控制性水泥灌浆工艺在围堰防渗工程上的应用

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1、控制性水泥灌浆工艺在围堰防渗工程上的应用      控制性水泥灌浆工艺是一门新兴的灌浆工艺，它从灌浆的可控性出发，结合流体和固体的受力特征，应用水泥浆液加化学外加剂后迅速失去流动性而变成凝固体的特性，而形成的一种新的灌浆工艺构思和施工措施。它成功地解决了常规灌浆过程中的串冒浆及不易升高灌浆压力等问题，为岩溶地区的溶洞及断层破碎带处理、松散软弱地基的加固以及无止浆层和混凝土盖重的裸体岩层或土层内的灌浆提供了新的思路。本文阐述其与常规水泥灌浆的差异以及运用于帷幕防渗的机理，并着重介绍该技术在乌江洪家渡水电站上游围堰防渗工程上的应

2、用。 1概述    洪家渡水电站位于贵州省黔西县与织金县交界的乌江北源六冲河下游，是乌江梯级开发的“龙头”电站，“西电东送”的骨干工程。总库容49.25亿m3，钢筋混凝土面板堆石坝最大坝高179.5m，总装机容量540MW。    电站上游围堰位于底纳河出口下游约10m，所处河谷为不对称“V”型谷，左岸为灰岩陡壁，右岸为20o～40o的缓坡。河床水下天然地形平缓，无深槽。受两岸(坝肩)开挖影响，存有大、中型孤石现象，从而形成了独特的围堰防渗地质构造。    上游围堰河床防渗体原设计为高喷板墙，但鉴于河床的上述实际情况，进行高

3、喷板墙施工存在许多技术难题，也无类似工程可借鉴，国内专家咨询组根据在洪家渡水电站上游索桥左岸堆石体内运用控制性水泥灌浆技术进行防渗处理现场试验所取得的资料，参考天生桥中山包水电站围堰运用控制性水泥灌浆技术进行防渗的成功实例，认为洪家渡水电站围堰防渗体选用控制性水泥灌浆防渗帷幕新技术比选用高喷板墙方案，施工更为可靠和合理。从而，围堰的防渗方案最终确定为控制性水泥灌浆防渗帷幕新技术。    上游围堰的控制性水泥灌浆防渗帷幕施工，实际施工期约20天即基本满足闭气条件，达到了基坑开挖的要求，而且做到了没有占一天施工总进度计划的直线工

4、期，取得了较为理想的效果。2控制性水泥灌浆防渗机理    在土石围堰体内布设防渗帷幕，选用控制性水泥灌浆防渗帷幕或常规水泥灌浆防渗帷幕，其帷幕结构、灌浆机理、施灌方法及施工有关技术参数的控制和选择都是有很大差距的，主要的区别为：    首先，帷幕结构和灌浆机理有区别。常规水泥帷幕灌浆技术是从水泥浆液的渗透和扩散机理出发，要求灌浆孔呈梅花型布孔，帷幕一般需选三排孔，帷幕厚度由灌浆孔的孔排距参数决定。而控制性水泥灌浆技术，从灌浆附加压应力场角度出发，因附加压应力的作用而使地层产生挤压密实变形和挤压滑动，控制灌浆压力对地层产生的附

5、加压应力值达到足够值后而对地层进行回填置换和挤密、挤实。故帷幕结构一般只选用一排灌浆孔，因防水帷幕厚度不决定于孔排距，而只决定于灌入的浆液量，控制灌入的计划浆液量越多，则防水帷幕就越厚，反之，则幕厚就薄。    其二，灌浆方法不同。常规水泥灌浆一般为单液灌浆系统，用单泵灌注，而控制性水泥灌浆帷幕必须用双液灌浆装置，必须有专用泵用双液灌浆方法灌注化学控制液，以控制灌入的水泥浆液达一定的凝胶时间。    其三，灌浆压力选择原则不同。常规水泥灌浆的最大灌浆压力值必须选择在被灌地层的允许压力值之内，灌浆过程中往往会出现进浆量越来越大

6、而进浆压力却越来越小，会产生串冒浆和地层抬动等技术问题。控制性水泥灌浆帷幕的最大灌浆压力值要求在防渗幕体范围内因灌浆压力产生的附加压应力值必须超过地层的允许压应力值，故控制性水泥灌浆一方面灌浆压力值选择远超过地层的允许压应力值使其能满足挤压密实地层要求。另一方面，灌浆压力还需满足计划浆液量的灌入，能保证幕厚要求。灌浆过程中会随灌浆的继续其进浆量会越来越小，而进浆压力却越来越大，并能防止地层抬动和产生串冒浆问题。    其四，灌浆结束标准要求有区别。常规水泥灌浆帷幕的结束标准为达到设计要求最大灌浆压力后进浆量必须小于某一值(例

7、0.4L／min)再稳定30min，即结束标准必须满足最大灌浆压力值、进浆量小于某值、稳定时间三个条件的标准。而控制性水泥灌浆只需满足达到最大压力值后，累计灌入的浆液总量达计划要求浆液量后就可结束，没有进浆率和稳定时间的要求。    其五，按水泥灌浆规范，常规水泥灌浆要求有一定的压重和混凝土盖板，灌浆最好在静水(即没有地下水流动)条件下进行。而控制性水泥灌浆帷幕只要有1.Om左右的孔口管，不需混凝土盖板，灌浆时要求最好有一定的水流条件，特别是II序孔施工和局部加强处理，要求最好在基坑抽水形成有地下水流速条件下进行施工。3主要

8、施工程序和方法3.1施工范围和孔位布置    上游围堰控制性水泥灌浆防渗施工范围原则上为原设计高喷板墙的施工范围，左延伸至左岸岩壁，右与围堰右岸堰肩防渗帷幕灌浆防渗体相连，单排孔布置，帷幕中心线长59.07m，孔距1.25m，孔深至基岩0.5m。    施工后期(局部加强阶段)，考虑上游围