溪洛渡水电站灌浆平硐岩石渗水处理

张 健1，2，3，魏 涛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: 张健(1982—)，男，甘肃武威人，硕士，工程师，主要从事水电新材料研发与应用。

【摘 要】 溪洛渡水电站大坝导流洞下闸蓄水后，随着上游水位升高，AGR2灌浆平硐近岸段岩体渗水明显，且有增大趋势，为防止上游水位抬高导致AGR2灌浆平硐渗水量进一步增大，保证大坝安全，有必要对滴水部位进行防渗处理。长江科学院在接受施工任务后，精心组织，合理施工，根据实际渗水情况制定施工方案; 综合应用几种化学灌浆材料，充分发挥各自的优势，按期完成AGR2灌浆平硐滴水洞段岩石渗水处理，取得了非常明显的堵水效果。

【关键词】 岩石渗水; 防渗; 堵水; 化学灌浆

1 概述

溪洛渡水电站大坝导流洞下闸蓄水后，随着上游水位逐渐抬升，右岸395m高程AGR2灌浆平硐岩石表面出现渗水，且有增大趋势，经现场查勘，其洞身段裸露的岩石缝隙有的呈滴状渗水、有的呈线型渗水、有的岩石表面潮湿呈微渗水。为防止大坝蓄水后随着上游水位升高形成渗漏通道引发安全问题，需对渗水洞段洞周进行封闭处理，考虑到水泥灌浆难以进一步减渗，为确保大坝蓄水安全，决定对渗水洞段洞周进行化学灌浆应急施工，施工任务由正在河床部位开展帷幕复合灌浆的长江科学院承担。在接受施工任务后，长江科学院立即组织人员设备进行施工，历时42d成功完成了AGR2灌浆平硐滴水洞段浅层封闭处理施工，取得了很好的堵水效果。

2 施工技术方法

发现AGR2灌浆平硐滴水后，溪洛渡工程建设部高度重视，组织参建各方召开会议，讨论AGR2灌浆平硐滴水洞段封闭处理方案。由于是应急施工，且施工条件差、工程量大、工期短，会议对施工提出了以下几点要求。

(1)进行洞周浅层封闭处理;

(2)重点对廊道上游侧及顶拱进行灌浆施工;

(3)滴水量大的区域优先施工;

(4)处理深度依洞周径向范围3～5m控制;

(5)选取试验段做试验，优化施工方案和参数。

2．1 孔位布置

根据建设部提出的处理原则，结合现场情况，该部位采用扇形布孔，灌浆孔错开原搭接帷幕和固结孔，孔口距离为0.5～1.5m，环间距为1.0m，环与环之间孔位按梅花形错开布孔，每环有8～9个孔，所有灌浆孔按环进行分序，奇数环为Ⅰ序孔，偶数环为Ⅱ序孔。先施工奇数环，根据滴水情况决定是否施工偶数环，同环内先施工顶拱灌浆孔，然后施工侧墙灌浆孔。灌浆孔位布置见图1。

图1 灌浆孔位布置示意图

2．2 钻孔角度、孔深、段长及压力

AGR2灌浆平硐滴水洞段洞周浅层封闭处理采用扇形布孔，钻孔角度为斜向大坝方向45°，在施工时结合岩层分布和渗水裂隙走向可灵活调整钻孔角度; 钻孔孔深均按径向深度为5.0m控制，每孔分2段进行灌浆(第1段为0～2.5m、第2段为2.5～5.0m)，如第1段灌浆后渗水量明显减小，可不进行第二段灌浆。

灌浆压力以不超过原搭接帷幕灌浆压力和固结灌浆压力为原则，AGR2灌浆平硐化学灌浆压力按表1执行，实际施工中根据现场实际灌浆和注入量情况可适当调整化学灌浆压力。

表1 AGR2灌浆平硐化学灌浆压力表

2．3 渗水处理原则

为保证工程质量，同时便于施工，根据现场情况制定了渗水处理原则。按照“先浅后深”、“先引后堵”、“局部集中处理”及综合治理方式进行堵水灌浆。施工时先施工奇数环，再施工偶数环。现场施工以堵水为目的，孔位布置及数量、钻孔角度及深度、压力控制原则上按设计进行，根据现场灌浆情况可灵活调整，可遵循以下原则。

(1)根据实际情况对滴水和渗水集中部位先行钻孔灌浆，无明显渗水部位可不施工，或少量布孔;

(2)根据岩层走向和渗水裂隙的具体位置进行布孔，钻孔角度以穿过岩层和渗水裂隙为宜;

(3)施工时先对奇数环灌浆，环上采取间隔钻孔施工，钻孔孔数为4个，若灌后堵水效果好，则环上剩余的孔可先不进行施工;

(4)奇数环灌浆后若临近偶数环处渗滴水消失，可以不进行偶数环钻孔灌浆;

(5)若第一段处理后，堵水效果好，渗水明显减少或消失，可不进行第二段施工;

(6)施工时结合现场实际情况，对渗水集中位置可加密布孔。

3 灌浆材料选取

AGR2灌浆平硐滴水洞段化学灌浆材料主要有两种，包括CW环氧灌浆材料和聚氨酯灌浆材料。

3．1 CW化学灌浆材料

CW系化学灌浆材料是由新型的环氧树脂、活性稀释剂、表面活性剂等所组成的双组分灌浆材料，它具有配制简单，可灌性好，力学强度高，在干燥及潮湿条件和水中都能很好地固化且毒性低的特点。CW浆材已在多个工程中得到成功应用，如三峡工程F215断层的加固处理; F1096断层的处理; 湖北江汉航线新城船闸上下闸首裂缝处理。工程实践证明: CW浆材是处理基岩及砼裂缝和泥化夹层较好的补强灌浆材料。其主要应用业绩见表2，主要性能如表3。

表2 CW高性能化学灌浆材料主要应用工程实例

表3 CW渗透性环氧灌浆材料物理力学性能测试结果(室温23℃)

从表3可以看出: CW511、CW512环氧灌浆材料的力学性能都比较高，CW511初凝时间长，可操作时间长，适合细微裂隙和泥化夹层的浸润和渗透; CW512(浆液配比6 1)可操作时间适中，适合于裂隙较大的部位; CW512(浆液配比5 1、浆液4 1)初凝时间短，适合于封堵处理。

3．2 水溶性聚氨酯化学灌浆材料

水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种快速高效的防渗堵漏化学灌浆材料，具有良好的亲水性能，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结，具有弹性止水和以水止水的双重功能，可配制不同强度和不同水膨胀倍数的材料，对于各类工程中出现的大量涌水、漏水等有独特的止水效果，施工工艺简便，浆液无需繁杂配制。水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标见表4。

表4 水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标

4 施工工艺流程

溪洛渡水电站AGR2灌浆平硐岩石滴水化学灌浆具体施工步骤如下:

现场清理→临建设施搭建→施工准备→布孔、钻孔→孔内清洗、安装注浆管→灌浆设备调试、灌浆管路连接→压水→材料选用及配制→灌浆→灌浆结束→质量检查(效果不好可再加补孔灌浆)→待凝、钻下一段(若质量检查满足要求不需再钻下一段)。

AGR2灌浆平硐岩石滴水部位岩石裸露，钻孔和灌浆需搭建操作施工平台，岩石滴水较大地方铺设彩条布进行防护，在钻孔或灌浆时为防止有松散岩石掉落伤人，需搭建安全支架。

布孔原则上按照设计方案进行扇形布孔，钻孔采用手动风钻，施工时钻孔角度和深度可根据现场情况灵活调整，各环间隔钻孔施工。钻孔结束后，用水或风对注浆孔内的岩粉等杂物进行清洗。

灌浆孔可选取孔内阻塞器或用速凝材料埋设注浆管。管路和注浆泵调试连接好后开始压水，压力为1.0MPa，压水可以检查预埋管四周有无渗水和止浆塞密封效果，若注浆管渗漏可以用速凝材料进行封堵。根据压水情况和渗水量大小，一般先用水溶性聚氨酯灌浆材料进行灌浆堵水。在堵水灌浆后，再采取CW化学灌浆材料灌浆。随着灌浆压力逐步升高，当达到设计压力值后，水溶性聚氨酯材料进浆量基本不吸浆或小于0.01kg/min，再灌注10min即可结束。若采用CW化学灌浆材料进行灌浆时，当灌浆压力达到设计值，基本不吸浆或小于0.01kg/min，再灌注30min即可结束本孔灌浆。

灌浆屏浆完成后，为防止灌浆材料从孔内外流，待压力表指针自然回零后，再将阻塞器或机械阻塞器取出，在孔口采用速凝材料进行封堵。待凝12～24h后可钻进一段。现场进行灌前与灌后岩石表面滴水情况对比(效果不好可再加补孔灌浆)。

5 结语

金沙江溪洛渡水电站右岸395m高程AGR2灌浆平硐岩石滴水化学灌浆处理施工条件差、工程量大、工期短、针对性强，长江科学院在接受施工任务后，精心组织，合理施工，根据实际渗水情况制定施工方案; 综合应用几种化学灌浆材料，充分发挥各自的优势，按期完成AGR2灌浆平硐滴水洞段化学灌浆处理，取得了非常明显的堵水效果。

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. 深孔高压化学灌浆孔内灌浆塞的研制及应用［J］. 人民长江，2008，39(18): 82－83.