长江三峡二期工程帷幕灌浆施工特殊情况原因分析及处理措施

第２０卷第４期　２００６年８月　资源环境与工程　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２０　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．６１　文章编号：１６７１—１２１１（２００６）０４—０３８１—０３　长江三峡二期工程帷幕灌浆施工特殊情况　原因分析及处理措施　赵小毛　（葛洲坝第三Ｘ－程有限责任公司，湖北宜昌４４３００２）　摘要：对三峡大坝二期工程帷幕灌浆施工过程中出现的外漏、涌水、小透水率大吸浆量或大透水率小吸浆量、　失水回浓、大漏量等特殊情况进行原因分析，提出相应的处理措施，并在相应的孔位附近布置检查孔进行压水　检查，施工质量均满足设计要求。这些措施对保证灌浆施工的顺利进行及确保施工质量有较重要的指导作用。　关键词：工程施工；帷幕灌浆；特殊情况；处理措施　中图分类号：ＴＶ５４３　．４　文献标识码：Ａ　１　工程简介　长江三峡二期工程左厂１　１～１４号坝段、左导墙坝　段、泄洪１～２３号坝段和右纵１、２号坝段建筑物的帷　透水率＜１　Ｌｕ的一般在９０％以上。坝基为裂隙网络　状水文地质结构体，在施工期间外水位较高，深槽坝段　地势较低，局部具有裂隙承压水特征。部分建基面以　下，由于卸荷回弹和爆破影响，在建基面下３　ｍ～５　１１１　幕灌浆工程，设计采取在大坝上游基础廊道布置主帷　幕、下游基础廊道布置封闭帷幕，相应同时布设主排水　和封闭排水孔以及纵、横排水廊道内布置辅助排水孔，　以形成大坝完备的防渗抽排减压系统。　范围的部分地段的部分结构面轻微张开，增强了地基　表面岩体的透水性。　３　灌浆工艺　三峡大坝帷幕灌浆采用“小口径钻孑Ｌ、孔口封闭、自　上而下分段、孔内循环”无塞、高压灌浆工艺。灌浆压力　主帷幕及封闭帷幕一般部位设计为单排，主帷幕　孔孔距２．０　ｍ，局部布置两排，排距０．２　ｍ～０．５　ｍ；封　闭帷幕孔孔距２．５　ｍ；主帷幕孔一般孔深６９　ｍ～９０　ｍ，　最大孔深１４０　ｍ，封闭帷幕孔一般孔深４５　ｍ～８０　ｍ，最　大孔深９０　ｍ。总工程量６５　６８３ｍ。施工期于２０００年６　月８日～２００２年２月２８日。　大，最大达６　ＭＰａ以上，帷幕孔较深，施工工艺要求严　格，灌浆压力按孔口回浆管压力表峰值压力，结合记录　仪显示的压力来控制，一般在设计压力值２０％内波动均　可。灌浆前３段长严格按设计２　ｍ、１　ｍ、２　ｍ分段进行控　制，以下各段为５　ｍ，每段段长误差为±２０　ｃｍ，每１０　ｍ～　２工程地质条件　坝基岩体主要为前震旦系闪云斜长花岗岩，其间　穿插有花岗岩脉、伟晶岩脉。基岩体主要为微风化一　新鲜岩体，岩质坚硬、较完整，力学强度高，抗压强度多　２０　ｍ进行测斜。终孔段视具体情况，如岩质较完鏊ｆ青况　下可适当加长，但不超过１０　ｍ。如遇断层、裂隙交会带　等须入断层下盘５　ｍ方可终孔¨　。同时，灌浆终孔段要　求满足透水率ｑ≤１　Ｌｕ和单位注入量＜２０　ｋｇ／ｍ，否则应　分段加深钻灌至同时满足前述两标准为止。　在灌浆达到结束标准后，先卸除压力，迅速拆除孔　口封闭器，提起射浆管；凡孔口无涌水的孔段，一般不　待凝即下钻具进行下一段的钻灌作业，但灌浆结束后　在１００　ＭＰａ以上，建基质量优良。坝基范围内断层以　ＮＮＥ组较发育，斜穿坝基上下游，该组断层一般胶结　较好；其次为ＮＷ－－ＮＷＷ组，沿断层带断续分布有方　解石脉充填，该组断层胶结较差，沿断层往往呈夹层状　风化，显张性或张扭性，透水性较强　坝基岩体以裂隙渗流介质为主，透水性总体微弱，　收稿日期：２００５—１２—２６；改回日期：２００６—０４—３Ｏ　不应随即冲洗钻孔。灌浆管路除第一段用６”管作射浆　管外，其他各灌段均采用钻杆作为射浆管，钻杆须为　作者简介：赵小毛（１９６９一），男，工程师，水文地质与工程地质专业。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｏｘｉａｏｍａｏ　３６＠１２６．ｃｏｒｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com

资源环境与工程　５０　ｍｍ的平接头钻杆，下人孔内距孔底不得＞５０　ｃｍ。在灌浆时，每间隔２０　ｍｉｎ左右须活动钻杆一次，　即在压力卸除后转动和上下活动钻杆，以防止钻杆在　孔内被水泥浆抱死而造成孔内事故。　在终孔段灌浆结束后，随即用０．５：１的浓浆置换　孔内稀浆，待回浆管口浆液比重达１．８后，即可提起孔　内钻杆，再安装封闭器，进行封孔压灌１　ｈ。　４灌浆过程中特殊情况原因分析与处理　４．１灌浆外漏　外漏通常表现为因孔口管松动引起的孔口管外侧　冒浆，如混凝土存在串通孔洞等质量问题，也会出现串　灌浆廊道排水沟、底板、混凝土壁等情况。情况发生时，　先停止灌浆，冲洗灌浆孔，用棉絮嵌堵处理后，再低压、　浓浆、逐级升压等方法处理，待凝２４　ｈ后扫孔复灌。　外漏还表现为串冷却水管、相邻钻孔及抬动孔，相　应的处理措施如下：　（１）串冷却水管的处理凡帷幕灌浆接触段在灌　浆廊道底板砼内打断冷却水管，灌浆时先将阻塞器安放　在基岩面以上５０　ｃｍ砼内进行接触段灌浆。待接触段　灌浆结束后，再将阻塞器阻塞在灌浆孔口以下５０　ｃｍ砼　内，采用０．２　ＭＰａ、０．５：１的水泥浓浆液灌封冷却水管。　（２）串通孔的处理若发生与其它灌浆孔串通，　及时查明串通部位和串通量，并随即在串通部位上方　０．５　ｍ～１．０　ｍ处，将钻孔用木塞加棉纱或下阻塞器进　行封堵；待灌浆孔灌浆结束并待凝２４　ｈ后，再进行串　通孔的扫孔、冲洗、钻进及灌浆。凡具备同时灌浆条件　的，则对灌浆孔和串通孔采用一泵一孔同时施灌。　（３）串抬动孔的处理一般压水及灌浆过程中发　生的串抬动孔情况，均为抬动观测装置外管与抬动孔　外壁之间串通，不会影响抬动装置的正常使用。所以不　必停灌，可正常灌浆结束。在灌浆过程中。根据串通量　的大小可采用嵌堵、低压、逐级升压等措施。　４．２灌浆孔段涌水　（１）涌水原因分析三峡二期大坝是在高围堰保护　下的葛洲坝水库中施工的。堰外江水位高程６６　ｍ以上。　右纵沿明渠导流一侧横向施工期无帷幕阻隔地下水，形成　长约５３０　ｍ的开放边界，江水可直接补给坝基地下水；左　侧临时船闸与长江相通，可通过Ｆ　２１５等断层向基坑渗漏。　基坑内有两处基岩面低槽，一处为泄１～泄４，高程　４　ｍ～１０　ｍ，低于江水面５６　ｍ～６２　Ｉｎ；另一处为左导墙尾　端，高程为１１　ｍ～５　ｍ，低于江水面７１　ｍ～７７　ｍ。另外，　上游围堰后坡的集水坑，水面高程３４．２６　ｍ；下游围堰后　坡下的积水坑水位１０　ｍ；在泄１～１７坝段上游面，接受　大量施工用水补给，形成宽５　ｍ～１０　ｍ、长达３４０　ｍ的积　水区，水面高程３７．８４　Ｉｎ，高于该段建基面８　ｍ～３４　ｍ。　可见，大坝是在四面挡水条件下进行帷幕施工，一旦钻　孔与渗透裂隙形成贯通的地下水泾流通道，便会出现涌　水现象。断层、裂隙的延展方向及其渗透特性控制着地　下水的运移，决定着涌水区的分布和涌水量大小。　（２）涌水灌浆孔段处理对发生涌水的孔段，灌浆　前采用自动记录仪测记涌水压力和量杯量测涌水量。　其方法是：一般先在孔口安装封闭器或阻塞器，将进水　管放水阀门关闭，在回水管上接０．５　ＭＰａ～０．６　ＭＰａ的　压力表，对涌水压力进行数据观测；涌水压力测定后，打　开放水阀门放水并待稳定后，用量筒量测涌水量。根据　涌水实测情况，可采取以下方法处理涌水孔段灌浆：　在该段进行压水试验和灌浆时相应提高压力，一　般按设计灌浆（压水）压力＋涌水压力，作为实际压力　控制。在灌浆达到结束标准后，继续屏浆１　ｈ以上；在　灌浆管路拆除后将孔内注满浆液，再进行孔口封闭待　凝。闭浆待凝时间视涌水压力和注入量而定。　一般对涌水压力Ｐ涌＜０．１　ＭＰａ或单耗Ｑ涌＜２０　ｋｇ／ｍ的孔段闭浆待凝时间≥１２　ｈ；对Ｐ涌＞０．１　ＭＰａ或　Ｑ涌＞２０　ｋｇ／ｍ的孔段待凝４８　ｈ；对单耗Ｑ涌＜３　ｋｇ／ｍ　的灌浆结束后不待凝。同时，要求有涌水不待凝的灌浆　孔段不应连续超过３段。涌水灌浆孔段待凝后，重新扫　孔至灌段底，观测灌后的涌水情况。如果无涌水，则可直　接钻灌下一段；而灌后仍然发现涌水的，则进行扫孔复　灌，再采取屏浆和闭浆措施，直到灌浆孔不再涌水。　４．３失水回浓　根据长江委三峡工程水文地质资料分析，二期厂坝　建基岩体以微新花岗岩体为主，为裂隙网络状（部分是　闭合状裂隙）水文地质构造的不均一双重渗流介质，透　水率大小与裂隙宽度的立方成正比；坝基虽然主要为张　性裂隙，但大部分开度较小（≤０．１　ｒａｍ），透水性很低，渗　透量不大。帷幕灌浆失水回浓现象的发生，就是由于灌　浆孔段内及邻区内的裂隙均为闭合一微张状态，透水而　不进浆；即使在高压下灌浆孔内产生裂隙劈裂，但劈裂　裂隙的外围仍然被弱透水但不进浆的裂隙网络所包围。　对于失水回浓的灌浆孔段，在灌浆过程中每１５　ｍｉｎ　～３０　ｍｉｎ测计回浆比重和浆液温度（＜４０　ｑＣ）：当回浆比　重达到一个比级及以上时，则换用浆液回浓前相同水灰比　的新浆继续进行灌注；如经两次换浆后注入率仍达不到结　束标准时，可结束灌浆　Ｊ。但仍需满足下述两个条件：一　是注入率须＜２　Ｌ／ｒｎｉｎ；二是灌浆时间须达到１２０　ｒｎｉｎ。　４．４灌浆中断　由于灌浆设备故障、供浆不及时、停电等原因，致使　维普资讯 http://www.cqvip.com

第４期　赵小毛：长江三峡二期工程帷幕灌浆施工特殊情况原因分析及处理措施　灌浆停止１５　ｍｉｎ以上或冲孔的，均认为是灌浆中断。　４．１％。为确保帷幕连续性及一次性灌好一些大的渗　（１）如果发生灌浆中断，则应尽快恢复灌浆，恢复灌　漏通道，主要采取以下处理措施：①灌前检修好灌浆　浆的水灰比采用开灌水灰比。若灌浆中断前后的注入率　泵与记录仪，同时配备双泵，防止出现机械中断；②在　变化不明显，这说明中断对灌浆质量没有影响，无需处理。　（２）如果恢复灌浆后，因灌浆中断而引起注入率突降　（１／２以上）或变化较大，或短时间内停止吸浆的，则根据　灌前与制浆站联系，暂停其它灌浆孔段的开灌，同时在　深槽坝段配备１　ｍ　的储浆桶，以保证吸浆量突然增大　浆液的及时供应；③调集施工处附近各机组人力物力　资料成果分析，视具体隋况确定是否采取补救措施进行处　理；主要处理措施一般是在距该孔一侧２０　ｃｍ左右处重新　开孑Ｌ，钻至该段相同深度的部位进行补灌处理。　（３）如果短时间内不能恢复灌浆的孔段，则及时　全力支援；④做好抬动观测，根据吸浆率控制灌浆压　力，防止引起缓角裂隙的抬动及陡角裂隙的劈裂，严格　按逐级升压、逐级变浆、限压限量进浆，直至灌到满足　结束标准。　４．６超偏孔及灌浆不合格孔段处理　（１）超偏孔的处理对于超偏孔处理一般是根据　冲洗净孔内浆液，待故障排除后，复灌该段。　４．５其它特殊情况　（１）小透水率大吸浆量或大透水率小吸浆量　帷　其偏斜方向，决定在帷幕轴线左侧或右侧重新补孔，补　孔仍按照原灌浆孔要求埋设孔口管，自起始超偏孔深　的上一段开始分段灌浆至终孔。　幕灌浆过程中出现部分透水率大而灌浆单耗小和透水　率小而灌浆单耗大的异常情况。经统计右纵主帷幕和　泄洪坝段封闭帷幕共有５６段出现透水率较大、单耗为　（２）灌浆不合格孔段的处理因灌浆中断、停电、待　０或＜５　ｋｇ／ｍ的情况，而且绝大多数都集中在前三段。　这是因为浅表层存在发育细微的压扭性卸荷裂隙，灌　浆压力较小，又受上部坝体荷载的影响，灌浆压力起不　到扩缝的效果，从而导致出现吸水率较大、吸浆很小的　现象。为此，通过设计加密灌浆孔或复灌，适当提高灌　浆压力，确保帷幕的连续性和结石强度。　对出现透水率小、单耗较大的现象，经分析，主要　浆及孔口管松动等原因造成的灌浆不合格孔段，一般在旁　边重新开孔分段钻灌处理，处理后均须满足设计要求。　５　结语　水电灌浆施工，情况复杂多变，出现灌浆特殊情　况，在所难免。关键是要在出现特殊情况时及时分析　其原因，并果断采取处理措施，以确保施工质量。本文　总结了三峡大坝二期工程帷幕灌浆施工过程中出现的　特殊情况并分析其原因，以及采取的处理措施，经处理　后灌浆质量均满足设计要求，对类似条件的灌浆工程　可推广采用。　为一些压扭性裂隙发育区域，这些灌段位置相对较深，　受上部坝体荷载应力的影响甚微，压水压力较小而灌　浆压力大，压力扩缝效果明显，因而出现这种不吸水、　吸浆的情况。　（２）大漏量灌浆孔段处理凡是灌浆孔段压水或　灌浆过程中，出现较大的漏量或吸浆量情况时，按三峡　工程质量专家组咨询意见不允许采用人为中断灌浆进　参考文献：　［１］梁炯望．锚固与注浆技术手册［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９９．　［２］ＤＬ／Ｔ５１４８—２０ｏ１水工建筑物水泥灌浆技术规范『Ｓ］．　行待凝。大漏量（单耗＞５０　ｋｇ／ｍ）灌段主帷幕有４３１　段，封闭帷幕２５１段，分别占总灌浆段的４．４％和　ＣＡＵＳＥ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　ＡＮＤ　ＤＩＳＰｏＳＡＬ　ＭＥＡＳＵＲＥＳ　ＦｏＲ　ＳＰＥＣＩＡＬ　ＣＩＲＣＵＭＳＴＡＮＣＥＳ　ＩＮ　ＣＵＲＴＡＩＮ　ＧＲｏＵＴＩＮＧ　ｏＦ　ＳＴＡＧＥ　ＩＩ　ＰＲＯＪＥＣＴ　ＯＦ　ＴＨＲＥＥ　ＧＯＲＧＥＳ　ＤＡＭ　ＺＨＡ０　Ｘｉａｏ．ｍａｏ　（Ｇｅｚｈｏｕｂａ　３ｒｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．Ｌｉｄ．，Ｙｉｃｈａｎｇ．Ｈｕｂｅｉ　４４３０ｏ２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｄｉｓｐｏｓａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｔａｉｎ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｔａｇｅ　ＩＩ　ｐｒ￣ｅｃｔ　ｏｆ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｏｒｇｅｓ　Ｄａｍ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｌｅａｋａｇｅ，ｗａｔｅｒ　ｏｕｔｆｌｏｗ，ｅｔｃ．Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｈｏｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｄ　ｔｏ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ・ｐｒｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｎｅａｒ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅ．　ｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｓｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｈａｄ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｇｕａｒａｎｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｏｆ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｒ￣ｅｃｔ；ｃｕｒｔａｉｎ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ；ｄｉｓｐｏｓａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ