中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 四川成都 611130
摘要：白鹤滩水电站左岸尾水出口边坡在特定应力环境和岩性组合条件下，广泛分布了不良地质结构体。为了解决锚索孔成孔困难的问题采用预固结灌浆使锚索造孔工效稳步提高，同时对围岩进行灌浆加固处理，基本实现了对不良地质段的加固，确保了高边坡支护过程中的稳定。本文简要介绍预灌浆的处理形式，并对效果进行了简要的评价。
关键词：白鹤滩水电站 预灌浆 破碎岩体 成孔 支护 稳定 陡峭边坡
1.工程概况
白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，电站以发电为主，兼顾防洪，是“西电东送”的骨干电源点之一。总装机容量1600万KW，为国内第二、世界第二大型水电站。
2.地质条件情况
金沙江白鹤滩水电站左岸导流隧洞工程尾水洞出口A区下部陡峭边坡共分为四个支护区，分别为：I区、II区、III区及I区延伸至上游冲沟区域。尾水洞出口A区下部陡峭边坡高程为EL630～EL788高程，为自然边坡，整个边坡最大高差为504洞口位置，高差约为80.0m。根据相关地质资料：左岸尾水洞出口A区下部陡峭边坡出露缓倾角错动带，陡倾角大裂隙，边坡处于强卸荷区，且受施工扰动影响卸荷裂隙张开，坡面危岩体发育，对下方尾水出口存在安全风险。
3.破碎岩体条件下陡峭边坡锚索孔道破碎岩体预灌浆施工技术和效果
3.1 灌浆材料
采用强度等级不低于P.O.42.4R的普通硅酸盐水泥，并符合规定的质量标准。
3.2 浆材施工配方及性能检测分析
为了满足白鹤滩尾水出口边坡复杂地质条件下锚索造孔施工要求，增强浆材嵌堵渗漏通道、裂缝、裂隙的能力，提高浆材对破碎岩体的胶结效果，缩短锚索孔扫孔时间，提高锚索施工钻孔效率，通过不同掺量的速凝剂、早强剂、砂子与不同水灰比浆液进行混合，测定和观察其相关指标（如凝结时间、浆液比重、流动度、可泵性、稳定性、泌水率及强度等）来确定锚索遇到破碎岩体进行灌浆处理采用的相关灌浆配合比参数。有关浆材配比试验如下表所示。
锚索孔造孔破碎岩体灌（注）浆浆液试验成果
3.3 灌浆计量
采用GJY-Ⅶ型双通道灌浆自动记录仪计量。
3.4 灌浆方式
（1）固结灌浆采用纯压力，安装ф32mm射浆管至孔底；灌浆压力0.1~0.5MPa，浆液比级0.5：1~0.4：1，采用全孔一段灌浆，特殊情况下可适当缩减或加长。
灌浆结束标准：根据地质情况分，地质情况较好的，裂隙较小，吸浆量不是特别大，要求流量≤1L/min，灌浆压力0.1~0.5MPa，屏浆10min；灌浆若遇地层特别破碎、吸浆量很大时则灌入2T的水泥浆液后改采用砂浆注浆机灌入水泥砂浆，直至不吸浆后再采用纯水泥浆进行屏浆。
（2）若在灌浆过程中发现严重串孔、冒浆、漏浆不起压，应根据具体情况采取嵌缝、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆、灌水泥砂浆、加速凝剂等方法进行处理，若仍难以解决，应及时通知监理工程师后采取待凝等有效控制措施。
（3）在现场具备施工条件时，锚索成孔固结灌浆可使用膏状浆液，膏状浆液由水、水泥、膨润土、粉煤灰或粘土、外加剂等材料组成，膏状浆液配合比根据白鹤滩左岸边坡的地质特点通过试验室试验进行确定。
（4）冲孔：灌浆结束3~4h后，采用小一级的冲击器进行冲孔，将前面完整基岩部位的浆液吹出，其目的就是在下一次钻孔时，前面冲孔段起到导向作用，避免扫孔扫偏。
（5）扫孔作业宜在灌浆后7~9h进行，扫孔不得破坏缝内充填的水泥结石；扫孔后应清洗干净，孔内不得残留废渣、岩芯。
3.5 锚索孔破碎岩体预灌浆施工情况统计
由于白鹤滩电站左岸尾水洞出口边坡所处工程地质条件极为特殊，不利地质组合构造突出。锚索在造孔过程中遇到众多的节理、裂隙及宽大裂缝，通过锚索孔对破碎岩体进行预固结灌浆，对于改善锚索孔造孔条件，充填漏风通道与胶结破碎岩体，以提高成孔效率与成孔质量，减少锚索安装后锚固段灌浆耗浆大而不易结束，规避灌浆风险等有明显的效果。经过尾水出口洞EL630以上边坡锚固施工的工程实例，充分证明了上述手段针对性强、灌后成果效果明显，可以有效地加快施工进度，也有助于对施工质量的保障。
钻孔过程中所遇到破碎岩体而无法进行正常钻进时，我们根据钻孔所揭示的具体情况—漏风、塌孔、掉块、卡钻、埋钻等，有针对性地选择灌浆方式与灌浆参数，采用相应的灌浆措施，例如采取浓浆、限流、掺加砂子或灌注砂浆、掺加速凝剂、早强剂、减水剂等，灌浆单耗量有较大的减少，但锚索钻孔效率和施工进度也受到较大的影响。经过分析和统计，各阶段锚索孔破碎岩体固结灌浆施工成果情况如下表所示：
锚索孔钻孔灌浆成果统计
3.6锚索孔破碎岩体预灌浆施工情况统计
工区对左岸尾水出口边坡地质条件及其环境条件的认识均需一个过程，尤其在如何提高和改善钻孔条件方面显得尤其突出。边坡施工作业队在钻孔方面采取了诸如跟套管钻进、浓浆护壁灌浆、起钻反吹与提钻反吹等措施后，取得的效果不是很理想。我们分析认为，左岸尾水出口边坡岩体特征不同于覆盖层或其他软岩钻进，则在有相当硬度的变质玄武岩上凿岩钻进，偏心钻具、管靴及套管连接头均会在高频冲击作业下发生断裂事故。左岸出口边坡跟套管钻进的试验也证明了上述事实；另一方面，左岸边坡岩体表现出不赋存水且吸水的特征，倘若采取浓浆、限量的灌浆方式，浆液的扩散和对细密裂隙的充填均受到限制。事实上，若边坡上层锚索孔采取对破碎岩体进行充分的固结灌浆，则会对下层锚索孔的岩体起到较为明显的改善作用，这为施工现场的工程实例所证实。
从浆液的作用性质来分析，在干燥、被破碎岩粉屑污染的节理裂隙及裂缝中，若采取较浓浆液（如水灰比为0.45：1甚至更浓），在无压或低压作用下流动性相当差。实施限量灌浆后扫孔，在高压风的作用下，掉块、塌孔的孔段及漏风通道仍然存在，钻孔进尺极不明显。如果有针对性地采取适合地层的浆液水灰比进行灌注，如宽大裂隙及裂缝采取较浓浆液、断层及挤压剪切破碎带采取较稀浆液进行灌注，同时在灌浆时尽量充分灌注饱满，达到对不良地层的固结，且通过上层灌浆，也对下层锚索钻孔起到一定的改善作用，必将对提高施工效率有较大的促进。在左岸尾水出口边坡施工现场进行对比试验也体现了上述效果。
灌浆浆液对锚索钻孔影响对比表
因此各钻孔班组在钻孔过程中，如遇岩体破碎、漏风、卡钻等难以钻进时，立即停止钻进，采取对岩体进行预固结灌浆等措施处理，以提高在破碎带内造孔孔壁的稳定性及钻孔工效。
4.破碎岩体条件下锚索孔道破碎岩体预灌浆施工技术难题
尾水洞出口A区开挖区域（含危岩体）在高边坡特定高应力环境和岩性组合条件下，伴随金沙江江谷下切过程中，应力释放形成了在不同深度、不同高程出现规模不等的卸荷拉裂岩体；变质玄武岩软硬相间分布，倾倒拉裂错动变形极其明显，这从左岸边坡岩体的总体走势可以看出；左岸EL630以上边坡广泛分布了不良地质结构体，如P2错动带及其影响形成的多组小断层、多组发育的节理裂隙。上述地质条件是导致锚索钻孔中出现漏风、掉块、塌孔、埋钻，甚至产生孔内事故，进而使钻孔报废等情况的直接原因。
锚索成孔过程中反复进行了扫孔、处理孔故，普遍扫孔2~3次，最多的达8次之多，耗费了大量的时间，工效极低，仅为正常条件下的1/10~1/15左右。比如：尾水洞口上顶1#危岩体地层破碎，岩体强烈倾倒变形，顺坡裂隙普遍张开，700m高程处，出现宽20~30cm卸荷裂缝；对卸荷裂缝埋设ф50PVC管作为灌浆管，进行灌浆处理。危岩体地质条件复杂，锚索成孔异常困难，钻进中漏风、卡钻严重，需成孔固结灌浆处理；锚索成孔固结灌浆均采用0.5：1浓浆灌注，灌注水泥量超过2t时要求水泥浆液加砂或采用砂浆泵注0.4：1：1砂浆，并采用限流、限量等措施。若对破碎严重、裂隙发育、漏风严重的地层得不到很好的固结灌浆效果，将很大程度上降低钻孔工效。锚索钻孔过程中孔故率高。最典型的有1#危岩体WM2-46锚索（反复扫孔、灌浆达9次，锚索钻孔施工周期长达33天）。白鹤滩基础工区积极应对，做膏状浆液配比试验，现场具备施工条件时，锚索成孔固结灌浆可使用膏状浆液，膏状浆液由水、水泥、膨润土或粘土、外加剂等材料组成，膏状浆液配比根据左岸边坡的地质特点通过试验室试验确定。
5.破碎岩体条件下高边坡预灌浆施工技术评价
由于左岸尾水出口边坡所处工程地质条件极为特殊，不利地质组合构造突出。锚索在造孔过程中遇到众多的节理、裂隙及宽大裂缝，通过锚索孔对破碎岩体进行预固结灌浆，对于改善锚索孔造孔条件，充填漏风通道与胶结破碎岩体，以提高成孔效率与成孔质量，减少锚索安装后锚固段灌浆耗浆大而不易结束，规避灌浆风险等有明显的效果。经过左岸尾水出口边坡锚固施工的工程实例，充分证明了上述手段针对性强、灌后成果效果明显，可以有效地加快施工进度，也有助于对施工质量的保障。
6.结语
白鹤滩水电站左岸尾水出口边坡支护中破碎岩体条件下高边坡预灌浆施工技术运用，说明所采用的预灌浆施工技术处理方法是合理的、能经受工程实践的检验。由于上述方法的采用，对白鹤滩水电站左岸尾水出口边坡支护如期完成奠定的基础，可以作为同类地质条件下高边坡支护施工的参考。当然，其中的破碎岩体条件下高边坡预灌浆施工技术处理方案仍需进行完善，使理论上有结果计算模型、实践上有成熟的工艺方法。
参考文献：
[1]《锚固与注浆技术手册》，中国电力出版社，1999
论文作者:雷舰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：浆液论文; 钻孔论文; 裂隙论文; 地质论文; 白鹤论文; 左岸论文; 条件下论文; 《基层建设》2018年第33期论文;