摘要:黄家湾水利枢纽工程作为Ⅱ等大(2)型工程，挡水大坝为混凝土面板堆石坝。大坝帷幕灌浆技术是坝基防渗处理的主要手段。介绍了黄家湾大坝帷幕灌浆施工工艺及技术，通过钻孔压水试验结果分析表明，大坝帷幕灌浆单孔岩芯获得率在80．1%～81．4%，大坝帷幕灌浆1号～4号孔压水试验透水率在0．72Lu～2．52Lu，满足设计要求，大坝帷幕灌浆质量控制取得良好成效。
关键词:钻孔压水;帷幕灌浆;黄家湾水利枢纽
1工程概况
黄家湾水利枢纽工程是综合利用的水利工程，工程任务是以城乡生活和工业供水、农业灌溉为主，并结合发电。水库总库容15720万m3，水库工程等级为Ⅱ等，工程规模属于大(2)型。本工程由首部枢纽工程、供水、灌溉工程组成。首部枢纽工程主要包括混凝土面板堆石坝、副坝、左岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、右岸供水灌溉取水系统、右岸坝后电站等。大坝防渗帷幕灌浆，坝体部分防渗帷幕线沿趾板线布置，帷幕灌浆孔布置于趾板中部，并与固结灌浆孔结合。两岸帷幕结合地形条件往岸坡延伸，以正常蓄水位1055m与地下水位的交点为帷幕端点，帷幕下限以岩体透水率q≤3Lu且深入微风化岩体15m～25m联合控制，帷幕线长598m，防渗帷幕共分为8段，左岸坝肩坡段、左岸坡段、河床段、右岸坡段和右坝肩岸坡段，两岸帷幕灌浆均为地表灌浆。帷幕灌浆孔按单孔布置，孔距2m。帷幕灌浆按分序加密的原则进行，按Ⅲ序进行施灌。帷幕灌浆总进尺10725m。
2帷幕灌浆施工工艺
帷幕灌浆施工工艺主要包括钻孔、帷幕灌浆洗孔、压水试验［1］、防渗帷幕灌浆、防渗帷幕灌浆封孔。
2．1钻孔
采用XY－2PC型地质钻机钻进，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ孔，最后施工Ⅲ序孔。孔位与设计孔位偏差不得大于10cm，其深度超过设计帷幕底界1个～2个灌浆段。帷幕灌浆段长宜为5m～6m，岩体破碎、孔壁不稳时灌浆段长应缩短。混凝土结构和基岩接触处的灌浆接触段长取为1m～3m。灌浆孔开孔孔径为?91mm，终孔孔径不小于?76mm，钻孔孔壁应平直完整，保证孔向准确。帷幕灌浆孔应分段进行孔斜测量，孔深30cm以上每5m测斜一次，发现偏斜超过要求应及时采取补救措施。钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏水原因，经处理后再钻进。
2．2裂隙冲洗和压水试验
各灌浆段在灌浆前应进行裂隙冲洗。裂隙冲洗宜采用压力水冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%，并不大于1．0MPa，冲洗时间至回水澄清时止或不大于20min。对遇水后性能易恶化的地层，不进行裂隙冲洗。帷幕灌浆先导孔，质量检查孔应自上而下分段进行压水试验，压水试验采用单点法，按SL62－2014附录B执行。
2．3灌浆
本工程先导孔和检查孔采用自下而上分段灌浆法，其他孔采用自上而下分段灌浆法，初拟帷幕表层段灌浆压力为0．4MPa～0．7MPa，孔底段为1．0MPa～1．2MPa。帷幕灌浆所用浆液由稀到浓逐级变换，浆液水灰比(质量比，下同)采用:5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0．7∶1，0．5∶1六个比级［2－3］。浆液变化原则如下:1)当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。2)当某一比级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级水灰比浆液继续灌注。3)当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。当灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，灌浆可结束。
2．4封孔
全孔灌浆结束后，应以水灰比为0．5的新拌制水泥浆液置换孔内稀浆或积水，采用全孔灌浆封孔法封孔。灌浆压力为全孔段平均压力或2MPa;封孔灌浆时间为1h。
2．5特殊情况处理
1)帷幕灌浆孔终孔段的透水率或单位注入量大于设计规定值时，其灌浆孔宜继续加深。2)灌浆过程中，发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。3)灌浆过程出现串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将灌浆孔用塞塞住，待灌浆孔结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。4)出现大耗浆情况时，一般采用下列处理措施:a．降低灌浆压力，使吸浆率不超过1L/(min•m)～2L/(min•m)灌注。在此情况下若灌注的干料已达限定数量后吃浆率仍不减小，可采用间歇灌浆。b．浆液中掺速凝剂灌注，速凝剂的掺量应根据速凝剂的品种由试验确定。c．灌注水泥砂浆。5)灌浆工程必须连续进行，若因故中断，宜按下列原则进行处理:若中断时间超过30min，应设法冲洗钻孔，如冲孔无效，则应扫孔重灌。恢复灌浆时，开始应使用中断前的水灰比，如吸浆量相似或略有减少，则可逐渐加浓浆液，直至灌浆结束，如吸浆量较中断前减少很多，且在很短时间内停止吸浆，则认为该灌浆段不合格，应采取补救措施。
3检测目的
黄家湾水利枢纽工程大坝帷幕灌浆质量检测任务，对大坝左、右岸帷幕区进行钻孔、压水试验检测，验证黄家湾水利枢纽工程大坝左岸帷幕、右岸帷幕部位灌后质量是否满足设计要求。其主要目的如下:1)黄家湾水利枢纽工程作为Ⅱ等大(2)型工程，大坝为面板堆石坝，坝高81m，属高坝。大坝帷幕灌浆技术是坝基防渗处理的主要手段，属于隐蔽性工程，灌浆效果直接影响大坝质量和安全。2)参考同类工程经验，本次钻孔压水试验是在灌浆施工质量自检合格的基础上，对其质量进行项目法人抽检，复核施工自检检测结果，为工程提供准确、可靠的检测数据。
4试验仪器及设备
钻孔压水试验设备主要包含压水系统、量测系统和止水系统。压水系统包括水箱、水位表和水泵;量测系统为JDK300－40灌浆压水测控系统，包括压力表和流量计;止水系统包括止水栓塞、气泵等。
5检查孔布置
黄家湾大坝帷幕灌浆孔共计300个，施工方检查孔数为灌浆孔总数的10%，为30个孔。根据SL734—2016水利工程质量检测技术规程附录A要求，结合设计、监理等各方意见确定大坝帷幕灌浆项目法人检测数量为4个孔，为施工单位检测数量的13．3%，具体孔位布置及参数见表1。
6钻孔压水试验
6．1钻探
采用普通地质钻机(XY－2PC型)钻进，钻孔孔径76mm。钻孔按规定编号，并作好钻孔记录，当钻进发生异常时应及时报告检测技术人员。检查孔方位角度、顶角等参数与灌浆孔一致。孔位与设计孔位的偏差不得大于10cm。检查孔应严格控制孔斜和方位角，尤其注意上部20m范围内的偏斜和方位角的控制，如发现孔斜超过标准时应及时纠正。钻进至相应深度并按要求对钻孔进行冲洗后，方可取出钻具下栓塞进行压水试验。
6．2压水试验
钻孔压水试验，用栓塞将钻孔隔离出一定长度的孔段，并向该孔段压水，根据一定时间内压入水量和施加压力大小的关系来确定岩体透水性的一种原位渗透试验。常用的压水方法有:顶压式、双管循环式、水压式、气压式等。本次压水试验采用一级压力的单点法压水试验，顺序为自上而下逐段压水，压水试验压力为该孔段最大灌浆压力的80%，灌浆压力值初拟为:孔口第一段次(段长2m)0．4MPa、第二段次(段长3m)0．8MPa，其下各段次(段长5m)1．0MPa，灌浆应尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压。每3min～5min测读一次压入流量，连续4次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，结束本阶段试验，取最终值作为计算值［4－5］。
6．3公式计算
单点法压水试验的成果按下式计算:q=Q/P•L。其中，q为试段透水率，Lu;Q为压入流量，L/min;P为作用于试段内的全压力，MPa;L为试段长度，m。根据公式求得其各孔试段各次透水率，选用各段最后一次压水值作为衡量标准。
6．4结果评定
根据设计要求，防渗评定标准以q≤3Lu为防渗合格标准。
7检测成果分析
7．1大坝防渗帷幕钻孔
大坝防渗帷幕项目法人质量检测自2020年9月29日开钻～2020年10月29日完工，完成压水试验钻孔148．54m，从取芯结果来看，岩芯呈柱状～长柱状，整体较完整、局部岩芯稍破碎，呈短柱状、碎块状。芯样岩体总体较完整，局部裂隙发育。单孔岩芯获得率在80．1%～81．4%。
7．2大坝防渗帷幕压水试验
黄家湾水利枢纽工程大坝帷幕灌浆，1号孔完成压水试验8段，2号孔完成压水试验7段，3号孔完成压水试验8段，4号孔完成压水试验9段，共计完成压水32段。压水试验成果见表2～表5。根据压水检测结果，大坝帷幕灌浆1号～4号孔压水试验透水率不大于3Lu，满足设计要求。将1号～4号孔透水率进行统计分析，结果见表6。由表可知，透水率最大为2．52Lu，为W1压水孔，高程EL1045m～EL1040m。透水率最小为0．72Lu，为W2压水孔，高程EL1022．35m～EL1017．35m，平均透水率为1．55Lu。透水率小于1Lu的有7段，占21．9%，透水率1Lu～2Lu的有18段，占56．3%，透水率2Lu～3Lu的有7段，占21．9%。
8结语
大坝帷幕灌浆技术是坝基防渗处理的主要手段，帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主，结果的准确性将直接影响大坝坝基处理的方案和投资效果。本文采用钻孔压水试验对黄家湾大坝帷幕灌浆质量进行了项目法人抽检。钻孔压水试验资料表明，单孔岩芯获得率在80．1%～81．4%，大坝帷幕灌浆1号～4号孔压水试验透水率在0．72Lu～2．52Lu，满足设计要求，保证了大坝帷幕灌浆的效果和质量。
作者：方伟 周成 金黎明 单位：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州省水利投资( 集团) 有限责任公司