摘要：雅砻江锦屏一级水电站左岸基础固结灌浆工程量巨大，施工工期短，技术难度大，为掌握f5断层破碎带深孔高压固结灌浆施工技术参数、施工工艺、灌浆质量及灌浆对洞室围岩稳定影响等技术资料，根据设计要求需进行f5断层水泥固结灌浆试验。通过高压水泥灌浆，能明显改善f5断层及影响带的透水性，岩体透水率均小于1Lu；岩体纵波波速的提高幅度较大，满足设计要求；但孔内变形模量提高幅度不大，需考虑采用磨细水泥等其他灌浆材料进行补强灌浆。

关键词：f5断层；固结灌浆试验；成果分析；锦屏一级水电站

中国分类号：TV543.5　 文献标识码：A　  文章编号: 1001- 4179( 2008) 19- 0070- 02

1 工程概况

雅砻江锦屏一级水电站位于四川凉山州盐源县和木里县交界处，拟建大坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程1885m，最大坝高305m，水库总库容77.6亿m3，具有年调节性能，装机容量3600MW。在拱坝基础一定范围内，与坝基密切相关的规模较大的有f5、f42-9、煌斑岩脉等软弱岩体，不能满足工程建设要求，必须进行高压固结灌浆处理，确保拱坝安全。

2 试验目的

在锦屏一级左岸基础软弱岩体处理设计中，对f5断层及影响带进行加密灌浆处理。为寻求有效的高压灌浆施工措施，做好施工技术准备，本次灌浆试验的目的：①选择破碎岩体中高压、深孔固结灌浆合适的钻孔与灌浆设备；②验证加密灌浆的布孔形式、灌浆次序、灌浆材料及裂隙冲洗方法；③在高压灌浆作用下，附近岩体的变形及抬动情况；④高压固结灌浆后岩体的变形模量、纵波波速、透水性的改善程度；⑤摸索和总结出适合左岸基础处理中f5断层加密灌浆的施工工艺。

3 试验区选择与布孔形式

3.1 试验区选择

试验区布置在左岸高程1730m固结灌浆洞外2号排水洞底板f5断层带上，总体产状为N35°-45°E，SE∠70°-80°，断层破碎带主要为角砾岩、碎裂岩，少量糜棱岩、片状岩及不连续断层泥。试区底板浇筑混凝土厚1.00m。

3.2 布孔形式

根据试验要求，按分序加密原则布置试验区，试验区共布置抬动观测孔2个、灌前测试孔4个、灌浆孔19个、灌后检查孔2个，见图1。

图1 灌浆孔布置（单位：cm）

4 施工方法和工艺

本次灌浆试验时段为2007年12月至2008年3月。

（1）孔向。抬动观测孔为铅直向，其余孔方向为垂直试区轴线向河床方向倾角75°、方位角123°。

（2）孔深。垂直深度35m。

（3）钻孔。钻孔采用双雄GX-300型地质钻机、金钢石钻头、清水钻进。水泥灌浆孔开孔孔径均采用φ91mm，镶筑φ89mm孔口管，水泥灌浆孔孔径φ76mm。

（4）裂隙冲洗。选用风、水联合对钻孔及裂隙进行单孔冲洗，冲洗压力为：风压0.5-1.0MPa，水压0.5-1.0MPa，风水混合压力不大于1MPa。

（5）简易压水试验。各次序灌浆孔灌前均按自上而下分段进行简易压水试验。压水压力为该灌浆压力的80%，并不大于1.0MPa。

（6）灌浆方法。第1段采用孔口卡塞、纯压式灌浆，第2段及以下各段采用自上而下分段、孔口封闭、循环式高压灌浆法。钻灌第1段2m，第2段3m，第3段以下5m。

（7）浆液配比。采用水灰比为2：1、1：1、0.7：1和0.5：1（重量比）4个比级，开灌水灰比2：1。

（8）灌浆压力见表1。

表1 灌浆压力　　　　  MPa

（9）变浆原则。当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一级水灰比。

（10）在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，结束灌浆。

（11）封孔。采用新鲜的0.5：1的浓浆置换孔内的稀浆，而后使用0.5：1的浓浆进行纯压式起压灌浆30min（灌浆压力为该孔最大灌浆压力）结束灌浆封孔。

（12）抬动变形控制。试区布置2个抬动观测装置。

（13）质量检查。布置两个检查孔SJ1、SJ2，采用五点法压水试验、物探检测及钻孔电视等3种检测方法；检测在固结灌浆完成14d后进行。

5 水泥灌浆成果分析

本次f5断层灌浆试验共灌注19孔，152段，总耗灰量421.07t，平均单耗611.01kg/m。

5.1 灌浆注入情况统计

水泥灌浆综合统计见表2。

表2 水泥灌浆综合统计

（1）从单位注入量区间频率分布的统计情况看，随灌序的增加，各次序孔的单位注入量大值分布总体上遵循逐序递减的规律。灌浆孔中单位注入量不小于1000kg/m的频率，Ⅰ序孔（MAⅠ）为44%，Ⅱ序孔（MAⅡ）为17%，Ⅲ序孔（MAⅢ）为6%，即MAⅠ＞MAⅡ＞MAⅢ；灌浆孔中单位注入量不小于100kg/m的频率，Ⅰ序孔（MA1Ⅰ）为80%，Ⅱ序孔（MA1Ⅱ）为48%，Ⅲ序孔（MA1Ⅲ）为37%，即MA1Ⅰ＞MA1Ⅱ＞MA1Ⅲ；说明随着灌浆次序的增进，地层逐渐被挤压密实。

（2）从单位注入量均值的对比情况看，随灌序的增进，试区各次序孔的单位注入量呈现明显递减规律。Ⅰ序孔单位注入量为1142.5kg/m，Ⅱ序孔单位注入量为440.4kg/m，Ⅲ序孔单位注入量为197.8kg/m；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔递减61.4%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔递减55.1%，Ⅲ序孔比Ⅰ序孔递减82.7%，符合灌浆基本规律。

（3）灌浆压力对灌浆量的影响。f5断层带地层比较复杂，破碎带及大裂隙较多，灌浆总注入量较大，在同序孔中，注入率随灌浆压力增加。

5.2 透水率

灌浆试验前，对测试孔与检查孔的透水率作了检测，结果见表3。

表3 灌前测试孔与检查孔的透水率对比

5.3 抬动观测

在压水和灌浆过程中均进行了地层抬动监测，个别段次有抬动，最大抬动值0.16mm，绝大部分孔段灌浆施工中无抬动。

5.4 物探检测

灌前和灌后的声波、钻孔变模测试、孔内电视由业主委托第3方实施，检测结果见表4、5。

表4 波速测试统计

表5 钻孔变模测试统计　　 GPa

对比分析灌前、灌后检测成果，表明f5断层灌浆前后声波波速平均值由灌前的2664m/s提高到灌后的4789m/s，提高79%；f5断层影响带声波波速平均值由灌前的4662m/s提高到灌后的5301m/s，提高幅度不大，但波速较高；f5断层灌浆前后变模值有一定提高，但幅度不大。

5.5 钻孔电视

钻孔电视测试图像成果表明：灌前各检测孔孔壁粗糙，岩体破碎，裂隙发育，完整性差。灌后孔壁较光滑，裂隙水泥浆液充填明显。

6 小结

（1）随灌序的增进，单位注灰量递减明显，但其灌入量仍然很大，表明f5断层及影响带可灌性强；分3序进行灌浆较合适。

（2）通过高压水泥灌浆，能明显改善f5断层及影响带的透水性，岩体透水率均小于1Lu，有利于左岸基础的防渗处理。

（3）经灌浆后f5断层带及影响带岩体纵波波速的提高幅度较大，满足设计要求；但孔内变形模量提高幅度不大，需考虑采用磨细水泥等其他灌浆材料进行补强灌浆。

（4）采用自上而下灌浆方法，钻机需多次移位和扫孔，灌浆辅助时间较长，且f5断层破碎，多次扫孔容易塌孔卡钻。应考虑在Ⅲ序孔采用自下而上灌浆方式。

（5）在设计的灌浆压力下，灌浆压力下，灌浆对周边岩体的抬动满足设计要求，能确保左岸基础内洞室围岩和边坡的稳定。

（6）本次固结灌浆试验，为锦屏一级左岸基础处理f5断层加密灌浆提供了详实的资料，包括灌浆设备、水灰比、灌浆压力、吸浆量、灌浆效果等，为后续提供了可靠的技术参数和施工工艺。

参考文献：

[1] 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.四川省雅砻江锦屏一级左岸基础处理工程抗力体固结灌浆施工技术要求.成都：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2007.

[2] 中华人民共和国电力行业标准.水工建筑水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）.北京：中华人民共和国国家经济贸易委员会，2001，12.

作者简介: 吴火兵, 男, 二滩水电开发有限责任公司锦屏建设管理局, 助理工程师。