大石峡水利枢纽无盖重固结灌浆施工浅析

张利利

（中国水利水电建设工程咨询西北有限公司新疆大石峡监理中心 陕西西安 710100）

摘要：考虑压力钢管安装完成后不得进行开孔，为保证大石峡水利枢纽工程引水隧洞压力钢管段施工质量，在引水隧洞压力钢管段采用无盖重固结灌浆[1]方法施工。通过现场无盖重固结灌浆试验[2]施工，灌后围岩完整性有明显提高，可以降低岩体透水性且能达到设计质量合格标准，灌浆施工效果较好。此无盖重固结灌浆施工方法既保证了施工质量又提升了施工效率，为后续无盖重固结灌浆施工及类似工程施工提供了经验和借鉴。

关键词：无盖重；固结灌浆；施工浅析

1引言

无盖重固结灌浆分为完全无盖重固结灌浆（又称裸岩固结灌浆）和表面封闭式无盖重固结灌浆。大石峡引水隧洞采用的是表面挂网钢筋（φ6@20cm×20cm）喷护10cm厚C20混凝土后的表面封闭式无盖重固结灌浆。

工程经验表明：固结灌浆对改善岩体的力学性能，提高围岩的承载力与抗变形能力，尤其是提高微裂隙发育或松动破碎岩体的整体性方面效果显著。

因压力钢管安装完成后不得进行开孔，为保证大石峡水利枢纽工程引水隧洞压力钢管段施工质量，在引水隧洞压力钢管段采用无盖重固结灌浆方法试验施工，提高引水隧洞围岩完整性，降低岩体透水性，能达到设计质量合格标准，对相应地质条件下地下洞室岩体力学性能及围岩稳定性的有一定改善，为类似工程的设计、施工积累相似施工经验。

2工程概况

大石峡水利枢纽工程位于新疆维吾尔族自治区阿克苏市温宿县与乌什县境内的库玛拉克河大石峡峡谷出口，距下游小石峡水电站约11km。

大石峡水利枢纽工程由混凝土面板砂砾石坝、左岸引水发电系统、左岸泄洪系统等建筑物组成。最大坝高247.0m，泄洪建筑物由左岸岸边溢洪道、左岸中孔泄洪排沙洞和左岸深孔排沙放空洞、初期应急放空洞(兼初期生态放水)、永久生态放水孔等组成。水库正常蓄水位1700.00m，设计洪水位1700.00m，校核洪水位1701.3m。正常蓄水位以下库容为11.48亿m3，电站总装机容量750MW，年发电量18.93亿kW·h，为Ⅰ等大（1）型工程。 其中左岸引水发电系统包括厂房和引水隧洞。

3引水隧洞地质情况

斜井段长约200m，高程1613m～1470m，上覆岩体厚度170m～220m。引0+133.34m～0+226m 岩性为中厚层～紫红色薄层微晶灰岩夹厚层灰质砾岩，微风化，岩层走向NE40°～60°，倾向NW，倾角50°～60°，与洞线夹多角小于25°。引0+226～0+328.77 岩性为灰黑色中厚层夹少量薄层微晶灰岩，岩层走向NE30°～55°，倾向NW，倾角54°～68°，与洞线夹多角小于20°。层间小断层较发育，性状较差，多夹泥。受层间小断层及层面影响，成洞条件较差，沿层面的跨塌会较发育，围岩稳定性较差，围岩以Ⅲ类为主，部分Ⅳ类。

下平段长约380m，高程1470.5m，上覆岩体厚度40m～220m，岩性为中厚层夹少量薄层微晶灰岩，微风化为主，少量弱风化。岩层走向NE15°～55°，倾向NW，倾角50°～68°，与洞线夹角小于20°。受区域断层F②影响，该段顺层断层、挤压带及缓倾长大结构面较发育，性状较差，多夹泥，随机短小裂隙也十分发育，岩体呈碎裂～碎裂镶嵌结构，碎块块径多小于5cm。各类结构面组合易形成掉块、小面积跨塌，沿层面的跨塌也会较发育。下平段整体位于地下水以下，岩体层面发育，与洞向小角度相交，倾角中陡，且受F②断裂发育影响，围岩破碎，易在两侧拱肩形成掉块，围岩总体稳定性较差，以Ⅳ类为主，部分Ⅲ类，下平洞常有渗水现象。

4无盖重固结灌浆试验施工要求

引水隧洞无盖重固结灌浆孔间排距为3m*3m，孔深入岩5m，孔径不小于56mm，孔向垂直岩面，采用“全孔一次成孔、一次灌浆方法”施工。上仰孔在孔口约20cm处埋管灌浆（回浆管距孔底不大于20cm，进浆管口埋设在距孔口约50cm处），其它灌浆孔阻塞在入岩深度20cm～30cm处（射浆管距孔底距离不大于50cm）；P.O 42.5普通硅酸盐水泥[3]浆液水灰比3:1、2：1、1：1、0.5：1四个比级，开灌水灰比一般为3：1；I序孔起始灌浆压力0.2Mpa,目标压力0.5Mpa、II序孔起始灌浆压力0.3Mpa，目标压力0.8Mpa。在保证无抬动的情况下进行压力提升，分级升压，每级增加0.1Mpa，前两级每级纯灌稳压时间不少于5~10min，后续每级纯灌稳压时间不少于10min。施工过程中安排专人进行抬动变形观测记录，每隔 10min 测记一次读数；当变形值上升速度较快（连续两次读数差≥40um）时加密测记读数，并根据抬动累计变形值控制灌浆施工压力，防止抬动产生破坏，设计灌浆抬动控制值不超过 200um。

施工流程：孔位放样→抬动观测孔钻孔及抬动装置安装→物探测试孔钻孔及灌前物探测试→Ⅰ序孔钻孔、裂隙冲洗、灌前压水试验、灌浆、封孔→Ⅱ序孔钻孔、裂隙冲洗、灌前压水试验、灌浆、封孔→待凝3

～7d→质量检查孔钻孔、冲洗、压水试验、封孔→物探测试孔扫孔、测试、封孔→抬动观测孔封孔→工完场清。

5无盖重固结灌浆施工试验质量检查

引水隧洞无盖重固结灌浆施工，采用分析检查孔压水试验成果和灌前、灌后声波测试成果的方法综合评定。压水试验检查在灌浆结束后3～7d后进行，检查孔按照单元灌浆孔数的5%布置。检查孔压水采用“单点法”压水试验[4]，压水压力按灌浆压力的80%执行。压水检查合格标准：压水试验岩体透水率小于5Lu，孔段合格率应在85%以上，不合格孔段的透水率不超过5Lu的150%，且不集中，灌浆质量方可认为合格。物探检测声波测试[5]，灌后声波检测在该部位灌浆结束14d后进行，物探测试孔数量应不小于灌浆孔总数的5%，声波检查按照同孔位（灌前灌后统一孔位）检查的方式进行。灌后物探弹性波速测试合格标准：测试岩体声波灌后较灌前提高10%～15%以上，或灌后最小声波波速Vp≥3000m/s。

固结灌浆后，W-1#、W-2#、W-3#和～W-4#孔内岩体VP值均有不同程度的提高，其中W-1#虽然波速提高不足10%，但灌后波速最高，且满足灌后最小声波波速Vp≥3000m/s设计要求。

通过灌后质量检测查，无盖重固结灌浆对岩体完整程度有一定的改善和提高，岩体透水率明显减小，灌浆效果显著，且灌浆质量满足设计要求。

7结语

大石峡水利枢纽工程，中厚层夹少量薄层微晶灰岩Ⅳ类围岩，岩体呈碎裂～碎裂镶嵌结构且伴有渗水现象的地下引水隧洞，通过采用无盖重固结灌浆方法施工，孔深5m，全孔一次成孔灌浆，孔口阻塞（上仰孔埋管）、孔内循环灌浆， I序孔压力0.5Mpa，II序压力0.8Mpa，灌后围岩完整性有明显提高，可以降低岩体透水性且能达到设计质量合格标准，灌浆施工效果较好。该无盖重固结灌浆施工方法既保证了施工质量又提高了施工效率，为后续无盖重固结灌浆施工及类似工程施工提供了经验和借鉴。

参考文献：

[1]席宁,袁红英,叶靖.无盖重固结灌浆在大花水水电站大坝工程中的应用[J]贵州水力发电, 2007,21(6):49.51

[2] 任郎明,蒋和平,丁寿波.构皮滩水电站坝基无盖重固结灌浆试验I艺[J]贵州水力发电, 2006, 20(3):79- 83

[3]中国国家标准化管理委员会.通用硅酸盐水泥:GB 175-2007.［S］北京：中国标准出版社，2007.

[4]国家能源局.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范:DL/T5148-2021.［S］北京:中国电力出版社，2021.

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