二期下游围堰防渗墙墙下帷幕灌浆施工
黄家权
摘要 三峡工程二期下游围堰防渗墙墙下帷幕灌浆工程由于墙深且薄，钻孔工程量大，精度要求高，采用了预埋灌浆管工艺，埋管成功率达97%。对钻灌施工中部分孔段“吸水不吸浆”，用湿磨细水泥浆液灌注灌入量仍不明显进行了分析。
关键词 二期下游围堰 墙下帷幕灌浆 预埋灌浆管
三峡工程二期下游横向围堰是三峡工程最主要的Ⅲ级临时建筑物之一，与二期上游围堰及已建成的混凝土纵向围堰共同担负起保护大江基坑内大坝和电厂在干地条件下施工重任。下游围堰的防渗工程，设计采用垂直防渗方案。防渗体主要为塑性混凝土防渗墙，墙下接帷幕灌浆伸入到相对不透水层内。
1 帷幕设计简况
本帷幕灌浆工程按围堰填筑时段划分为5个施工部位：左预进占段、左漫滩段、深槽段、右漫滩段、右预进占段。帷幕的轴线与防渗墙轴线一致，全长818.9m，呈凸向迎水侧的四条折线型布置。其主要设计参数如下：
(1)帷幕由单排灌浆孔组成，孔距一般为1.5m，分为两个次序施工，其中Ⅰ序孔中含有部分先导孔。
(2)帷幕深度按照设计底线和伸入透水率q≤50Lu的岩体内的标准控制，钻孔深度一
般为：左、右岸预进占段35～65m，左、右岸漫滩段40～65m，深槽段60～80，最大深度83.1m。
(3)灌浆孔均为垂直孔，考虑到钻孔深、造孔精度高、工期紧等特点，设计要求在防渗墙墙体内采用预埋灌浆管法。
(4)灌浆后的合格标准为：检查孔压水试验透水率q≤5Lu。
2 地质条件
防渗墙底部的基岩为前震旦纪至弱风化闪云斜长花岗岩，呈灰～浅灰色，中粗粒结构，局部有中细粒结构，岩性坚硬，有花岗岩脉、伟晶岩脉、辉绿岩脉侵入。
堰基内规模较大的断层主要有：f35、f39、f128、f130、f131、f32、f6等，倾角为60～70°，走向多与防渗轴线呈锐角相交。在断层和岩脉附近，倾角裂隙较为发育，并有不同程度的风化现象，岩体比较破碎。
受上述断层裂隙的影响，弱风化带岩体有一定的透水性，其影响范围在墙下30m深度以上，并且有自上而下的逐渐变小的规律。勘探结果表明，弱风化岩体透水率q≥5Lu者占45%，qmax达257Lu。
3 帷幕灌浆施工
帷幕灌浆在相邻槽孔混凝土强度达50%以上后进行，与防渗墙交叉施工，受到防渗墙施工进度的制约，钻灌机组的布置采取见缝插针，高峰期共投入12个生产机组，岩芯回转钻机共35台，灌浆泵13台，灌浆自动记录仪9台。自1997年8月开始至1998年6
月全线完工历时11个月，共完成灌浆孔540个，灌浆进尺5219.2m，压水检查孔31个(进尺1173.9m)。
3.1 钻孔
灌浆孔的上部要穿过防渗墙，但防渗墙普遍较深(约有2/3的灌浆孔要在40～66m深的墙体成孔)，而且墙体薄(0.8～1.1m)，因此采用钻进方法容易偏出墙外，影响帷幕钻灌质量，为此采取在墙内预埋灌浆管后钻进的方法。
附图 槽内钢筋定位架示意图（单位：cm）
3.1.1 预埋灌浆管
墙内预埋灌浆管就是在防渗墙槽孔浇筑混凝土前将灌浆管下置到槽底，待浇筑成墙后即形成预留孔。但埋设灌浆管时必须固定牢靠，以防混凝土料的冲击而产生移位、弯曲或变形而成为废孔。通过总结前期在预进占段预埋灌浆管试验的经验，本次主要采取了以下措施：
①根据墙体的深度选择不同材质的灌浆管，即墙深小于30m时，预埋内径φ120mm的PVC塑料管，而对于墙深大于30m时则预埋直径φ110mm的钢管。
②预埋管的单根长度以9～10m为宜，太短则接头多，影响预留孔顺直度，太长又不便于安装。单管连接方式：塑料管采用套接，其搭接部位用锚钉固定；钢管则以丝扣连接。
③下管前优选埋管位置，一般布置在两根浇筑导管的中间，这样预埋管在槽内受到冲击将比较均衡。
④埋设塑料管时，内置110mm的钢管以提高其抗弯能力，待浇筑毕后拔出内置钢管，即“抽芯成孔”。
⑤每根灌浆管的管脚采用环形定位架(其直径比相应部位墙厚小10cm)，中间每隔8～10m用特制的钢筋定位架将同一槽内的数根灌浆管(一般2～5根)联成整体(见附图所示)，同时孔口的定位架固定在槽口板上。
⑥浇筑混凝土时，保持槽内混凝土连续均匀上升。
共埋设了421个灌浆管(总长24662m)，经钻孔、测斜验有12个预埋灌浆管由于偏斜太大不能利用，其余409个孔全部合格，埋管成功率97.1%，达到了保证灌浆质量和降低成本的目的。
表 1各序孔灌前适水率统计表
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孔序 孔数 总段数 透水率平均值 透水率/Lu
/Lu <1 1～5 5～10 10～50 50～100 100～500 >500
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1 270 930 49.73 段数 182 226 111 175 53 156 27
频率/% 19.6 24.3 11.9 18.8 5.7 16.8 2.9
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Ⅱ 270 726 18.47 段数 239 161 85 143 39 56 3
频率/% 32.9 22.2 11.7 19.7 5.4 7.7 0.4
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合 540 1656 35.5 段数 421 387 196 318 92 212 30
计 频率/% 25.4 23.4 11.8 19.2 5.6 12.8 1.8
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表2 各次序孔水泥单位注入量统计表
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孔序 孔数 总段数 总段长 单位注入量 单位注入量/kg·m-1
/kg·m-1 <20 20～50 50～100 100～500 500～1000 1000～5000 >5000
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1 270 930 2979.1 213.95 段数 490 120 69 94 38 105 14
频率/% 52.7 12.9 7.4 10.1 4.1 11.3 1.5
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Ⅱ 270 726 2240.1 146.28 段数 461 73 40 55 30 62 5
频率/% 63.5 10.1 5.5 7.6 4.1 8.5 0.7
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合 540 1656 5219.2 184.90 段数 951 193 109 149 68 167 19
计 频率/% 57.4 11.7 6.6 9.0 4.1 10.0 1.2
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3.1.2 钻进
采用岩芯回转钻机配合金刚石钻头钻进。开始钻前用水平尺、罗盘仪校正钻机，确保孔向的精度，并将钻机牢固定位于槽口板上。在防渗体内钻进，用φ91mm合金钻头，墙下基岩则用φ76mm金刚石钻头。孔段钻终后采用KXP-l型测斜仪检测孔斜，根据测试结果随时采取纠编措施，严格控制钻孔偏斜率在允许范围内。
钻进中发现个别孔在墙底有铁器(主要是防渗墙造孔时掉入槽内而未捞取干净的钢筋、螺钉、铁丝、钻刃等)，造成钻进困难且易发生于孔内事故，采取了移位重新钻孔的措施。
3.2 钻孔冲洗
各段钻孔结束后，立即以大流量高压水经过钻杆和钻具对孔底、孔壁的岩粉进行冲洗，待孔口回水澄清10min后提钻并打捞残留岩芯，孔深合格后，下设阻塞器进行裂隙冲洗。
3.3 压水试验
先导孔作自上而下分段阻塞单点稳定水压试验，其它灌浆孔只作自上而下的分段阻塞单点简易压水试验，压水试验过程采用灌浆自动记录仪测记。
3.4 灌浆
3.4.1 灌浆材料
采用新鲜无结块的“三峡”牌普通硅酸盐水泥(葛洲坝水泥厂生产)标号525#。
3.4.2 灌浆方法
灌浆方法主要有三种：自上而下分段阻塞孔内循环法，自上而下分段、孔口封闭孔内循环法和自下而上分段阻塞孔内循环法。灌浆过程也用自动记录仪测记。
3.4.3 灌浆段长
第一段段长为1.0m，第二段段长为2.0m，以下各段3.0～5.0m。
3.4.4 灌浆压力
第一段0.5MPa，第二段1.0～1.5MPa，第三段及以下各段为1.5MPa。
3.4.5 浆液水灰比
灌浆浆液水灰比从3∶1开灌，以后按2：1、1：1、0.5：1的浓度变换。
3.4.6 灌浆结束标准及封孔
灌浆结束标准为：在设计规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，持续灌注60min或注入率不大于1.0L/min时，持续灌注90min结束。当采用自下而上灌浆方法时，持续时间缩短至30min或60min。全孔灌浆结束后，采用机械灌浆法封闭孔，压力为第一段灌浆压力，持续时间30min。
3.5 特殊情况处理
3.5.1 冒浆及大漏量孔段的灌注
灌浆过程中大漏量孔段(注入率大于50L/min者)较多，约占总孔段的1/3，并以第一段居多。这类孔段灌浆时，可见到墙体侧壁有冒浆现象，或尽管地表未见冒浆，但推断分析有外漏，对此主要采取降压、表面封堵、限流、间歇灌注、加促凝剂等措施处理。
3.5.2 “吸水不吸浆”孔段的灌注
有部分孔段压水漏量大，但灌浆时漏量却很小，不足漏水率的1/2，个别孔段甚至不吸浆。初期，我们分析认为是基岩微细裂缝发育致使灌浆段“吸水不吸浆”，因此采用长江科学院试制的GSM-1型湿磨机将水泥浆液湿磨2～3遍后再灌注，但灌入量并无明显提高。
通过进一步的综合分析，这种“吸水不吸浆”现象是以下原因所致：
①为了抢工期，在相邻的槽孔尚未浇筑混凝土前就已钻孔并做了压水试验，此时孔段两边槽孔相当于临空面，由于距离太近(一般1～2.5m)，所以压水时临空面将会外漏，而灌浆时临空面已浇筑混凝土，外漏通道被堵住，漏浆量骤然下降。
②采用自上而下分段钻孔、压水，全孔终后再采用自下而上分段灌浆法，也是导致漏水量与漏浆量出现异常的原因之一。大部分先导孔有这类反常现象。
4 灌浆效果及质量分析
4.1 灌前透水率分析
从表1所列出的各次序孔的灌前压水透水率统计结果可以看出，Ⅰ序孔的透水率平均值为49.73Lu， Ⅱ序孔的平均值为18.43Lu，Ⅱ序列孔较I序降低了62.9%；I序列孔中透水率 q>5Lu的孔段占56.1%，而Ⅱ序孔中下降到了44.9%。说明岩石的透水性随灌浆次序的增加而逐渐减小。
4.2 单位注入量分析
从统计的各序孔的水泥单位注入量情况看(见表2)，Ⅰ序孔平均注入量为213.95kg/m， Ⅱ序孔为146.28kg/m，递减率为31.6%，而且大漏量孔段也随孔序的增加明显减少，符合正常灌浆递减规律，表明帷幕灌浆效果是显著的。
4.3 检查孔压水成果分析
灌后共布置检查孔31个，做压水试验111段，透水率q≤51Lu者108段，占总试验段的97.3%，q>5Lu者仅3段占2.7%，且分布不集中，满足设计检查要求，说明灌浆质量和防渗效果良好。
4.4 单元工程质量评定
根据《水利水电基本建设工程单元工程质量评定标准(一)—SDJ88》对帐幕灌浆施工工序质量进行评定，共划分45个单元工程，全部合格。优良单元工程37个，占82.2%。
5 结语
(1)采用特别的钢筋定位架将多根埋管联结成整体下入防渗墙槽孔内，能保证预埋管在墙内顺直，埋管成功率高，为顺利完成墙下帷幕灌浆施工奠定了基础。
(2)在相邻的防渗墙槽孔浇筑混凝土前即对灌浆孔先钻进、压水，赢得了工期，但不利于灌浆资料分析。
(3)使用的GSM-1型水泥湿磨机出浆量太小(最大为10L/min)，而且尚无合格的现场测试浆液细度的仪器。
[作者简介]
黄家权 葛洲坝集团基础工程有限公司副总工 高级工程师
湖北宜昌市443002
(收稿日期：1999—05 编辑：胡少华) 网页制作：CWSnet
