水电站调压井井筒固结灌浆施工技术

水电站调压井井筒固结灌浆施工技术

刘磊

中国水利水电第九工程局有限公司,贵州贵阳  550081

摘要：水力资源的利用离不开水电工程，现阶段全球水利工程的建设规模不断扩大，而受限于建筑、地形以及水力等因素的限制，在施工过程中需要结合实际情况应用相应的施工技术。本文对水电站调压井井筒固结灌浆施工技术进行了简单介绍，并结合工程案例，就具体的施工技术在实践中的应用进行探讨与研究，以供参考。

关键词：水电站；调压井井筒；固结灌浆；施工技术

引言：水电在全球能源供应中占据重要地位，是供应最稳定、技术最成熟的可再生清洁能源。水电相较于风光电，可以大力提升电力系统的灵活性和稳定性，是不可或缺的清洁能源发电来源。随着绿色发展、可持续发展理念逐步深化，各国对可靠、清洁、经济能源的需求持续增加，已有100多个国家明确继续发展水电，全球水电呈现稳定增长趋势，这对水电站的建设要求也随之增加。而在水电站调压井施工过程中，井筒固结灌浆施工技术的应用则发挥着重要作用。鉴于此，本文结合工程实例，就水电站调压井井筒固结灌浆施工技术进行探讨与研究。

一、工程概况

赞比亚伊泰兹水电站工程位于赞比亚中心省伊泰兹地区，坐落在赞比亚比较大的河流之一卡富埃河上。工程主要包括发电引水洞、调压井、发电厂房、开关站、尾水渠及附属设施。厂房为坝后式地面厂房，装机容量为120MW（2 ×60MW）。赞比亚伊泰兹水电站调压井布置于引水洞下游，主井体中心线位于引水洞CH0+564.981m处。调压井从下向上依次分为事故闸门槽段、下井段和上井段。

根据设计图纸，调压井固结灌浆孔布置为：横向间距10°，纵向间距2.5m，灌浆孔入岩5m，设计要求灌浆压力为0.5Mpa。

为了便于施工的同时保证施工质量，需把调压井固结灌浆为两个区域进行：EL1008.75以上和以下分别为一个区域。

根据施工需要对调压井灌浆孔设计进行修改：EL1008.75以下范围按照原设计进行；EL1008.75以上由于在调压井衬砌混凝土浇筑完成以后不便于打孔灌浆，将原来的水平灌浆孔修改为竖直方向的灌浆孔，即自EL1047平台垂直向下打灌浆孔并在平台上灌浆以达到设计效果，此方案已经成功应用于多个调压井固结灌浆工程施工中。

二、调压井作用

对于引水道较长的水电站，在大部分情况下，都需要将调节室布置在隧洞与压力管道中间，具体分为调压井、调压塔以及调压井塔混合结构等三种形式。水电站机组运行过程中，有时会发生甩负荷关闭导叶的情况，此时在惯性的影响下，水电站中的水流产生水锤效应并冲击电力设备，进而发生相应的事故。针对这一问题，就需要对水流进行调节，即采用调压井将管道长度进行缩减，使水锤效应得以缓解，减小压力对设备的冲击，从而对导叶以及其他电力设备提供可靠的保护，为电力机组的稳定运行奠定坚实的基础。

三、固结灌浆施工技术的具体应用

1 施工现场布置

根据水电站实际情况，结合现有道路布置施工道路，为设备与材料运输提供保障；在施工过程中需要布置供风系统，通过开孔以及疏通灌浆管的方式将引水洞中的系统风利用起来；针对供排水问题，调压井顶部布置了水池用于供水，在施工过程中提前布置小型沉淀池于调压井下端，收集污水、废浆并进行沉淀后，采用水泵进行抽排，沉淀物等到结块之后统一进行清理；整个工程采用引水洞和调压井施工供电系统；在灌浆施工时，水泥存放于搅拌站附近的水泥库，采用自卸车辆进行运输并进行现场制浆，水泥使用量控制尽可能符合实际需求，减少因结块而产生得到浪费；在灌浆过程中，调压井底施工需要设置制浆站，具体布置在调压井底部引水洞位置，在灌浆时上段施工的制浆站在EL1047平台进行布置，其主要构成包含1000升的搅拌槽、400升的双层搅拌槽和三缸灌浆泵各一台。

2 监测与试验

整个灌浆过程需要做好记录与监控，具体涉及到压水、灌浆等方面，在获取数据后对灌浆孔情况进行分析，出现问题在第一时间内采取措施。开展灌浆试验时还要进行抬动试验，如果岩石变形情况不明显，那么后续观测可以中止。

通过对水电站现场的分析，在施工过程中浇筑完调压井混凝土后即开始调压井灌浆：首先灌浆区域为上井段竖向孔，浇筑完调压井上下游渐变段混凝土后，进行下井段灌浆。根据工作面情况，应按照先Ⅰ序后Ⅱ序、环间从低向高、分序加密的原则施工。Ⅰ序孔灌浆完成72小时后，方可进行Ⅱ序孔施工。

3 测量放样

首先开展测量放样工作，施工人员读图后采用全站仪对灌浆孔进行定位并做好标识，定位放样必须复核规范要求并根据图纸确定钻孔编号。

4 钻孔与灌浆

在打孔过程中，调压井EL1008.75以上修改为竖向孔，并使用100B钻机打孔，孔径为75mm。在EL1008.75以下由于混凝土浇筑过程中已经提前埋设了50mmPVC管，如此可以避免后期打孔对结构产生的破坏。打孔应该标识出PVC管口位置并做好保护，使用YT28手风钻按照42mm直径进行开孔。待钻机布置完成后，通过仪器确定好钻杆倾斜角度，完成钻机调节并固定钻机，最后进行开孔。固结灌浆开孔必须严格按照施工顺序进行，即Ⅰ序孔灌浆完成后进行Ⅱ序施工。在钻进过程中，如果发现了断层、塌孔以及掉块等情况，则停止钻进并进行灌浆，然后再继续钻进。对于集中漏水问题，则要将漏水情况进行分析，找到原因后采取相应的处理措施，然后继续钻进。完成底部孔灌浆口，用编织袋与木塞堵好孔口。

5 钻孔冲洗工艺与压水试验

钻孔冲洗工艺及压水试验也是整个工艺的关键点。在达到钻孔的设计深度后，钻孔达到设计深度后，停止旋转，打开高压风，将孔内沉积石屑吹出，然后退出钻杆；冲洗钻孔时，将水管插至孔底，钻孔裂隙冲洗采用大流量压力水进行，直至孔口返清水；压水试验按照灌浆孔5%的数量，选择单点法完成。根据灌浆压力确定试验压力，并使用系统水。在系统水压没有达到要求的情况下，则需要使用灌浆泵，并在孔口回水管位置设置压力表进行试验。

6 水泥浆拌制

水泥浆拌制过程中，严格控制水灰比，做好浆液密度监测，根据实际情况对配浆液进行调整并完成灌注。通常情况下，如果使用普通搅拌机，搅拌浆液时间应该超过3min，而高速搅拌机则可以缩短至30s。此外，浆液灌注应在40℃的环境下进行，如此才能够确保灌浆效果理想。

7 注浆

在注浆过程中，具体应该先确定灌浆试验中获取到的压力数据，并选择孔口止浆灌浆法进行一次灌注，并利用压力表进行监测。在施工时需要工作人员做好过程记录。灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。浆液比级及开灌水灰比根据灌浆试验结果确定。其次，根据现场条件确定变换的固结灌浆浆液时，如果压力稳定且注入率不断降低，再或者注入率没有变化而压力增加，此时水灰比不需作调整。当某一比级浆液的注入量已达到下表要求，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级。当最浓的浆液与标准不相符，就需要将砂掺入到浆液中，最大不得低于50%。当灌注量达到一定值后，灌浆压力依然较小，那么就要中止灌浆并等待24h，然后进行灌注。

8 施工质量控制

在灌浆施工过程中，有时会面临一些特殊情况，比如漏浆与冒浆，针对此则要采取相应的处理方法，例如嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等等。可以选择棉纱赖堵住岩石缝漏浆；如果发现串浆，例如灌浆无法同步进行，那么就要封堵串浆孔，完成灌浆后在清理孔，之后进行钻进灌注。当灌浆作业因特殊情况中断时，则必须遵循相应的原则进行处理。

钻灌浆后需要进行孔口封堵，具体操作应该待水泥浆凝固后，采用高浓度水泥浆或砂浆风度灌浆孔上部空余部分，封堵必须保证密实，并进行抹平与压光。

9 资料整理

在开展灌浆施工时，资料记录与整理也十分关键，施工人员应该对钻孔记录表、灌浆记录表进行填写并进行汇总，结合原始资料，对灌浆成果进行总结与分析。

四、结语

    总而言之，水电站调压井井筒固结灌浆施工技术在工程实践中具有很高的应用价值，在具体施工过程中，要求施工技术人员提前做好施工准备工作，明确施工工艺与施工顺序，并结合现场条件采取相应的技术手段，加强质量控制，如此才能够保障施工效果，为整个工程的建设奠定坚实的基础。

参考文献：

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