浅谈锦屏深孔化学灌浆节能减排

浅谈锦屏深孔化学灌浆节能减排

李小勇

中国葛洲坝集团基础工程有限公司湖北宜昌443002

摘要：锦屏一级水电站混凝土双曲拱坝高305m，为世界上在建最高双曲拱坝，该工程采用堤坝式开发，主要任务是发电。RGA1层防渗帷幕线上的f13、f14及f18断层向上游均与水库联通，水库运行期间在长期高压水渗透作用下，结构面的充填物质可能发生逐渐软化、泥化等现象，产生渗透破坏，形成渗漏通道。为加强在高水头作用下防渗耐久性，确保工程长期运行安全，在普通水泥灌浆完成后设计对上述断层增加了“水泥—化学复合灌浆”处理，基岩化学灌浆共4205m。

关键词：施工难点；节能环保；经济效益

引言

随着水电资源开发向西部的转移和高拱坝建设对坝基条件的要求，由于地理地质方面的原因，坝址范围内均存在不同程度的地质缺陷需要在筑坝过程中进行处理，特别是防渗帷幕线上地质缺陷的永久处理。锦屏一级水电站最大坝高305m，蓄水水头较高，从保障大坝运行安全角度决定了对坝基防渗的高要求。RGA1层与水库联通的三个较大规模的断层采用了环氧树脂灌浆处理，其技术难度高、施工难度大，在国内尚无可以借鉴的相似经验。

1化学灌浆施工难点

1.1防渗帷幕线上化学灌浆项目在RGA1层处理的最大深度为163.5m，是目前国内化学灌浆处理的最大深度，同时是在坝基防渗帷幕线上，最大钻孔顶角为23.4°，化学灌浆施工难度和事故风险在国内外前所未有。

1.2项目需要在下闸蓄水前完成，因设计规定的环氧浆材可操作时间长（粘度达到100mPa.s时间大于20h），浆液凝固缓慢，施工功效低。

1.3灌浆部位在底层帷幕平洞内，上部交通出口在高差63m以上的坝后平台，浆液运输困难。

1.4保下闸蓄水节点工期，化学灌浆按最大设备量布置（最长轴线9m，设备间距2m），现场文明施工难度大。

2化学灌浆基本原则

2.1根据设计技术要求，当灌前压水试验透水率小于1.0Lu，直接进行化学灌浆；当灌前压水试验透水率q≥1.0Lu，先进行湿磨细水泥灌浆，待湿磨细水泥灌浆完成后随即进行透水率检查，在满足透水率q<1.0Lu后，方可进行化学灌浆。

2.2各孔段化学灌浆结束后应进行闭浆，待浆液胶凝后再钻灌下一段。闭浆待凝时间应大于浆液胶凝时间，以化学灌浆结束的灌浆段，闭浆时间按不少于36h控制，以水泥浆液结束的灌浆段，闭浆时间不小于12h。

2.3化学灌浆采用纯压式灌浆。RGA1层化学灌浆持续35h后开始测读注入率，在设计灌浆压力下，每10min测读一次，1h内连续四次读数注入率均不大于0.01L/min.m后持续灌浆4h，可结束灌浆，每一灌浆段的灌浆时间不得少于40h。

3节能环保措施

3.1浆材节约措施

⑴卡塞方式选择

锦屏一级右岸“水泥—化学复合灌浆”最大孔深163.5m，突破了行业化学灌浆最大处理深度，但深孔化学灌浆事故风险较大。经过项目上对深孔化学灌浆研究成果，采用了上部分段卡塞、下部“类似孔口封闭法”施工，保证了灌浆质量的同时，有效预防了深孔灌浆孔内事故的发生。

⑵灌浆管道选择

为预防深孔灌浆事故，采用了“钻杆法、顶压式”卡塞方式，在研究过程中，将卡塞装置进行调整：以4分无缝钢管连接替代钻杆连接，换用液压栓塞卡塞，极大程度上改善了钻孔内进回浆管占浆量，经计算减少量为1.25kg/m。

⑶专利使用

通过对公司专利“减少化学浆液占用孔内容积和管内容积的装置”（专利号ZL201220502120.8）的采用，结合灌道改装措施，在分段卡塞灌浆法施工中减少3.65kg/m环氧浆材孔占量，在“类似孔口封闭法”施工减少1.76kg/m环氧浆材孔占量。

3.2化学灌浆段水泥浆液置换

⑴现场通过试验及研究，在化学灌浆孔段结束灌浆且孔口闭浆压力自动归零后，采用0.5：1水泥浆液置换并待凝12h，灌段内的浆材不会产生浆液倒流甚至已达到初凝，减少了化学灌浆段正常闭浆待凝时间24h，加快了化学灌浆施工进度。

⑵通过水泥浆液置换，以水泥浆液排除灌浆段和管道内的化灌浆液。管道内的浆液在起塞后进行冲洗，灌浆段内的水泥浆液在闭浆待凝后扫除。废水泥浆液通过设置的污水处理系统正常处理，减少了孔内需要废弃的环氧浆材对环境的污染。

3.3化学灌浆废浆处理

⑴根据使用的浆材配方，初始黏度≤20mPa.s，在压力下灌浆结束后黏度一般为100~150mPa.s，灌浆后废弃的环氧浆材在洞室相对低温条件下自然凝固时间较长。通过水泥浆液置换，过程中的水泥浆液与环氧浆材混和，缩短了废浆凝固时间。

⑵项目使用的成品环氧浆材由A、B两种材料配制而成，盛装B液的容器为25kg装塑料桶，在使用后需要统一处理。在浆液置换过程中，利用使用过的盛装B液的塑料桶收集灌浆过后的废弃的环氧浆材，二者结合处理，达到了废旧利用的目的。

⑶现场对桶装的废弃的环氧浆材集中堆放，完全固化后人工从灌浆平洞转移出，通过运输车辆运至指定的碴场深埋处理。由于是桶装封闭固化，避免了运输过程中的二次污染。

3.4现场其他措施

⑴化学灌浆在底层灌浆平洞内，出口与之相距较远且有陡坡，一方面考虑材料运输过程中可能发生浆液外漏污染环境，同时化学浆材独特气味影响封闭廊道内的空气质量，现场采用了洞外集中配浆，并设置专用化学浆液输送管道至工作面。

⑵作业面内灌浆设备较多（一个部位最多达7台套），在灌浆过程中难免有浆液泼溅和管道连接处渗漏，对所有灌浆设备相对固定摆放。设备摆放部位底层铺双层彩条布，再均匀铺一层细砂，达到对泼溅或渗漏化学浆液及时固化和防止污染的目的。

⑶钻孔和管道内的化学浆材在无法完全清理时，部分随钻孔冲洗水流入排污沟内。根据浆材不容于水的特性，一般是成块或成团漂在上部。在作业部位的排水沟内，每10m左右设置用密织网加工“拦污网”，随冲洗水流出的废浆几乎完全附着在网上，采用人工不定时捞起后固化处理。

4产生的经济效益

因山体陡峻，帷幕轴线紧临库岸，通过先施工上游排帷幕封堵临水库面的临空面，截断动水水源及封闭临空面，为后序排灌浆施工过程中尽快达到设计压力创造有利条件，提高防渗幕体质量，同时，达到节约成本。

⑴锦屏一级右岸完成化学灌浆4205m，结合节浆措施运用，节约环氧浆材15.34t，以材料供应价计算共节约材料72.31万元。

⑵通过废旧利用，节约废浆收集桶约1200个，直接成本5.0万元。

⑶水泥浆液置换1段次节约待凝时间24小时，项目共投入化学灌浆设备15台套，节约工期56天。

结束语：

锦屏一级防渗平洞底层化学灌浆项目工期紧，灌浆量大，通过项目研究后对技术方案进行优化调整，达到了项目提前完工、质量满足设计要求的目标，同时创造了良好的经济效益。

参考文献：

[1]李刚.水利水电工程灌浆施工技术与质量控制措施[J].黑龙江水利，2017，（3）：80-81.

[2]马雪娇.水利水电工程中灌浆施工控制措施[J].科技风，2018，（15）：194.

[3]朱以众.水利水电工程中灌浆施工控制措施[J].建筑工程技术与设计，2015，（15）：688.