梨园水电站引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩固结灌浆生产性试验

梨园水电站引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩固结灌浆生产性试验

董为林

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司云南丽江674100

摘要：梨园水电站引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩固结灌浆设计总量约6.4万m，灌浆孔深入围岩7m。本文对引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩固结灌浆一段灌浆和分段灌浆生产性试验成果进行了分析和总结，采用一段灌浆和分段灌浆施工质量均能满足设计要求，且相差不大，但采用一段灌浆能有效提高施工效率，有利于施工进度，对同类工程具有一定参考和借鉴意义。

一、工程概况

梨园水电站由四条引水隧洞引水发电，布置于电站左岸。引水隧洞由进口渐变段、圆形标准段、圆形渐变段、斜井段、下平段组成。隧洞开挖过程中，揭露的Ⅳ、Ⅴ类围岩完整性及力学性质普遍较差，虽然采取了加强支护措施，但部分洞段还有明显的持续松弛甚至开裂现象。为保证施工安全及隧洞运行安全，在开挖支护阶段及混凝土衬砌后对Ⅳ、Ⅴ类围岩进行全洞段固结灌浆，灌浆压力1.0MPa～1.5Mpa，衬砌范围灌浆孔预埋，灌浆孔直径不小于50mm，深入围岩7m。固结灌浆设计总量约6.4万m，施工工期紧，难度大。

二、试验目的

1、论证固结灌浆方案、施工程序及施工工艺。

2、根据试验所确定的吃浆量和吸水率，选择最优的浆液配合比和通过改善浆液的性能，从而达到提高固结灌浆效果的目的。

3、确定施工所需的技术参数。试验拟定的具体参数为：

①固结灌浆孔间排距为2m，梅花形布置；

②分段灌浆参数：采用自外向内分段灌浆法，第一段灌浆3m，第二段灌浆4m；全段灌浆参数：采用全段一次性钻孔、灌浆，孔深为7m；

③采用YT-28手风钻，孔径42mm；

④水灰比采用四个比级，按2:1→1:1→0.8:1→0.5:1由稀到浓逐级更换；

⑤最大设计灌浆压力为1.0MPa，在最大设计压力下，当注入率小于0.4～1.0L/min，继续灌注30min作为灌浆结束标准。

⑥采用机械灌浆法封孔。

三、试验内容

3.1引水隧洞第一单元（引3#0+632.0～引3#0+617.0）上半洞采用分段灌浆法，试验洞段长度为15m；固结灌浆孔间排距为2m，孔深7m，梅花型布置，共布设8排孔，每排有灌浆孔10～11个孔，共计84个孔；施工顺序采用环间分序、环内加密的原则进行，环内、环间均分为两个序，灌浆采用自外向内分段灌浆法，第一段灌浆3m，第二段灌浆4m。

3.2引水隧洞第三单元（引1#0+439.5～引1#0+424.5）上半洞采用全段灌浆法，试验洞段长度为15m；固结灌浆孔间排距为2m，孔深7m，梅花型布置，共布设8排孔，每排有灌浆孔10～11个孔，共计84个孔；施工顺序采用环间分序、环内加密的原则进行，环间、环内均分为两个序。

四、固结灌浆试验施工

施工程序：钻孔→洗孔→压水试验→验孔→灌浆→封孔→压水检查。施工顺序采用环间分序、环内加密的原则进行，环间、环内均分为两个序，等Ⅰ序孔灌浆完成后再进行Ⅱ序孔灌浆施工。各工序施工严格按规范要求执行。

五、质量检查

3#引水隧洞第一单元固结灌浆试验孔总数84个，布置质量检查孔5个，1#引水隧洞第三单元固结灌浆试验孔总数84个，布置质量检查孔4个。固结灌浆试验检查孔压水试验采用“单点法”进行。当透水率小于3Lu，即认为符合标准。压水检查过程中监理工程师进行了全程旁站监督。检查结果见下表：

由以上两表看，检查孔压水试验透水率均小于3Lu，满足设计要求。

六、试验成果分析

1、压水成果分析

3#引水隧洞第一单元分段固结灌浆检查孔压水试验结果分析：5个检查孔压水结果在设计要求范围内，平均透水率为2.01Lu。1#引水隧洞第三单元全段固结灌浆检查孔压水试验结果分析：4个检查孔压水结果在设计要求范围内，平均透水率为2.10Lu。说明通过固结灌浆，能有效地将洞内岩体的裂隙封闭，保证了岩体的稳定，分段及全段灌浆效果相近。

2、灌浆成果分析

（1）灌浆单耗

3#引水隧洞第一单元分段固结灌浆试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为180.03kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为99.5kg/m，平均单耗为139.77kg/m。

1#引水隧洞第三单元全段固结灌浆试验区Ⅰ序孔灌浆平均单耗为169.94kg/m，Ⅱ序孔灌浆平均单耗为117.32kg/m，平均单耗为143.63kg/m。

说明试验区按现行灌浆工艺进行固结灌浆可灌性较好，分段及全段灌浆平均单灰耗量相差不大。

（2）灌浆试验灌浆串漏情况分析

从施工现场情况看，试验区在进行Ⅰ序孔施工中串漏情况比较普遍，但Ⅱ序孔施工的时候串漏情况大大减少。说明试验区岩体表层卸荷裂隙比较发育，表层串漏较严重；也说明表层灌浆封闭效果较好。

七、结论

1、引水隧洞Ⅳ、Ⅴ类围岩固结灌浆采用环间、环内分为两个序，分段和全段灌浆的施工方法均是可行的，所拟定的施工参数也是合理的。两种施工方法在单灰耗量上相差不大，但全段固结灌浆施工效率更高。

2、由于各洞段地质情况不尽相同，各灌浆孔在耗灰量上有一定的差异，但并未对结果产生直接的影响。

3、Ⅰ序孔灌浆时有一定的绕渗作用，但总体上并未对灌浆质量产生影响。Ⅱ序孔绕渗现象大大减少，说明分序施工对地质较差岩石地带是合理的。

4、从灌后质量检查孔压水结果可以看出，灌后检查孔分段平均压水透水率为2.01Lu、全段平均压水透水率为2.10Lu，说明灌浆对洞内岩体有补强的效果，有效提高了岩体的稳定性。