电站2#引水隧洞漏水封堵灌浆工程施工

[提要]对田湾河仁宗海电站2#引水隧洞裂隙涌水进行了封堵，对施工机具、工艺、材料、工效、灌浆参数等进行了探讨。
[关键词] 田湾河 仁宗海电站 封堵灌浆 水泥水玻璃双液

1 概述
田湾河为大渡河右岸一级支流，发源于贡嘎山西侧的康定县境内。田湾河梯级电站为两库四级设计，总装机容量80.8万kW，从上游至下游分别为巴王海水库电站、仁宗海水库电站、金窝水电站及大发水电站。
田湾河工程地下水情况复杂，尤以仁宗海水库电站引水隧洞RCⅣ标情况十分突出，本段试验的选址范围即在该标段2#引水隧洞内。该隧洞埋深200～610m，全长7405.7m，隧洞断面为平底马蹄型，底宽3.5～4.5m，顶拱半径2.45～2.7m。
引水隧洞地下水主要是孔隙潜水、基岩裂隙水、雪山融水和大气补给水。其特点是：（1）地下水丰富，补给来源稳定；（2）地下水以裂隙水为主，压力高、流量大，最高达886m3/h；（3）涌水有很大的随机性，但总体上呈现的出水规律是从滴水、线性渗水、涌水到喷水渐变的、有预兆的、可探测和可预防的；（4）水温低，相对稳定在3～4℃之间。隧洞涌水造成开挖施工作业条件恶劣，严重影响工程进度及质量，这些涌水洞段，后期支护(喷砼或衬砌)更无法施工，同时大量长期的排水也显著地增大施工费用。因此，业主决定对若干涌水洞段进行堵漏灌浆。
为尽量避免与开挖施工发生干扰，经与监理商议，本次试验段选择在2#支洞上游侧，桩号2+515～530区段。
根据业主要求，灌浆处理后要求达到隧洞洞壁集中性管道型涌水、线状涌水点基本消除，总涌水量大幅度减少。具体指标为施工结束后该部位每10m范围内漏水量不大于3L/s。

2 工程量
本次试验从10月22日正式开始钻孔灌浆，至11月15日完成封堵试验。共完成钻孔361.8m（其中加固孔284m，封堵孔77.8m），注入水泥53.6t，水玻璃3352.4L。

3 施工工艺
本工程的总体施工程序为：围岩加固孔施工—导水孔施工——封堵灌浆孔施工—效果检查。
单孔施工工艺为：确定孔位—钻机就位—次性成孔—（涌水压力流量测定）—卡塞灌浆—封孔。
3.1 灌浆孔布置
加固孔采用分环分序的方式均匀布孔，孔向为垂直于岩壁呈径向放射状。环距为2.0m（4-5及5-6环距为1.5m），环间孔呈梅花型布置。每环均匀布置8个孔，孔间夹角为45°，孔深为入岩4.0m，环与环之间分两序施工。其孔位布置见图1。
封堵孔根据裂隙产状和倾角等实际情况布置。请见图2。

图1 加固孔孔位布置展开示意图


3.2 灌浆材料
施工中针对不同的地质条件和出水情况分别选用了普通水泥浆或水泥水玻璃双液浆。普通水泥灌浆采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级，使用3SNS泵进行灌注；水泥-水玻璃浆液的配比有两种，其凝结时间分别为57s和26s，使用2TGZ双液泵进行灌浆。
3.3 钻孔
钻孔采用了两种设备，一是ZQS100B型冲击钻机，二是YQ2型回转钻机，均采用风动冲击方式钻进。
3.4 灌浆
3.4.1 一般原则
本试验的灌浆方法为纯压式灌注法。灌浆方式根据具体情况选择单液灌注或双液灌注。由于2#引水隧洞没有衬砌，考虑到施工安全因素，试验中采用的灌浆压力为：加固孔Ⅰ序环1.5MPa，加固孔Ⅱ序环2MPa，封堵孔1.5MPa。
图2 田湾河2#引水洞堵水灌浆试验封堵孔孔位布置展开图

3.4.2 浆液选择与变换
开灌浆液材料采用水灰比为2:1的普通水泥浆。水泥浆的变浆原则按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）执行。如出现以下两种情况，则改用双液进行灌注：
（1）在灌浆过程中出现大面积漏浆或沿着某些裂隙大量漏浆；
（2）用0.5:1水泥浆灌注过程中没有压力升高或注入率下降的趋势。
3.4.3 灌浆结束与封孔
普通水泥灌浆的结束标准是：在最大设计压力下，当注入率小于1L/min时，继续灌注30min即可结束该段灌浆。
水泥水玻璃双液灌浆的结束标准是：当注入率小于32L/min时，达到最大设计压力后，即结束该段灌浆。
普通水泥浆液结束闭浆时间为4h，水泥-水玻璃浆液不闭浆。
终孔段灌浆结束后，稀浆结束的孔段用0.5∶1级浓浆置换孔内稀浆，延续灌注30min后结束。
灌浆孔上部的空腔用人工回填砂浆封实。

4 工程施工
4.1 加固孔
加固孔共计71个，共灌注水泥32.3吨，水玻璃1923.4L，平均单位注灰量为123.9kg/m（其中一序环为149.4kg/m，二序环为91.1kg/m）。
从单孔单位注入率上分析，一序孔中，单位注灰量大于100kg/m的共有20个，占一序孔总数的50%；二序孔中，单位注灰量大于100kg/m的共有3个，占二序孔总数的9.6%。由上可见，加固孔的总注入量不高，灌注的浆液主要集中于少数注灰量大的钻孔孔中，而且单位注灰量、大注灰量的孔数都具有较为明显的环间递减趋势。这表明分序灌浆工艺具有较好的边缘封闭效果，有助于对涌水进行集中封堵。
4.2 封堵孔
封堵孔共计布孔24个，总共灌注水泥21.2吨，水玻璃1429L，平均单位注灰量为301.7kg/m。
4.2.1 施工原则
针对试验区内裂隙涌水和渗水，采取了“先小后大，上导下堵”的原则。即首先对漏水较小部位进行封堵，将漏水进一步集中在大的裂隙带上，而后再集中处理大涌水；在大涌水处理过程中，则采取上部导水，下部封堵的方法，获得了明显成效。
4.2.2 大涌水的封堵
（1）裂隙勘探孔施工
BSG7-2加固孔在钻进至1.2m时，出现流量为3.63L/s的大涌水，裂隙带涌水则明显减小。由此判断，裂隙带与隧洞轴线的夹角基本为45度，涌水主要来源于下游方向。据此，该裂隙带的导水和灌浆均从下游侧进行，且大部分钻孔方向均为垂直洞壁，以便于施工。
（2）下部封堵孔（BSF1-1和BSF1-2孔）施工
这两个孔的目的是从下方深部穿透裂隙，以防止涌水转移到地面后难以处理。该两孔灌浆结束后，后期封堵灌浆过程中，水一直向上延伸，直至右洞壁与洞顶交会处，证明这两个孔的封堵效果是好的。
（3）导水孔施工
导水孔共布设了3个，即BSF1-5、BSG8-2和BSF1-3，从裂隙远端导水后，使大裂隙部位冒水大量减少或基本中止，从而为大裂隙的封堵提供了便利。
（4）大裂隙封堵
导水结束后，对大裂隙进行了双液灌浆。灌注过程中裂隙及灌浆范围内的其他漏浆逐渐减少，水开始由大裂隙上方岩缝中冒出。最终，该孔在达到预定的结束标准后结束灌浆。
在后期的灌浆中，大裂隙部位始终没有再次冒水，说明BSF1-4孔的双液灌浆取得了非常理想的效果。
（5）导水孔灌浆
大裂隙封堵成功后，采用双液灌浆方法，对导水孔及局部渗水处进行灌浆处理，使出水部位的涌水均得到有效封堵。

5. 灌浆效果
灌浆结束后，试验区内已经没有明显漏水点，远远低于10m范围内漏水总量不大于3L/s的设计要求，说明试验取得了圆满成功。

6. 结论
通过试验，对裂隙涌水进行了封堵，取得了良好的效果，对施工机具、工艺、材料、工效、灌浆参数等进行了探讨，为大施工的展开积累了经验，基本达到了预期目的。