大岗山水电站地质缺陷处理化学灌浆工程

工程概况：

大岗山水电站位于四川省大渡河中游上段雅安市石棉县挖角乡境内，是大渡河干流规划22个梯级的第14个梯级电站。电站枢纽由挡水、泄水及消能、引水发电等永久建筑物等组成。挡水建筑物采用混凝上抛物线双曲拱坝，最大坝高210m。泄水及消能建筑物由坝身4个深孔、坝后“水垫塘+二道坝”和右岸1条开敞式进口无压泄洪洞组成。引水发电建筑物由有压引水隧洞、地下厂房、主变室、尾水调压室及尾水洞等组成。经过对大坝基础详细的地勘工作，发现Ⅴ类辉绿岩脉和河床承压热水区岩体的存在，对局部防渗帷幕灌浆效果影响较大。拱坝对基础的防渗性能要求较高，防渗系统优劣直接影响大坝蓄水发电可靠性，影响坝肩稳定和大坝的安全运行。故进行水泥-化学复合灌浆来处理。其中Ⅴ类辉绿岩脉试验区复合灌浆已施工。

施工工艺简介：

1.1 钻孔

（1）钻孔采用XY-2钻机金刚石钻头清水回转钻进。

（2）灌浆孔的施钻按灌浆程序，分序分段进行，所有钻孔分段与相应的灌浆分段相对应。

（3）帷幕灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差控制在10cm内。

（4）化学灌浆帷幕孔孔径为φ56mm，检查孔孔径为φ76mm。

（5）所有钻孔在钻孔过程中均进行孔斜测量，孔底偏差不大于表4-1所规定的值。

表4-1 帷幕灌浆孔孔底允许偏差表（单位：m）

（6）对化学灌浆灌后检查孔采取岩芯，岩芯按取芯次序统一编号，填牌装箱，并进行岩芯描述，绘制钻孔柱状图；对每盒或每箱芯样拍摄两张彩色照片，并作好钻孔操作的详细记录；

（7）钻孔达到设计深度后，将钻孔冲洗干净，报请监理人验收，经监理人验收签认后，再进行下一步操作。

1.2 钻孔冲洗与压水试验

1.2.1 钻孔冲洗

除含有V₁类辉绿岩脉的孔段外，其余所有灌浆孔（段）灌浆前均进行冲洗，冲洗方法采用压力水冲洗，冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa，则采用1MPa，后期施工过程中，裂隙冲洗结合简易压水进行。而对于含有V₁类辉绿岩脉的孔段，对含有V₁类辉绿岩脉的孔段采取了不洗孔不压水方式。

1.2.2 压水试验

灌后检查孔进行“单点法”压水试验，灌浆孔均进行简易压水：

（1）简易压水：压力为灌浆压力的80%，且不大于1MPa，压水时间20min，每5min测读一次流量，取最后读数为计算值。

（2）单点法压水：孔深0～2m段压力采用0.5MPa，孔深2～15m孔段压力采用1MPa，孔深15m～孔底段压力采用2MPa，流量稳定标准与五点法相同，以最终值为计算值。

1.3 灌浆

1.3.1 材料和设备

1.3.1.1 主要灌注材料

本工程基础帷幕化学灌浆采用深圳市帕斯卡系统建材有限公司生产的PSI-5系环氧树脂灌浆材料。所有灌浆材料（如环氧树脂灌浆主剂、稀释剂、固化剂等）均符合国家标准及设计要求，且相应的生产厂商的产品合格证、质量证明书及使用说明书齐全。

1.3.1.2 主要灌浆设备

主要化灌设备：瓦格拉Pro Pray PS22型智能式化学灌浆泵。

1.3.2 浆液配置

（1）制浆系统

在Ⅴ1类辉绿岩脉科研试验场地内搭建化学灌浆制浆平台，化学灌浆制浆为人工搅拌配制，配制好后采用人工提拎或扛抬方式送至灌浆工作面。

（2）制浆方法

化学灌浆浆液配制，采用专用配浆、冷却、称量设备。并有专职配浆人员在现场，根据所选材料规定的比例（A、B两组份）配制。称、计量容器内制作好刻度标尺。

浆液配制由专人进行按量配制，少量、勤配，避免浪费。同时，现场技术人员根据不同地质条件、被灌孔的孔容、进浆量、灌浆压力、灌注时间等综合因素，适时进行调整配制。

按标签指定的比例分别用各自的量具量取两个组份，置A组份于混合容器内，用水浴对其冷却，在缓缓搅动A组份时，将B组份徐徐倾入，直至加毕。配浆过程中不时测量混合物的温度，以加入B组份的速度快慢来控制混合物温度，使其不超过35℃。每次配浆量控制在约15L左右。

（3）制浆机具的清洗

量取A、B组份的量具做到区别专用，严禁混用；为减少A、B组份的量度误差，采用的A组份的量具最大容积约是B组份量具最大容积的10倍。量B组份的量具采用清水洗净、晾干备用；其他容器、工具用棉纱团蘸丙酮(易燃物)擦拭。

（4）制浆记录

每次浆液配置均详细填写制浆记录。

1.3.3 孔口管埋设

各灌浆孔接触段（底板混凝土与岩体接触段）采用卡塞灌浆（若接触段为花岗岩则采用水泥灌注，若接触段为辉绿岩则采用化学灌浆），灌浆结束后再置入Φ89mm钢管（下至第1段段底）作孔口管，孔口管高出孔口10cm。然后向孔内压入0.5:1的水泥浆，待孔口管与孔壁之间返出同一浓度水泥浆时，导正孔口管，待凝时间至少72h以后才能钻灌下一段。孔口管镶铸必须牢固，确保灌浆过程中不会因孔口管镶铸不牢固在孔口管四周出现漏浆、冒浆现象。

1.3.4 灌浆段长和灌浆压力

灌浆段长：前期采用第1段2m，第2段3m，第3段及以下灌浆段长度采用5m，终孔段不大于6m。

灌浆压力：严格按设计技术要求推荐的灌浆压力进行现场施工，各孔段压力均不小于设计规定值。

1.3.5 灌浆方法

（1）本单元化学灌浆试验采用自上而下分段卡塞纯压式灌浆。

（2）灌浆前，对所有的灌浆设备及连接装置进行通水压力测试，确保整个系统无渗漏现象发生，保证灌浆设备性能稳定可靠。

（3）射浆管安置在距孔底小于30cm处，进浆时保证浆液顺利达到孔底。

（4）化学灌浆前，先排除孔内积水，然后进行灌浆。可采用顶浆排水法、充气排水法等排除积水后，再进行化学灌浆，本单元采用顶浆排水法。

（5）进行帷幕化学灌浆时，底板混凝土和基岩接触部位的灌浆段单独灌注并待凝。接触段在岩石中的长度为2m，以下灌浆第二段长度为3m，第三段及其以下各段可为5m。

（6）化学灌浆采用低压慢灌，每孔灌注前四段，阻塞位置均在第一段混凝土盖板处，从灌第五段开始，采用孔内阻塞方法，阻塞器设置于第二段处，如此类推，保证每灌浆段都复灌三次。

（7）化学灌浆应按分序加密的原则进行，每排孔分二序灌浆。

（8）各灌浆段灌浆结束后，立即关闭进浆阀门进行闭浆，待压力表指针自然回零。然后用循环方式将0.5：1水泥浆液（可掺入速凝剂）压入孔中顶出孔内残存化学浆液，关闭回浆阀门屏浆30min，再关闭进浆阀门，使这部分水泥浆液待凝至孔口压力表归零2h后进行扫孔及其下段钻灌工作。当采用自下而上分段灌浆法时，各灌浆段灌浆结束后，进行闭浆，待灌浆压力自然归零后，再进行下一段的灌浆。

（9）化学灌浆不单独进行抬动观测。

1.3.6 浆液变换

（1）化学灌浆开灌浆液配比及不同浆液变换原则按室内研究成果选用。化学灌浆应遵循“长时间、慢速率、尽量达到一定的注入量，满足质量要求”的原则，控制好灌浆压力和注入率的协调关系。灌浆开始后应尽快达到设计压力。一般情况下注入率宜控制在0.05L/min·m～0.1L/min·m之间。当注入率小于0.05L/min·m，适当升高灌浆压力（以设计灌浆压力为参考），当注入率大于等于0.1L/min·m时，适当降低灌浆压力（以设计灌浆压力为参考）或控制注入量。

（2）当某种配比化学浆液注入量达到80L/m时，改用粘度增长更快的配比浆液（速凝浆材）灌注。

1.1.7 灌浆结束条件

（1）灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于0.02L/min·m后，继续灌注30min，灌浆即可结束。对泥化夹层等不良地质孔段的灌浆时间应延长到浆液初凝，且灌浆时间不小于48h。

（2）当注入量＞150L/m且注入率无明显变化时，进行待凝处理，复灌时单耗超过50L/m时，报请四方共同研究决定后续处理措施。

1.1.8 封孔

（1）全孔灌浆结束后应及时报请监理人进行验收，合格的灌浆孔才能进行封孔。

（2）化学灌浆全孔段钻灌完成后，应进行封孔。先采用导管注浆法将孔内余浆置换成水灰比为0.5：1的水泥浆，然后采用孔口封闭法灌浆，灌浆压力使用该孔段水泥灌浆的最大灌浆压力。封孔灌浆持续时间不小于60min。

（3）灌浆封孔待孔内水泥浆液凝固后，灌浆孔上部空余部分，大于3m时，应采用机械压浆法继续封孔；小于3m时，可实用更浓的水泥浆或砂浆人工封填密实。