時間：2011-08-29來源：人民長江
摘要：雅礱江錦屏一級水電站左岸基礎固結灌漿工程量巨大，施工工期短，技術難度大，為掌握f5斷層破碎帶深孔高壓固結灌漿施工技術參數、施工工藝、灌漿質量及灌漿對洞室圍巖穩定影響等技術資料，根據設計要求需進行f5斷層水泥固結灌漿試驗。通過高壓水泥灌漿，能明顯改善f5斷層及影響帶的透水性，巖體透水率均小于1Lu；巖體縱波波速的提高幅度較大，滿足設計要求；但孔內變形模量提高幅度不大，需考慮采用磨細水泥等其他灌漿材料進行補強灌漿。
關鍵詞：f5斷層；固結灌漿試驗；成果分析；錦屏一級水電站
中國分類號：TV543.5 文獻標識碼：A 文章編號: 1001- 4179( 2008) 19- 0070- 02
1 工程概況
雅礱江錦屏一級水電站位于四川涼山州鹽源縣和木里縣交界處，擬建大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程1885m，最大壩高305m，水庫總庫容77.6億m3，具有年調節性能，裝機容量3600MW。在拱壩基礎一定范圍內，與壩基密切相關的規模較大的有f5、f42-9、煌斑巖脈等軟弱巖體，不能滿足工程建設要求，必須進行高壓固結灌漿處理，確保拱壩安全。
2 試驗目的
在錦屏一級左岸基礎軟弱巖體處理設計中，對f5斷層及影響帶進行加密灌漿處理。為尋求有效的高壓灌漿施工措施，做好施工技術準備，本次灌漿試驗的目的：①選擇破碎巖體中高壓、深孔固結灌漿合適的鉆孔與灌漿設備；②驗證加密灌漿的布孔形式、灌漿次序、灌漿材料及裂隙沖洗方法；③在高壓灌漿作用下，附近巖體的變形及抬動情況；④高壓固結灌漿后巖體的變形模量、縱波波速、透水性的改善程度；⑤摸索和總結出適合左岸基礎處理中f5斷層加密灌漿的施工工藝。
3 試驗區選擇與布孔形式
3.1 試驗區選擇
試驗區布置在左岸高程1730m固結灌漿洞外2號排水洞底板f5斷層帶上，總體產狀為N35°-45°E，SE∠70°-80°，斷層破碎帶主要為角礫巖、碎裂巖，少量糜棱巖、片狀巖及不連續斷層泥。試區底板澆筑混凝土厚1.00m。
3.2 布孔形式
根據試驗要求，按分序加密原則布置試驗區，試驗區共布置抬動觀測孔2個、灌前測試孔4個、灌漿孔19個、灌后檢查孔2個，見圖1。
圖1 灌漿孔布置（單位：cm）
4 施工方法和工藝
本次灌漿試驗時段為2007年12月至2008年3月。
（1）孔向。抬動觀測孔為鉛直向，其余孔方向為垂直試區軸線向河床方向傾角75°、方位角123°。
（2）孔深。垂直深度35m。
（3）鉆孔。鉆孔采用雙雄GX-300型地質鉆機、金鋼石鉆頭、清水鉆進。水泥灌漿孔開孔孔徑均采用φ91mm，鑲筑φ89mm孔口管，水泥灌漿孔孔徑φ76mm。
（4）裂隙沖洗。選用風、水聯合對鉆孔及裂隙進行單孔沖洗，沖洗壓力為：風壓0.5-1.0MPa，水壓0.5-1.0MPa，風水混合壓力不大于1MPa。
（5）簡易壓水試驗。各次序灌漿孔灌前均按自上而下分段進行簡易壓水試驗。壓水壓力為該灌漿壓力的80%，并不大于1.0MPa。
（6）灌漿方法。第1段采用孔口卡塞、純壓式灌漿，第2段及以下各段采用自上而下分段、孔口封閉、循環式高壓灌漿法。鉆灌第1段2m，第2段3m，第3段以下5m。
（7）漿液配比。采用水灰比為2：1、1：1、0.7：1和0.5：1（重量比）4個比級，開灌水灰比2：1。
（8）灌漿壓力見表1。
表1 灌漿壓力 MPa
（9）變漿原則。當某級漿液注入量已達300L以上，或灌漿時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一級水灰比。
（10）在最大設計壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續灌注30min，結束灌漿。
（11）封孔。采用新鮮的0.5：1的濃漿置換孔內的稀漿，而后使用0.5：1的濃漿進行純壓式起壓灌漿30min（灌漿壓力為該孔最大灌漿壓力）結束灌漿封孔。
（12）抬動變形控制。試區布置2個抬動觀測裝置。
（13）質量檢查。布置兩個檢查孔SJ1、SJ2，采用五點法壓水試驗、物探檢測及鉆孔電視等3種檢測方法；檢測在固結灌漿完成14d后進行。
5 水泥灌漿成果分析
本次f5斷層灌漿試驗共灌注19孔，152段，總耗灰量421.07t，平均單耗611.01kg/m。
5.1 灌漿注入情況統計
水泥灌漿綜合統計見表2。
表2 水泥灌漿綜合統計
（1）從單位注入量區間頻率分布的統計情況看，隨灌序的增加，各次序孔的單位注入量大值分布總體上遵循逐序遞減的規律。灌漿孔中單位注入量不小于1000kg/m的頻率，Ⅰ序孔（MAⅠ）為44%，Ⅱ序孔（MAⅡ）為17%，Ⅲ序孔（MAⅢ）為6%，即MAⅠ＞MAⅡ＞MAⅢ；灌漿孔中單位注入量不小于100kg/m的頻率，Ⅰ序孔（MA1Ⅰ）為80%，Ⅱ序孔（MA1Ⅱ）為48%，Ⅲ序孔（MA1Ⅲ）為37%，即MA1Ⅰ＞MA1Ⅱ＞MA1Ⅲ；說明隨著灌漿次序的增進，地層逐漸被擠壓密實。
（2）從單位注入量均值的對比情況看，隨灌序的增進，試區各次序孔的單位注入量呈現明顯遞減規律。Ⅰ序孔單位注入量為1142.5kg/m，Ⅱ序孔單位注入量為440.4kg/m，Ⅲ序孔單位注入量為197.8kg/m；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減61.4%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔遞減55.1%，Ⅲ序孔比Ⅰ序孔遞減82.7%，符合灌漿基本規律。
（3）灌漿壓力對灌漿量的影響。f5斷層帶地層比較復雜，破碎帶及大裂隙較多，灌漿總注入量較大，在同序孔中，注入率隨灌漿壓力增加。
5.2 透水率
灌漿試驗前，對測試孔與檢查孔的透水率作了檢測，結果見表3。
表3 灌前測試孔與檢查孔的透水率對比
5.3 抬動觀測
在壓水和灌漿過程中均進行了地層抬動監測，個別段次有抬動，最大抬動值0.16mm，絕大部分孔段灌漿施工中無抬動。
5.4 物探檢測
灌前和灌后的聲波、鉆孔變模測試、孔內電視由業主委托第3方實施，檢測結果見表4、5。
表4 波速測試統計
表5 鉆孔變模測試統計 GPa
對比分析灌前、灌后檢測成果，表明f5斷層灌漿前后聲波波速平均值由灌前的2664m/s提高到灌后的4789m/s，提高79%；f5斷層影響帶聲波波速平均值由灌前的4662m/s提高到灌后的5301m/s，提高幅度不大，但波速較高；f5斷層灌漿前后變模值有一定提高，但幅度不大。
5.5 鉆孔電視
鉆孔電視測試圖像成果表明：灌前各檢測孔孔壁粗糙，巖體破碎，裂隙發育，完整性差。灌后孔壁較光滑，裂隙水泥漿液充填明顯。
6 小結
（1）隨灌序的增進，單位注灰量遞減明顯，但其灌入量仍然很大，表明f5斷層及影響帶可灌性強；分3序進行灌漿較合適。
（2）通過高壓水泥灌漿，能明顯改善f5斷層及影響帶的透水性，巖體透水率均小于1Lu，有利于左岸基礎的防滲處理。
（3）經灌漿后f5斷層帶及影響帶巖體縱波波速的提高幅度較大，滿足設計要求；但孔內變形模量提高幅度不大，需考慮采用磨細水泥等其他灌漿材料進行補強灌漿。
（4）采用自上而下灌漿方法，鉆機需多次移位和掃孔，灌漿輔助時間較長，且f5斷層破碎，多次掃孔容易塌孔卡鉆。應考慮在Ⅲ序孔采用自下而上灌漿方式。
（5）在設計的灌漿壓力下，灌漿壓力下，灌漿對周邊巖體的抬動滿足設計要求，能確保左岸基礎內洞室圍巖和邊坡的穩定。
（6）本次固結灌漿試驗，為錦屏一級左岸基礎處理f5斷層加密灌漿提供了詳實的資料，包括灌漿設備、水灰比、灌漿壓力、吸漿量、灌漿效果等，為后續提供了可靠的技術參數和施工工藝。
參考文獻：
[1] 中國水電顧問集團成都勘測設計研究院.四川省雅礱江錦屏一級左岸基礎處理工程抗力體固結灌漿施工技術要求.成都：中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，2007.
[2] 中華人民共和國電力行業標準.水工建筑水泥灌漿施工技術規范（DL/T5148-2001）.北京：中華人民共和國國家經濟貿易委員會，2001，12.
作者簡介: 吳火兵, 男, 二灘水電開發有限責任公司錦屏建設管理局, 助理工程師。
