(中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，陜西 西安 710061)

1 工程概況

兩河口水電站壩址位于雅礱江干流與支流鮮水河的匯合口下游約2km河段，壩址控制流域面積6.57萬(wàn)km2，多年平均流量666m3/s。為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫(kù)，正常蓄水位高程2865.00m，總庫(kù)容為107.67億m3。電站裝機(jī)容量3000MW，多年平均年發(fā)電量110億kW·h。礫石土直心墻堆石壩最大壩高為295m，壩頂高程2875m，河床部位心墻底開挖高程2580m。大壩帷幕灌漿通過(guò)沿心墻基礎(chǔ)面布設(shè)的河床基礎(chǔ)灌漿廊道，左、右兩岸分層設(shè)置的灌漿平洞及左、右兩岸蓋板進(jìn)行。左、右兩岸分別在高程2575.50m、2640.00m、2700.00m、2760.00m、2820.00m、2875.00m處設(shè)置了六層帷幕灌漿平洞，各層平洞軸線位于同一豎直斷面內(nèi)。河床灌漿廊道和左、右兩岸灌漿平洞基礎(chǔ)布置兩排灌漿帷幕，左、右岸壩肩蓋板基礎(chǔ)布置三排灌漿帷幕(即三角區(qū)帷幕)，帷幕灌漿底線高程2640以下比高程2575.5m底層灌漿平洞低9.5m，高程2640m以上帷幕灌漿底線比下層灌漿平洞低8m。河床廊道基礎(chǔ)帷幕及左、右兩岸底層灌漿平洞基礎(chǔ)帷幕為鉛直帷幕，其他各層灌漿平洞及左、右岸壩肩蓋板基礎(chǔ)灌漿帷幕為傾向上游的斜孔帷幕，上下相鄰兩層灌漿平洞基礎(chǔ)帷幕通過(guò)設(shè)置于下層平洞朝向上游的搭接帷幕連接。防滲要求按透水率不大于1Lu控制。

地層巖性：左岸邊坡出露地層巖性為三疊系上統(tǒng)兩河口組中、下段(T3lh1、T3lh2)砂板巖，堆石壩心墻部位主要為T3lh2(2)-①層變質(zhì)粉砂巖；右壩肩邊坡主要由三疊系上統(tǒng)兩河口組下段(T3lh1)及中段(T3lh2)地層組成，其巖性以變質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖為主，向下游漸變?yōu)榉凵百|(zhì)板巖夾絹云母板巖，以及粉砂質(zhì)板巖與絹云母板巖互層。巖層產(chǎn)狀為N60°～75°W/SW∠60°～75°，與河流近垂直相交。

物理地質(zhì)作用：壩址工程樞紐區(qū)巖體主要為砂、板巖，巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，風(fēng)化作用主要沿?cái)鄬?、錯(cuò)動(dòng)帶和裂隙等弱面進(jìn)行，以裂隙式風(fēng)化和夾層狀風(fēng)化為主要特點(diǎn)。壩址區(qū)巖體卸荷主要沿已有構(gòu)造結(jié)構(gòu)面進(jìn)行。主要表現(xiàn)如下：

a.強(qiáng)卸荷帶內(nèi)主要沿順坡向中、陡傾角裂隙普遍張開，順坡向裂隙普遍充填次生泥、巖屑；隱裂隙顯現(xiàn)，裂隙多松弛張開0.5～15cm，滲滴水；弱卸荷帶中裂隙張開較少，局部充填泥膜。

b.卸荷帶深度隨岸坡結(jié)構(gòu)、局部地形地貌差異變化較大。岸坡弱卸荷水平深度10～129m，強(qiáng)卸荷在岸坡局部出現(xiàn)，水平深度0～79m。岸坡卸荷的總體規(guī)律是：隨著高程的增加，卸荷深度增大。

2 三角區(qū)防滲帷幕水泥灌漿施工情況

2.1 三角區(qū)防滲帷幕水泥灌漿原材料試驗(yàn)檢測(cè)

a.普通水泥原材料檢測(cè)。左右岸三角區(qū)高程2581～2700m帷幕灌漿施工期間共完成水泥檢測(cè)136批次，檢測(cè)結(jié)果均滿足規(guī)范要求[1]，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 帷幕灌漿普通水泥檢測(cè)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)

b.左右岸三角區(qū)高程2581～2700m帷幕灌漿施工期間共完成磨細(xì)水泥檢測(cè)10批次，檢測(cè)結(jié)果均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 三角區(qū)防滲帷幕水泥灌漿施工工藝

左右岸三角區(qū)帷幕設(shè)計(jì)3排灌漿孔，水平孔距2.0m，排距1.0m，梅花形布置，孔向傾向上游5°，排內(nèi)分兩序由低到高施工，最大帷幕灌漿深度為74.5m，采用自上而下分段、孔口封閉灌漿法，按2m、3m、5m等的分段方式，采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1的細(xì)水泥漿液灌漿，起始水灰比3∶1，遇灌前壓水流量大于30L/min時(shí)采用普通水泥漿液灌注，起始水灰比3∶1。施工時(shí)安排專人觀測(cè)抬動(dòng)變化，嚴(yán)格控制施工抬動(dòng)變形，要求無(wú)抬動(dòng)灌漿施工[2-3]，詳見(jiàn)表3。

表2 帷幕灌漿磨細(xì)水泥檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)

表3 三角區(qū)帷幕水泥灌漿分段方式及壓力

2.3 三角區(qū)防滲帷幕水泥灌漿施工完成情況

左右岸三角區(qū)高程2700m以下水泥灌漿共完成18個(gè)單元(左右岸各9個(gè)單元)，平均注灰量為30.89kg/m，Ⅰ序孔注灰量為37.27kg/m，Ⅱ序孔注灰量為24.46kg/m，平均單耗低，表明砂、板巖地層的可灌性較差。灌后檢查孔壓水7個(gè)單元一次檢查合格，合格率偏低(38.9%)，不合格孔段均在孔深20m以上，孔深20m以下均一次檢查合格。采用普通水泥和磨細(xì)水泥嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求多次補(bǔ)灌后，部分孔段的透水率仍處于1～3Lu之間，說(shuō)明在三角區(qū)巖石側(cè)向埋深淺、抗抬能力弱、高處孔宜通過(guò)順坡向裂隙向低處孔串漿并引起低處孔頻繁抬動(dòng)和劈裂的條件下，用普通水泥和磨細(xì)水泥補(bǔ)灌仍無(wú)法達(dá)到透水率不大于1Lu設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)。

3 三角區(qū)防滲帷幕水泥灌漿施工分析

綜合分析地質(zhì)條件和物探檢測(cè)資料，對(duì)左岸三角區(qū)帷幕淺表部灌漿質(zhì)量有影響的主要有2組優(yōu)勢(shì)裂隙，分別為N65°W/SW∠70°～80°陡傾角裂隙及N30°～75°E/NW(SE)∠65°～85°中等傾角裂隙，且兩組裂隙相互切割；對(duì)右岸三角區(qū)帷幕淺表部灌漿質(zhì)量有影響的主要有2組優(yōu)勢(shì)裂隙，分別為N75°～90°W/SW(NE)∠75°～80°陡傾角裂隙及N30°～40°W/NE∠40°～50°中等傾角裂隙。水泥灌漿后壓水檢查時(shí)，壓力水易擊穿順坡發(fā)育的陡傾角—中等傾角裂隙薄弱結(jié)構(gòu)面，通過(guò)卸荷裂隙薄弱結(jié)構(gòu)面形成近似垂直坡面方向的滲漏通道，并引起淺部產(chǎn)生抬動(dòng)變形或劈裂，造成壓水檢查不合格。

左右岸三角區(qū)帷幕灌漿施工存在如下困難：不利地質(zhì)條件帶來(lái)的高灌低串、易劈裂抬動(dòng)、可灌性差，且部分灌孔采用水泥灌漿后壓水試驗(yàn)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)；高陡邊坡帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)大、施工困難等。

4 三角區(qū)防滲帷幕改性環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿施工情況

為保證三角區(qū)防滲帷幕灌漿施工質(zhì)量及永久防滲性能，經(jīng)與目前市場(chǎng)上其他化學(xué)灌漿材料(如：水玻璃、聚氨酯、丙烯酸鹽、硅溶膠等)對(duì)比，改性環(huán)氧樹脂具有起始黏度低、可操作時(shí)間長(zhǎng)、抗壓強(qiáng)度高、黏結(jié)強(qiáng)度高、耐久性好、防滲效果好等優(yōu)特點(diǎn)，且已完工水電站工程有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)分析后采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)。

4.1 三角區(qū)防滲帷幕改性環(huán)氧樹脂灌漿原材料試驗(yàn)檢測(cè)

左右岸三角區(qū)高程2581～2700m帷幕灌漿施工期間，改性環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿材料委托國(guó)內(nèi)具有專業(yè)檢測(cè)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果滿足規(guī)范要求，檢測(cè)成果見(jiàn)表4。

表4 改性環(huán)氧樹脂檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

4.2 三角區(qū)防滲帷幕改性環(huán)氧樹脂灌漿施工工藝

左右岸三角區(qū)帷幕化學(xué)灌漿在相應(yīng)部位水泥灌漿施工完成后實(shí)施，化學(xué)灌漿孔布置在上、下游排水泥灌漿孔軸線上，與水泥灌漿孔交錯(cuò)布置，共布置2排孔，排內(nèi)分兩序由低到高施工，孔向與水泥灌漿孔一致，孔徑56mm，采用“自下而上、分段卡塞、純壓式”灌漿法?；瘜W(xué)灌漿孔深入基巖20～30m并深入下層基巖5m，孔深、分段根據(jù)工程地質(zhì)條件和施工情況可適當(dāng)調(diào)整。施工時(shí)分級(jí)升壓，嚴(yán)格控制抬動(dòng)變形，要求無(wú)抬動(dòng)灌漿。施工采用PSI系列改性環(huán)氧樹脂材料，型號(hào)分為PSI-501和PSI-530，PSI-501漿材配比為A∶B=9∶1，PSI-530漿材配比為A∶B=8.5∶1?；瘜W(xué)灌漿適當(dāng)延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，各段灌漿結(jié)束后進(jìn)行閉漿，待壓力表壓力歸零后再施工下一段(漿液返流孔段適當(dāng)延長(zhǎng)閉漿時(shí)間)。大吸漿孔段采取限流、限壓、間歇、灌注速凝漿液等技術(shù)措施或采用總量控制原則(避免漿液向幕體外擴(kuò)散浪費(fèi))，在保證質(zhì)量的前提下節(jié)約漿材；出現(xiàn)串漿時(shí)，及時(shí)封堵被串漿孔并繼續(xù)灌注至結(jié)束，嚴(yán)禁多個(gè)孔段同時(shí)灌注，避免群孔效應(yīng)；孔口返漿的孔采取復(fù)灌措施并保持孔口封閉狀態(tài)，至漿液達(dá)到初凝狀態(tài)時(shí)起塞。三角區(qū)帷幕化學(xué)灌漿結(jié)束后，灌漿段以上部分(0～0.5m)封孔采用0.38∶1∶1的水泥砂漿封填密實(shí)并壓抹齊平。詳見(jiàn)表5～表6。

表5 三角區(qū)帷幕化學(xué)灌漿分段方式及壓力

表6 三角區(qū)帷幕檢查孔分段及壓水試驗(yàn)壓力

4.3 三角區(qū)防滲帷幕改性環(huán)氧樹脂灌漿施工措施及完成情況

三角區(qū)帷幕改性環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)(右岸4單元)施工用時(shí)1個(gè)月，完成灌漿350.40m，灌注環(huán)氧樹脂791.15kg，孔占量1966.80kg，廢棄漿液27.90kg，單元平均單位注入量為2.26kg/m(不含孔占)。化學(xué)灌漿試驗(yàn)共完成灌漿42段，純灌漿總用時(shí)7805min，平均每段純灌用時(shí)186min(3.1h)。灌后檢查孔入巖深度25m，壓水檢查最大透水率0.02Lu，最小透水率0.00Lu，滿足透水率不大于1Lu的設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)，表明采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)灌漿效果明顯，同時(shí)提高了施工功效。

化學(xué)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)施工總結(jié)后，左右岸三角區(qū)高程2700m以下帷幕共完成化學(xué)灌漿11個(gè)單元，灌漿2465.4m，灌注環(huán)氧樹脂8293.83kg，平均單位注入量為3.36kg/m。根據(jù)檢查孔的鉆孔全景圖像成果統(tǒng)計(jì)分析，孔深20m以上平均每米約1～2條裂隙，孔深20m以下平均每米約1條裂隙，且水泥灌漿后僅有少數(shù)微細(xì)裂隙沒(méi)有得到充填，此類微細(xì)裂隙在改性環(huán)氧樹脂灌漿后已經(jīng)充填飽滿。混凝土與基巖均結(jié)合緊密，裂隙內(nèi)有明顯化學(xué)漿液結(jié)石充填，灌漿效果明顯。先導(dǎo)孔鉆孔取芯22個(gè)，檢查孔鉆孔取芯36個(gè)，先導(dǎo)孔的巖芯獲得率為86.0%，檢查孔的巖芯獲得率為94.8%，灌漿后巖體完整性較灌前有明顯提高。左右岸三角區(qū)帷幕灌漿后壓水檢查18個(gè)單元，一次檢查合格17個(gè)單元，不合格單元經(jīng)化學(xué)漿材加強(qiáng)灌漿后已復(fù)檢合格，均達(dá)到了透水率不大于1Lu設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)，合格18個(gè)單元，合格率100%，優(yōu)良17個(gè)單元，優(yōu)良率94.4%。

5 結(jié) 論

經(jīng)分析施工數(shù)據(jù)并結(jié)合施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為保證左右岸三角區(qū)防滲帷幕灌漿質(zhì)量，使用普通水泥灌漿后壓水檢查不合格單元，透水率在1～3Lu時(shí)可采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)灌漿加強(qiáng)處理。左右岸高程2581～2700m三角區(qū)防滲帷幕灌漿施工資料齊全、數(shù)據(jù)可靠、質(zhì)量合格。通過(guò)改性環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿單位注漿量和檢查成果分析總結(jié)，證明采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)灌漿處理是可行的，且灌漿效果明顯，進(jìn)一步提升了防滲帷幕施工質(zhì)量，既保證了三角區(qū)防滲帷幕灌漿施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，又保證了大壩心墻有序填筑施工。通過(guò)采用改性環(huán)氧樹脂化學(xué)材料以及合適的施工工藝、質(zhì)量控制措施等，三角區(qū)帷幕灌漿取得了很好的效果，給類似工程施工提供了參考。

考慮三角區(qū)高程2700m以上巖石完整性變差，卸荷裂隙發(fā)育深度加深，為保證帷幕防滲性能和方便施工，三角區(qū)防滲帷幕灌漿施工后續(xù)將采取以下工藝流程和措施：帷幕軸線蓋板增設(shè)抗抬錨桿→加長(zhǎng)孔口管鑲鑄深度→適當(dāng)降低淺層段洗孔、壓水及灌漿壓力→主帷幕上游側(cè)增設(shè)輔助帷幕→水泥灌漿后壓水檢查透水率1～3Lu的采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行加強(qiáng)灌漿處理→心墻填筑前進(jìn)行混凝土與基巖接觸面質(zhì)量普查。

考慮灌漿平洞洞口受岸坡和平洞雙重爆破開挖作用影響，巖體松弛，卸荷裂隙發(fā)育，巖體整體完整性差，后續(xù)將對(duì)洞口封堵段及影響區(qū)進(jìn)行水泥加強(qiáng)灌漿處理，并視具體情況采用改性環(huán)氧樹脂進(jìn)行加強(qiáng)灌漿處理。