大石板水电站帷幕灌浆问题探讨
2008-01-21 10:43:23 来源：
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电力18讯： 1 电站概况
大石板电站位于四川省雅安市南6km的周公河上。电站装机容量2×2 500kW，设计水头18m，引用流量33 m3／s，最大坝高32.5m，最大坝底宽33.2m，坝顶长89.1m。冲砂道左侧为主厂房，冲砂道右侧为溢流坝；居中的一孔冲砂闸之闸面积为（5×5）m2，承担冲砂、泄洪双重任务。溢流坝高27m，为混凝土条石、块石重力坝。
大石板电站是周公河梯级开发中的第六级，为河床式水电站。
2 工程地质
大石板电站地质构造属于四川沉降带西部的三级构造单元―――川西褶皱带的组成部分，其构造体系为川滇南北构造体系与北北东向新华夏构造体系过渡带，小断裂较多，褶皱十分发育。电站则坐落在周公山背斜东翼、雅安向斜西翼。背斜西翼倾角30°～40°，向斜两翼倾角25°～30°。
电站处出露基岩为中生界白垩系上统夹关组（k2j）地层，其厚度达363．17m，由浅红色厚层长石石英细砂岩、泥岩、粉砂岩组成。泥岩、粉砂岩常以薄的夹层或透镜体出现。由于夹层层数多，以致岩性很不统一，尤以右岸更甚。加之裂隙发育，岩石破碎，坍塌严重。右坝肩基岩出露高程仅高于正常水位2m左右，洪水期绕坝渗漏问题不容忽视。
3 灌浆依据
(1)由于种种原因，该电站选定坝址处未进行地质钻探工作，没有取得坝下基础翔实的钻探资料。坝址深部，特别是水下部分的构造、地层、岩性等情况无法准确界定，只能从左、右坝肩出露基岩推测判断。而右坝肩岩石十分破碎，裂隙广泛发育，是否属于断层、裂隙破碎带尚不清楚。据岩层产状分析，该破碎带是否会向坝下（河床底部）延伸、发育，向纵深推移、通过，也不清楚。
(2)坝址处河床及坝肩出露基岩，均以土红色砂质泥岩为主，钙质粉砂岩次之，间夹薄层页岩等红色地层，属于比较软弱的岩层；且泥岩（尤其是右坝肩泥岩）质地疏松，风化严重，遇水（在水的长期浸泡之下更加剧烈）容易泥化、酥软，又有众多裂隙，致使本已欠稳的坝基雪上加霜。
(3)坝址处河床及左、右坝肩岩层产状，系由河床的上游倾向下游，右岸倾向左岸，倾角大多在30°上下。右坝肩比较恶劣的地质环境，势必影响或危及整个大坝的稳定。
根据坝基的地质条件，采取帷幕灌浆方法，使之充填裂隙，固结岩石，达到稳定坝基的目的。
按照设计要求，大石板电站灌浆在主厂房和冲砂道迎水面坝基台地（主厂房基础为阶梯状台地，冲砂道基础为平台）进行施工。实行单排布孔，原则上分为三序钻灌：一序孔距6m，二序孔距3m，三序孔距1.5m。共完成灌浆孔31个，其中试验孔2个，观测孔1个，检查孔2个。最大孔深26.85m，最小孔深14.30m。完成灌浆总进尺632.65m，内中混凝土层进尺180.10m，基岩进尺452.55m。灌浆前，各孔均分段（3～10m不等）作了压水试验，取得的相关数据为灌浆浓度、压力等的选择提供了依据（见表1）。
4 问题探讨
4．1 未能形成整体帷幕
因为灌浆仅仅局限于主厂房及冲砂道基础，不到整个大坝长度的55％；而整个溢流坝基础，即其余45％的坝基均未进行灌浆。
众所周知，防渗帷幕的关键是要形成整体帷幕，以形成连续的完整屏障。而整个帷幕只关闭一部分，却敞开另一部分，帷幕的作用未能形成。这种灌浆只能对坝基起局部固结作用，而于防渗意义不大。
应当指出，大坝虽有非溢流坝和溢流坝之分，但都处于同一地质环境（地质构造、岩性成分、物理和水理性质等），虽然可以且也允许突出重点（如在主厂房及冲砂道地段灌浆排数加多，孔距加密）、保证一般（如溢流坝地段灌浆排数减少、孔距放稀），但不应存在不灌浆地段。
4．2 灌浆帷幕稍嫌单薄
受诸多因素影响，包括施工场地、投资金额等限制，大石板电站帷幕灌浆采用单排布孔、孔距适度加密的办法。若能增加成二排或三排孔，排距视施工场地具体确定，孔距稍许放宽，譬如一序孔孔距8m，二序孔孔距4m，三序孔孔距2m，这对于连续帷幕的形成和灌浆功效的发挥或许更好。
4．3 右坝肩渗漏问题
从大石板电站右坝肩沿周公河上溯100m范围内，为断裂引发之山体滑坡破碎带区域，第四系坡积物深厚赋蓄。右坝肩虽有基岩出露，但边坡有临空面、卸荷裂隙及软弱夹层，岩石破碎，坍塌、坠垮时有发生，渗漏问题不可避免。右坝肩下游不远处，发育一条下切较深的小溪沟，极易形成绕坝渗漏的渗流通道。
对于如此薄弱环节，选用恰当排数、合理孔距、适量浓度施以灌浆，既能解决右坝肩绕坝渗漏问题，又能达到固结、稳定的目的。
5 补救措施
针对灌浆竣工后存在的若干问题（现已发现溢流坝背水面出现细小裂缝渗漏现象），笔者建议在枯水季节利用设备维修之际开闸放水（蓄水状态下，灌浆效果较差），尔后在溢流坝上施行如下灌浆：单排孔，孔距1．5～2m，浆液浓度适当加大，灌浆深度应深入坝底基岩3～5m；在右坝肩施行灌浆，可采用双排孔，孔距1．5～2m，浆液浓度稍大，孔深可略小于溢流坝灌浆孔。
以上灌浆方案实施前，应参考压水试验的相关数据，科学、<
大石板电站位于四川省雅安市南6km的周公河上。电站装机容量2×2 500kW，设计水头18m，引用流量33 m3／s，最大坝高32.5m，最大坝底宽33.2m，坝顶长89.1m。冲砂道左侧为主厂房，冲砂道右侧为溢流坝；居中的一孔冲砂闸之闸面积为（5×5）m2，承担冲砂、泄洪双重任务。溢流坝高27m，为混凝土条石、块石重力坝。
大石板电站是周公河梯级开发中的第六级，为河床式水电站。
2 工程地质
大石板电站地质构造属于四川沉降带西部的三级构造单元―――川西褶皱带的组成部分，其构造体系为川滇南北构造体系与北北东向新华夏构造体系过渡带，小断裂较多，褶皱十分发育。电站则坐落在周公山背斜东翼、雅安向斜西翼。背斜西翼倾角30°～40°，向斜两翼倾角25°～30°。
电站处出露基岩为中生界白垩系上统夹关组（k2j）地层，其厚度达363．17m，由浅红色厚层长石石英细砂岩、泥岩、粉砂岩组成。泥岩、粉砂岩常以薄的夹层或透镜体出现。由于夹层层数多，以致岩性很不统一，尤以右岸更甚。加之裂隙发育，岩石破碎，坍塌严重。右坝肩基岩出露高程仅高于正常水位2m左右，洪水期绕坝渗漏问题不容忽视。
3 灌浆依据
(1)由于种种原因，该电站选定坝址处未进行地质钻探工作，没有取得坝下基础翔实的钻探资料。坝址深部，特别是水下部分的构造、地层、岩性等情况无法准确界定，只能从左、右坝肩出露基岩推测判断。而右坝肩岩石十分破碎，裂隙广泛发育，是否属于断层、裂隙破碎带尚不清楚。据岩层产状分析，该破碎带是否会向坝下（河床底部）延伸、发育，向纵深推移、通过，也不清楚。
(2)坝址处河床及坝肩出露基岩，均以土红色砂质泥岩为主，钙质粉砂岩次之，间夹薄层页岩等红色地层，属于比较软弱的岩层；且泥岩（尤其是右坝肩泥岩）质地疏松，风化严重，遇水（在水的长期浸泡之下更加剧烈）容易泥化、酥软，又有众多裂隙，致使本已欠稳的坝基雪上加霜。
(3)坝址处河床及左、右坝肩岩层产状，系由河床的上游倾向下游，右岸倾向左岸，倾角大多在30°上下。右坝肩比较恶劣的地质环境，势必影响或危及整个大坝的稳定。
根据坝基的地质条件，采取帷幕灌浆方法，使之充填裂隙，固结岩石，达到稳定坝基的目的。
按照设计要求，大石板电站灌浆在主厂房和冲砂道迎水面坝基台地（主厂房基础为阶梯状台地，冲砂道基础为平台）进行施工。实行单排布孔，原则上分为三序钻灌：一序孔距6m，二序孔距3m，三序孔距1.5m。共完成灌浆孔31个，其中试验孔2个，观测孔1个，检查孔2个。最大孔深26.85m，最小孔深14.30m。完成灌浆总进尺632.65m，内中混凝土层进尺180.10m，基岩进尺452.55m。灌浆前，各孔均分段（3～10m不等）作了压水试验，取得的相关数据为灌浆浓度、压力等的选择提供了依据（见表1）。
4 问题探讨
4．1 未能形成整体帷幕
因为灌浆仅仅局限于主厂房及冲砂道基础，不到整个大坝长度的55％；而整个溢流坝基础，即其余45％的坝基均未进行灌浆。
众所周知，防渗帷幕的关键是要形成整体帷幕，以形成连续的完整屏障。而整个帷幕只关闭一部分，却敞开另一部分，帷幕的作用未能形成。这种灌浆只能对坝基起局部固结作用，而于防渗意义不大。
应当指出，大坝虽有非溢流坝和溢流坝之分，但都处于同一地质环境（地质构造、岩性成分、物理和水理性质等），虽然可以且也允许突出重点（如在主厂房及冲砂道地段灌浆排数加多，孔距加密）、保证一般（如溢流坝地段灌浆排数减少、孔距放稀），但不应存在不灌浆地段。
4．2 灌浆帷幕稍嫌单薄
受诸多因素影响，包括施工场地、投资金额等限制，大石板电站帷幕灌浆采用单排布孔、孔距适度加密的办法。若能增加成二排或三排孔，排距视施工场地具体确定，孔距稍许放宽，譬如一序孔孔距8m，二序孔孔距4m，三序孔孔距2m，这对于连续帷幕的形成和灌浆功效的发挥或许更好。
4．3 右坝肩渗漏问题
从大石板电站右坝肩沿周公河上溯100m范围内，为断裂引发之山体滑坡破碎带区域，第四系坡积物深厚赋蓄。右坝肩虽有基岩出露，但边坡有临空面、卸荷裂隙及软弱夹层，岩石破碎，坍塌、坠垮时有发生，渗漏问题不可避免。右坝肩下游不远处，发育一条下切较深的小溪沟，极易形成绕坝渗漏的渗流通道。
对于如此薄弱环节，选用恰当排数、合理孔距、适量浓度施以灌浆，既能解决右坝肩绕坝渗漏问题，又能达到固结、稳定的目的。
5 补救措施
针对灌浆竣工后存在的若干问题（现已发现溢流坝背水面出现细小裂缝渗漏现象），笔者建议在枯水季节利用设备维修之际开闸放水（蓄水状态下，灌浆效果较差），尔后在溢流坝上施行如下灌浆：单排孔，孔距1．5～2m，浆液浓度适当加大，灌浆深度应深入坝底基岩3～5m；在右坝肩施行灌浆，可采用双排孔，孔距1．5～2m，浆液浓度稍大，孔深可略小于溢流坝灌浆孔。
以上灌浆方案实施前，应参考压水试验的相关数据，科学、<
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