【摘 要】：该水电站位于雅鲁藏布江中游，工程下游围堰防渗墙施工完成后部分地段存在缺陷，其基坑内渗水量超出设计要求，为保证基坑内开挖及保证汛期基坑内施工，决定对下游围堰的防渗缺陷采取覆盖层帷幕灌浆工艺，进行修复施工。
【关键词】：防渗,修复,覆盖层,帷幕灌浆
1 工程概况
某水电站是雅鲁藏布江中游规划建设的第一座大型电站，位于西藏中部电网负荷中心。工程场址位于西藏自治区山南地区加查县境内，地处雅鲁藏布江中游桑日至加查峡谷段出口处，坝址区距下游加查县县城17km，距拉萨直线距离140km，距下游右岸某村5.0km，距下游右岸S306省道7.0km。S306线通往某村与加查县城，加查县城距山南地区行署泽当镇160公里， 经S306线曲水大桥与G318线连接，泽当镇距拉萨185公里。电站对外交通较为方便，满足电站筹建期场内道路交通工程建设要求。
该水电站为二等大(2)型工程，开发任务为发电，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。坝址控制流域面积157668km2，多年平均流量1010m3/s。电站采用左侧河床布置6孔溢流坝，右侧河床布置6台坝后式地面厂房的坝式开发方式。水库总库容为0.93亿m3，正常蓄水位3310m以下库容为0.866亿m3;死水位3305m以下库容为0.7358亿m3，调节库容0.1302亿m3， 具有日调节能力。电站引用流量1071.3m3/s，额定水头53.5m，总装机容量510MW，年发电量25.008亿kW.h。
2 地质情况
二期下游围堰布置于坝轴线下游约370m，其基础覆盖层厚21.3m～44.2m，一般厚25m～30.0m。由第①层冰水堆积的含漂砂卵(碎)砾石层(fglQ3)和第②层漂砂卵砾石层(alQ4)组成，无连续砂层分布，粗颗粒基本构成骨架，块径大于1.0m漂石约10%～15%，可基本满足围堰承载与变形要求，覆盖层具中等透水，需进行防渗处理。左岸接头接在导流明渠导墙，右岸接头置于基岩中，满足承载和变形要求;堰肩基岩为二长花岗岩，强卸荷一般深度3.3m～6.8m为IV级，弱卸荷、弱风化深度20m～30m为Ⅲ1级，基岩浅表呈中等透水性，需采取必要的防渗处理措施。但是首期防渗工程施工过程中由于方方面面原因，造成施工质量出现部分问题，基坑总渗水量超出设计安全上限，所以决定对下游围堰防渗体进行修复。
3 工程设计
二期下游围堰基础防渗修复工程采用帷幕灌浆工艺。深槽段(防渗墙7～30#)帷幕灌浆采用3排。中间排布置在原防渗墙轴线处，上、下游排分别布置在轴线两侧，排距1.4m，孔距1.2m。采用3排帷幕灌浆进行修复后，能够满足围堰及基坑边坡渗透稳定要求，并适当减少渗流量。
后根据该水电站设计更改通知，下游围堰防渗系统修复下部施工采用帷幕灌浆方式。在下游围堰0+178.35m～0+244.35m(防渗墙30#～40#)段增加一排帷幕灌浆，布置在迎水面，距已施工排1.4m即原防渗墙轴线下游1.4m，孔距1.2m;下游围堰深槽段(防渗墙7#～30#)帷幕灌浆由2排调整为3排，其中第三排帷幕灌浆从背水面调整到迎水面，距围堰轴线2.8m，灌浆孔距初定2.4m，根据灌浆实际施工及检测情况，进行适当调整。第二排及第三排灌浆孔由孔口管段以下覆盖层开始灌浆，终孔入岩3～5m。
灌浆段长：第1段采用2m，第2段采用3m，第3段及以下采用5m段长，直到覆盖层段底部，最大段长不超过8m，覆盖层与基岩段分开施工。
4 主体工程施工
4.1灌浆方式
本工程帷幕灌浆采用“孔口封闭、自上而下分段循环式灌浆”。
4.2主要施工设备
本次下游围堰修复工程的主要施工项目包括：下游围堰覆盖层帷幕灌浆。根据合同工期要求、施工总进度计划安排以及现场条件，本灌浆工程投入的设备资源如下表4-1：
4.3主要施工方法
(1)一般要求
①帷幕灌浆孔、检查孔、加密灌浆孔的开孔孔位要符合施工图要求，灌浆孔的排距与设计排距的偏差要求严格控制，一般不得大于10cm。
②钻机安装应平整稳固，钻孔方向应按施工图纸要求确定，钻孔时必须保证孔向准确。灌浆孔的施工应按灌浆程序，分序分段进行。进行钻孔作业时，所有钻孔应统一编号，并注明各孔的施工次序。
对于深度小于60m的帷幕灌浆孔，其孔底偏差值不得大于表4-2规定数值。
为满足设计对孔斜的要求，确保工程质量，我公司拟采用KXP-1S进行孔斜测量。在钻孔过程中，应作好钻孔操作的详细记录，遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，在得到监理人批准后，可先进行灌浆处理，再行钻进。
钻孔结束，应会同监理人进行检查验收，检查合格，并经监理人签认后，方可进行下一步操作。
(2)钻孔设备
覆盖层帷幕灌浆孔钻孔主要采用XY-2地质钻机，钻孔孔径一般为Φ76mm。质量检查孔使用回转地质钻机施工，钻孔过程中必须保证孔向准确。
(3)钻进工艺
钻孔时，根据前期施工的地层显露特性和试验段钻孔效率，选择金刚石钻头和配套的钻具，然后根据经验采用合理的钻进参数(钻压、转速、冲洗液量)，并随钻孔加深而逐步加长岩心管。钻孔时，操作工人经常检查校正钻机立轴角度，保证立轴中心线与钻孔设计角度一致。
4.4钻孔冲洗、阻塞、裂隙冲洗
(1)钻孔冲洗
每段钻孔结束后，用大流量水流对钻孔内的残留岩粉进行敞开冲洗，直至回水澄清10min为止。冲洗后.孔内残留物的厚度不得超过20cm。
(2) 裂隙冲洗
根据上游围堰覆盖层帷幕灌浆试验和施工情况，覆盖层段渗漏通道较大，可不必进行裂隙冲洗，基岩段应在压水试验前进行裂隙冲洗，冲洗方法采用脉动冲洗，先导孔至少冲洗30min，结束标准为返水澄清10min。裂隙冲洗压力为该段灌浆压力的80%，并不大于1.0MPa。灌浆孔(段)裂隙冲洗后，该孔(段)要立即连续进行灌浆作业，因故中断时间间隔超过24h，则要求在灌浆前重新进行裂隙冲洗。
(3) 压水试验
要求每个孔段在灌浆前都应进行压水试验，先导孔单点法压水试验。压水压力为该灌浆段灌浆压力的80%，并不大于1.0MPa。
压入流量的稳定标准为：在稳定的压力下每5min测读一次压入流量，连续四个读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算流量，按透水率q=压入流量Q/(作用于试段内的全压力P×试段长度L)计算透水率。
其它灌浆孔采用简易压水试验。在稳定的压力下每5min测读一次压入流量，连续进行20min，取最终值作为计算流量，按透水率q=压入流量Q/(作用于试段内的全压力P×试段长度L)计算透水率。
4.5 灌浆
(1)灌浆材料选用
水泥：使用拉萨山南地区华新水泥西藏分公司生产的强度等级为PO42.5的普通硅酸盐水泥，品质应满足国标GB175-1999要求。
膨润土：使用湖南澧县膨润土厂生产的湘仁牌膨润土。
粉煤灰：使用甘肃永登连电粉煤灰有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰。
以上三类主材为业主统供，其它如水玻璃、分散剂等自购。
(2)灌浆段长、压力划分
灌浆段长：第1段采用2m，第2段采用3m，第3段及以下采用5m段长，直到覆盖层段底部，最大段长不超过8m，覆盖层与基岩段分开施工。
(3) 浆液比级
现场试验使用的浆液配合比为：
纯水泥浆液分为2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级，稳定浆液分为2:1、1:1、0.7:1三个比级,如果稳定浆液灌注吸浆量依然很大则改为膏状浆液灌注。
覆盖层段选用稳定浆液和膏状浆液进行灌注，基岩段选用纯水泥浆液进行灌注。
浆液种类及水灰比见下表4-4、4-5所示。
4.6 灌浆结束标准
(1)覆盖层结束标准
对于膏状浆液，结束标准为在设计压力下基本不吸浆(槽内浆液液面降低无明显下降)，可结束本段灌浆。对于较稀的稳定性浆液，结束标准为在设计压力下注入率小于2L/min后，持续灌注30min即可结束。
单位注入量达到最大值。单位注入量应根据地质条件和工程情况通过计算或现场试验确定。一般边排孔单位注入量不大于3t或5t;
各灌浆段在未达到结束标准时，不得进行下一灌浆段的钻孔与灌浆作业。
(2)基岩结束标准
灌浆结束条件为：在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，可结束灌浆。
4.7 封孔
(1)封孔采用“全孔灌浆封孔法”。稀浆结束则用0.5:1浓浆置换后，压力封孔;0.8:1以上浆液灌注结束可直接封孔;封孔压力采用最大灌浆压力，结束标准为在设计压力下持续30min。
(2)封孔浆液采用0.5:1单一水灰比。
4.8特殊情况处理
(1)冒浆、串浆孔段的处理：
①在灌浆过程中，应经常注意观察灌浆孔周围是否有冒浆、串浆现象。
②如有冒浆现象时，应首先降低灌浆压力，如降压无效，再将浆液逐渐变浓;如再无效，可采用限流、限量、间隙、待凝等方法进行处理。
③如发现与邻孔串浆时，可与串浆孔同时灌浆。同时灌浆的孔数不得超过3个。否则，应立即封堵串浆孔，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔冲洗、灌浆。
(2)在吸浆量大、压力表不起压的孔段，可选用下列措施处理：
①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;
②加速凝剂
(3)灌浆工作必须连续进行，若因故中断，则：
①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。
②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗钻孔;如冲洗无效，则应扫孔重新灌浆。
(4)在灌浆时，有时会出现大量吃浆不止，长时间灌不结束的情况。其原因大多不是因空隙体积太大没有灌满，而是因地层的特殊结构条件促使浆液从附近地表冒出，或始终沿着某一固定的通道从或明或暗的地方流失了。
可依次试用以下办法进行处理。
①进一步降低灌注压力，限制吸浆率不使超过5L/(min·m)，以减小浆液在缝隙里的流动速度，促使尽快沉积。
②在最稠的水泥粘土浆中掺入速凝剂，如水玻璃、氯化钙等，促使尽快凝结。
③灌注更稠的水泥砂浆。根据灌注情况，掺砂量可按10%(占水泥重量)、20%～100%逐步增加;砂的粒径亦可逐渐变粗。最好将砂浆预先搅拌均匀，用专门的泵抽灌;若条件不具备亦可采用在孔口冲砂灌注。
④间歇灌浆，以促使浆液在静止状态下沉积，将通道堵住。
每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间，视地质条件，灌浆目的等决定，一般可按每次灌入200～500kg/m，以停歇2～8h掌握。除非有地下水正在流动，一般经过两次的间歇灌浆，都能表现出明显止漏效果。
5 质量检查结果
5.1质量检测方法
下游围堰覆盖层帷幕灌浆质量检查，采用压水试验、孔内数字成像，并结合对灌浆孔钻孔、检查孔取芯(即检查孔岩芯的采取率、裂隙情况，浆液结石密实度、强度)和原始灌浆记录及成果资料进行对比分析等进行综合评定，并根据试验及分析成果对灌浆质量进行判断，决定是否增加灌浆孔或采取其他措施。
(1)在帷幕灌浆单元施工结束后，向监理工程师提交初步整理的灌浆成果资料，由监理工程师审核并确定检查孔位置，检查孔的孔数按总孔数的5%左右，一个单元工程内至少布置一个检查孔。
(2)帷幕灌浆质量检查孔钻孔孔径为φ91mm。采用双管单动钻具进行取芯，并按要求进行编录、装箱，并按照监理工程师指示进行保存。
(3) 检查孔压水试验的压力为：孔口段以下至防渗墙10m以上段采用0.3MPa,10m以下段采用0.6MPa;压水段长为5m，最大段不得超过6m。
(4)帷幕灌浆的压水试验检查标准：灌浆注水试验合格标准为透水率不大于10Lu，合格率不少于85%，不合格孔透水率值不超过,15Lu并不集中，灌浆质量可认为合格。否则应采取加密孔进行补灌等措施。
(5)灌后要求进行孔内数字成像的孔，灌浆结束进行孔内数字成像工作。由业主指定孔位，由第三方物探检测单位昆明院检测，检测效果良好。
5.2帷幕灌浆完成情况及检查孔压水成果统计
通过对灌浆资料进行综合统计分析，Ⅰ序孔、Ⅱ序孔干料单位注入量分别为363.66kg/m、295.61 kg/m，其中Ⅱ序孔比Ⅰ序孔递减了18.71%。说明随着灌浆次序的增进，地层逐渐被灌注密实，符合正常的灌浆规律。
通过对各序孔透水率进行综合统计分析，Ⅰ序孔、Ⅱ序孔平均透水率140.48Lu、82.97lu，其中Ⅱ序孔比Ⅰ序孔递减了40.94%。透水率随着各次序的灌浆，逐渐递减;这说明随着灌浆孔序的加密，接触段渗漏通道不断被浆液充填和封堵，灌浆段透水率逐渐减小。检查孔压水情况见下表4-1所示。
下游覆盖层帷幕灌浆共布置检查孔24个，全部的岩芯采取率均能满足设计要求的取芯率不小于85%，达到了90%左右，并且岩芯里面有呈柱状的结石;其中22个(J-01～J-22)做压水透水率检测，共检测了160段压水段，其中透水率检测结果为0.20lu～8.75lu，检测结果均满足q≤10Lu的要求。
5.3检查孔孔内成像、声波测试检测情况统计
(1)单孔声波波速统计分析：
灌浆后单孔声波波速范围为3070m/s～5550m/s，平均波速3949m/s，波速主要集中在3330m/s～4440m/s，占总测点数的89.64%，无Vp<3000m/s的测点;Vp<3500m/s的测点占总测点数的7.79%;Vp<4000m/s的测点占总测点数的60.76%;Vp<4500m/s的测点占总测点数的91.63%;Vp≥4500m/s的测点占总测点数的8.37%。
(2)钻孔全景图像统计分析：
XXX-28孔全孔段连续性较好，底部与基岩接合良好;
XXX-30孔存在注浆不密实情况，灌浆质量一般。
4.4灌浆质量评定情况
下游围堰覆盖层帷幕灌浆共验收评定11个单元，单元工程全部合格，合格率100%，其中优良9个，优良率81.81%。
6 对几个问题的讨论
下游围堰经过大规模灌浆处理后，各层单元、部位进行了系统全面的测试，包括检查孔压水试验、声波测试、孔内录像等，并得出以下初步结论和建议。
(1)浆液配合比：鉴于本次工程地质的特殊性，采用稳定浆液、膏状浆液和纯水泥浆液灌注，可减少浆液的串、冒，避免浆液不必要的过多流失，提高灌浆效率。稳定浆液可采用2:1、1:1、0.7:1，纯水泥浆液可采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1。
(2)灌浆压力：在覆盖层帷幕灌浆工程中，应尽量的避免地表冒浆、串浆。施工中按最大灌浆压力为0.9MPa，主要控制标准以满足设计要求为前提。
(3)对大规模覆盖层帷幕灌浆生产的建议：某水电站下游围堰覆盖层深度较厚，通过采用普通及特殊材料和灌浆技术，灌后指标基本达到或接近设计要求指标。但是由于本次覆盖层帷幕灌浆灌浆工程规模巨大，累计达一万五千米，并且工期比较紧，在施工也出现了许多交叉矛盾的问题而影响生产，施工中有些技术参数也需要优化，因此建议以后类似工程要统一规划，包括交通、排污、通风、供电、设备选型、技术参数、工期安排等。
本文选自《北京电力高等专科学校学报》。 《北京电力高等专科学校学报》是北京电力高等专科学校主办的以反映本校科研和教学成果为主的学术理论刊物，是反映科研、工程技术、经济管理、教育教学、思想政治以及文化艺术成果的重要园地。学报坚持理论联系实际的严谨学风，为教学科研服务，促进学术交流。
