设计要求，为保证大坝蓄水后在高水头作用下帷幕的长期稳定性，防止渗透破坏，对河床坝段14坝段进行水泥化学复合灌浆处理。试验结果表明: 水泥－化学同孔复合灌浆工艺处理错动带是可行的，CW510环氧树脂灌浆材料能够浸润和渗透到错动带中，试验中所获得的工艺参数可以在溪洛渡水电站错动带处理中推广应用，并可为其他水工建筑物基础处理所借鉴。

【关键词】 层间、层内错动带; 复合灌浆; CW510环氧树脂灌浆材料

1 概述

溪洛渡水电站是金沙江干流梯级开发的倒数第二个梯级电站，位于四川省雷波县和云南省永善县相接壤的溪落渡峡谷。是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等巨大综合效益的工程，电站枢纽由拦河坝、泄洪、引水、发电等建筑物组成。

溪洛渡水电站河床坝段基岩岩体为玄武岩，主要结构面为层间、层内错动带和节理裂隙，层内错动带较发育，透水性相对较强。大坝帷幕灌浆采用普通水泥，灌浆孔分三排布置，孔距2.0m、排距1.3m，普通水泥灌浆后又在中间排用湿磨细水泥进行系统补强灌浆，根据第三方检查结果，检查孔部分段次压水透水率仍不能达到设计要求。考虑到大坝蓄水后在高水头作用下帷幕的长期稳定性，防止渗透破坏，结合此前进行的16坝段复合灌浆生产性试验成果，对河床坝段14坝段进行水泥化学复合灌浆加强处理。

2 复合灌浆施工

根据溪洛渡工程建设部要求针对14坝段整体进行复合灌浆加强防渗处理，同时对原帷幕不合格检查孔J20进行局部补强防渗处理。

2．1 孔位布置

复合灌浆布置灌浆孔2排21个，第一排位于原帷幕灌浆孔上游排和中间排之间原检查孔J20附近，孔距1.2m，布3个复合灌浆孔，针对不合格孔段进行补强防渗; 第二排位于原帷幕灌浆孔中间排和下游排之间，孔距1.2m，共18个孔，进行整体加强防渗。复合灌浆施工完成后，布置2个检查孔，复合灌浆孔及检查孔孔位布置见图1。复合灌浆分两序施工，复合灌浆处理深度为入岩25m。在原帷幕下游排中间位置布置一个抬动观测孔，观测在灌浆施工过程中可能引起的岩体变形，抬动观测装置在施工前安装到位。

2．2 复合灌浆施工工艺

复合灌浆采用自上而下分段灌浆法，进行湿磨细水泥－化学浆液同孔复合灌浆，水泥灌浆采用孔口封闭进行循环式灌浆，化学灌浆采用孔内阻塞进行纯压式灌浆。

图1 复合灌浆孔位布置图

施工时对每段进行孔内阻塞简易压水，压水压力1.0MPa。若透水率q≥2.0Lu，先采用湿磨细水泥灌浆，当透水率q＜2.0Lu时，直接采用化学灌浆。

化学灌浆达到结束标准后，继续注浆60min完成该段化学灌浆，等到回浆压力降至为0MPa时，采用水泥浓浆置换孔内化学浆液，待凝1d后，钻灌下一段，终孔段化学灌浆结束后，先用水泥浓浆把孔内化学浆液置换，再用浓浆进行全孔一次性封孔。

2．3 复合灌浆段长及压力

复合灌浆分段长度按设计要求执行。第1段长2.0m，第2段长3.0m，第3段及以下各段为5.0m，本次复合灌浆施工各孔均为6段。

湿磨细水泥灌浆压力取原帷幕灌浆三序孔的灌浆压力，第一段为3.0MPa; 第二段为4.0MPa; 第三段及以下各段为5.0MPa。化学灌浆试验压力按不超过湿磨细水泥灌浆压力的80%控制(第一段为2.0MPa; 第二段为3.0MPa; 第三段及以下各段为4.0MPa)，复合灌浆各段段长及压力见表1。

表1 复合灌浆段长及压力表

3 灌浆成果分析

3．1 灌前透水率结果与分析

复合灌浆施工时对每个灌浆段进行孔内阻塞简易压水，压水压力为1.0MPa，共完成灌前压水126段，平均透水率为0.07Lu，透水率区间分布见表2，从表中可以看出整个坝段的平均透水率较低，只有少数孔段透水率超标，与原帷幕检查结果相吻合; Ⅰ序孔透水率大于Ⅱ序孔，且到Ⅱ序孔施工时未发现透水率大于1.0Lu的孔段，说明经复合灌浆后地层的透水性得到明显改善。

表2 透水率区间分布

注: 灌前简易压水，压水压力1MPa。

3．2 复合灌浆成果及分析

根据16坝段复合灌浆生产性试验成果，14坝段复合灌浆湿磨细水泥灌浆开灌标准采用q≥2.0Lu，在施工过程中测得最大透水率为1.52Lu，故14坝段没有进行湿磨细水泥灌浆。

14坝段化学灌浆完成126段525m，累计注入量9690.43kg，平均单位注入量18.46kg/m。化学灌浆综合统计见表3。

Ⅰ序孔共11个孔66段275m，累计耗浆7968.25kg，累计注入量5447.37kg，平均单位注入量19.81kg/m。单位注入量小于10kg/m的有41段，占62.12%，单位注入量在10～50kg/m之间的有18段，占27.27%，单位注入量在50～100kg/m之间的有5段，占7.57%，单位注入量在100～200kg/m之间的有2段，占3.03%，无单位注入量大于200kg/m的孔段。

Ⅱ序孔共10个孔60段250m，累计耗浆6527.5kg，累计注入量4243.06kg，平均单位注入量16.97kg/m，单位注入量小于10kg/m的有35段，占58.33%，单位注入量在10～50 kg/m之间的有21段，占35%，单位注入量在50～100kg/m之间的有2段，占3.33%，单位注入量在100～200kg/m之间的有2段，占3.33%，无单位注入量大于200kg/m的孔段。由以上统计可以看出Ⅱ序孔的单位注入量较Ⅰ序孔明显下降，符合灌浆规律。说明CW化学浆液对层间、层内错动带有较好的可灌性，本次复合灌浆施工所选材料合适。

表3 化学灌浆综合统计表

注: 复合灌浆施工中未观测到抬动现象。

4 灌浆质量检查

复合灌浆施工结束后，待凝28d进行质量检查，检查方法采取钻孔取芯、五点法压水试验、孔内声波等。

4．1 压水检查结果

复合灌浆布置2个检查孔，检查孔段长划分与灌浆段长一致，孔深为入岩25m。压水检查采用五点法，孔口段最大压水压力为2.0MPa，以下各段最大压水压力为2.5MPa。测得最大透水率为0.05Lu，远小于q＜1.0Lu的设计值。各段透水率数值见表4。

表4 检查孔透水率

4．2 钻孔取芯

复合灌浆完成后待凝28d进行检查孔钻孔取芯，从芯样可以看到CW环氧浆材不仅能渗入水泥浆液无法进入的细微裂隙，对岩石碎块和碎屑也有很好的粘结效果。部分芯样照片见图2。

图2 检查孔芯样照片

4．3 灌后声波检查

在0～5.0m段，帷幕线区域全孔段化学灌前单孔声波平均速度为4196m/s，小于4000m/s的声波速度值占48.2%; 化学灌后单孔声波平均速度为5 427 m/s，无小于4000m/s的声波速度值，灌后较灌前提高29.3%。5.0m～孔底段，帷幕线区域全孔段化学灌前单孔声波平均速度为5473m/s，小于4000m/s的声波速度值占5.4%; 化学灌后单孔声波平均速度为5427m/s，小于4000m/s的声波速度值占1.6%，灌后较灌前提高2.4%。化学灌浆后单孔声波平均速度均大于5100m/s，整体声波速度值均较高，其0～5.0m段声波速度值均无小于4000m/s的点。

5 结语

通过水泥－化学复合灌浆，对原帷幕检查不合格孔段进行补强，同时对该坝段整体进行加强防渗处理，灌后质量检查表明该工艺取得了很好的效果。利用复合灌浆工艺处理错动带是可行的，CW510环氧树脂灌浆材料能够浸润和渗透到错动带中，试验中所获得的工艺参数可以在溪洛渡水电站错动带处理中推广应用，并可为其他水工建筑物基础处理所借鉴。

参考文献

［1］汪在芹，魏涛，李珍，等. CW系环氧树脂化学灌浆材料的研究及应用［J］. 长江科学院院报. 2011，28 (10): 167－170.

［2］魏涛，汪在芹. CW系化学灌浆材料的研制［J］. 长江科学院院报. 2000，17(6): 29－31，34.

［3］魏涛，张健. 三峡永久船闸右侧中间山体段混凝土防渗墙的化学灌浆［J］. 中国建筑防水. 2010，(16).