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[摘 要]莲花台水电站坝基基础因其地质条件复杂，坝基岩体条件较差，溶洞、溶槽发育，并伴有顺河流方向大断层，为确保坝基基础稳定，断层区增设Ⅲ序孔，增加悬空锚杆。不同地层采用不同浆液变换标准及灌浆压力控制标准，并采用不同施工工艺，为类似工程的设计、施工提供借鉴。
[关键词]莲花台水电站 坝基基础 固结灌浆 施工工艺
中图分类号：TU755.2+2 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0281―01
1、工程概况
莲花台水电站是丹江干流梯级开发的龙头电站。坝址位于陕西省商南县湘河镇莲花台村上游1.0km，距县城51km。该工程为碾压砼重力坝，由右岸非溢流坝段、左岸溢流坝段、泄洪排砂孔、消力池、右岸坝后厂房组成。最大坝高70.2m，装机容量2×20MW。
大坝坝基左半部为钠长石绿泥正片岩，右半部为白云质灰岩，两者以顺河断层接触，断层位置偏于河床右岸，开挖揭露后，断层破碎带宽15～30m，断层宽6-8m，由黑色糜棱岩、碎裂岩组成，右岸灰岩岩溶发育，以溶洞和溶隙为主，地下水沿溶洞、溶隙涌出，具承压性质。由于构造作用岩石挤压破碎严重，溶裂、溶洞联袂构成了厂基强透水带，是岩溶水活动和排泄的主要通道，实为不良地质条件，见岩溶补充勘探布置图。
2.坝基固结灌浆灌前试验区选择
依照坝基地质概况，拟分三个区即右半部1—4#坝段为灰岩灌区（选取3#坝段做为灌前实验区）；5#—6#坝段为断层及影响带灌区；7—10#坝段片岩灌区（选取7#坝段做为灌前试验区）。针对不同岩性，裂隙性质，采取不同灌浆工艺。
3.坝基固结灌浆施工工艺
3.1钻孔
优先使用岩芯回转钻机，也可采用冲击回转100B钻进，固结灌浆要求钻机竖机垂直。钻孔班报应详细记录，孔内返水情况（深度、高程），掉钻位置（深度、高程），岩性变化等。
3.2裂隙冲洗和压水试验
裂隙冲洗在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净或大于20min。压力为灌浆压力的80%，不大于1Mpa，若大于1Mpa，采用1Mpa。压水试验应在裂隙冲洗后进行。
3.3固结灌浆分序、分段及灌浆方法
按设计要求一般分为二次序，不良地质条件（断层带及影响带）分为三次序。孔深5m，一次终孔。孔深8m，第一段为接触灌段，宜为3.0m，第二段以5m 为一段。孔深12 m时，第一段3.0m；第二段5m；第三段4m。
采用孔口止浆，射浆管距孔底不大于0.5m，孔内循环灌浆法。
3.4灌浆压力和浆液变换
3.4.1灌浆压力
根据设计压力使用范围值，确定分段压力。
① 边坡无盖重区采用设计值0.2 Mpa—0.4 Mpa（1、2、8、9、10#坝段）。
② 坝基有盖重区采用设计值0.4 Mpa—0.7Mpa（2、3、4、5、6、7#坝段），第1段0.4Mpa，第2段0.6Mpa，第3段0.7Mpa（全压力，回浆管孔口表压力）。
3.4.2开灌比确定及浆液变换
按前述分区提出不同地质情况进行浆液变换
① 片岩区
层理发育裂隙多为闭合裂隙，故按设计施工技术要求2：1开灌，4个比级2：1、1：1、0.8：1、0.5：1，逐级变换。
② 灰岩区
i 断层破碎带
开挖揭露以灰黑色糜棱岩和碎裂岩组成，糜棱岩呈泥化状挤压比较紧密，碎裂岩，挤压破碎呈块状体，以张性断裂为主具承压水，故糜棱岩灌注应以2：1水泥浆液为主，遵循浆液变换原则。灌注灰量到3T时可改为1：1：1水泥砂浆施灌，达到设计压力，以浓浆灌注闭浆、封口。
ⅱ 断层影响带
施钻过程中，无掉钻且返水，按正常地层2：1开灌，由稀变浓逐级变换。若有掉钻且不返水，则开灌比1：1，逐级变浆，变至0.5：1 压力流量无明显变化，则改为1：1：1或1：1：1.5水泥砂浆灌注，当注入率明显减少，压力持续上升时再退回0.5：1浓浆灌注直至结束，闭浆。
③溶洞區
灌注1：1：1.5水泥砂浆充填，若有明显掉钻或返水明显为棕黄色淤泥质粘土时，则采取大口径扩孔，清水冲洗稀释后，预压骨料（小石和粗砂）回填，水泥浆液通过钻杆花管压力灌注预压骨料内，充浆后测量骨料顶面高程，依次填料充浆，结束后待凝3d重新打孔灌注水泥浆液。
3.5灌浆结束标准及封孔
在最大设计压力下注入率不大于1L/min后，持续灌注30min即可结束。采用全孔灌浆封孔法，当遇有孔口返浆时应采取屏浆措施。
4.大坝坝基固结灌浆施工控制措施
过程监理
过程监理主要通过“三控制”，“两管理”，“一协调”来实现进度、质量、投资控制。为实现三大目标主要围绕以下几个环节做好过程监理。
①.施工阶段监理主要任务是将设计图纸变为可使用产品，以达到提高厂基岩体的整体性和承载能力。为此，在熟读设计文件图纸的基础上，认真进行技术交底并举办固结灌浆培训班，理顺灌浆程序，为全面、多机组灌浆做好铺垫。
②.统一灌浆使用表式，实行监理24小时旁站，并做好现场旁站记录。现场监理对当班施工资料及时进行校核，签认，并建立监理电子文档。
③.质量控制：实施“监、检、帮、促’四字方针，认真做好事前控制，过程检查，事后验收三个阶段来实现质量控制。质量控制以单孔、钻进、冲洗、压水、灌浆、封孔等工序为主。
5.灌浆压力控制与瞬时压力控制
莲花台水电站坝基固结灌浆采用高灌浆压力，特别是灌浆结束阶段持续高的灌浆压力，是指能使裂隙张开变形的压力，是在岩体弹性变形范围内的压力。灌浆效果取决于很多因素，但灌浆压力是十分重要的一个因素。为使浆液输送到理想的地层裂隙中，就必须给一定的压力，压力由灌浆泵施给。此压力要克服浆液本身内聚力和摩擦力，同时还要克服浆液沿管路、钻孔孔壁、裂隙壁面的阻力。压力使用是一个很复杂的问题，过大则产生劈裂，过小把裂隙冲不开，直接影响灌浆效果。为此，我们在遵循设计压力情况下，施灌中给一个瞬时压力，即被设计压力大一些。与别的水电站固结灌浆不同之处是：一般情况下，瞬时压力为设计压力的1.2～1.3倍，作用时间1～2min，然后很快回到设计压力，其目的达到瞬时扩缝（在岩石弹性范围内），可提高灌浆效果。施压的另一个重要作用是排除灌浆中多余水分，排除的越多，灌浆效果越好。排除的途径：一是通过压力迫使多余水分排走叫做压迫排水；二是灌浆过程流动浆液由于远离钻孔，流动速度降低。当流动速度不能再携带水泥时，其中一部分颗粒在重力作用下便沉积下来，叫沉积排水。在沉积排水情况下浆液变稀，直至变成清水流到远处。有鉴于此，规范为什么要求在达到终灌后仍要不解除压力再延续30min才能结束，道理就在于此。所以终灌后必须高度重视延续时间，只能多不能少，实际施工中记录宁可多延续5min，以满足资料要求。
上述过程除在高灌浆压力下有进一步排水的可能，岩体的回弹作用也将十分重要，其压力持续施加，将导致裂隙中浆体进一步密实和充填饱满，并伴随着排水过程持续进行，排水的出路则是岩石本身和微细裂隙的存在。此过程中压滤析水的重大作用将显现，而良好的排水条件是形成饱满高强水泥灌浆结石体的关键，许多高压灌浆工程开挖后可以观测到饱满高强水泥灌浆结石，高压灌浆在岩体弹性变形范围内是合适的，但过高的压力是不必要的甚至是有害的。此双限压力实施效果明显，对现灌浆工程提供参考。
6.检查孔压水试验
依据DL/T5148-2001规范，对固结灌浆仅采用压水试验进行检查，设计要求质量标准≤5Lu。检查孔的数量为固结灌浆料孔数的5﹪。检查孔要求孔径不小于91mm，自上而下分段卡塞进行压水，压水为单点法。
7.灌前、灌后地层透水率及取芯、结石情况
由此表得知，灌浆后灌浆范围内地层岩体透水率均满足设计要求小于5 Lu，灌后较灌前透水率减小19倍。随着灌浆序次的增加，Ⅱ序孔可见水泥结石，检查孔结石更明显。可以看出，水泥结石多沿裂隙面和软弱夹层面侵入，结石无气泡，密实，采取率87—90﹪。说明灌浆在压力作用下充填较好。
8.结论及建议
莲花台水电站坝基基础固结灌浆面临施工期紧张，地质条件复杂，施工难度大的紧张局势下，经过几次专家组会议协商，严格技术处理措施与质量过程控制，与业主、设计、承包方共同配合下，巩固了坝基的稳定，坝基固结灌浆取得良好的固结效果。但因其断层深度、宽度大，又与河流走向一致，建议长期进行断层变形观测，断层区渗压观测。
参考文献
[1] DL/T5148-2001，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.
作者简介
唐蕾，陕西西安人，（1984.5～ ），现从事水利水电施工监理工作。
[关键词]莲花台水电站 坝基基础 固结灌浆 施工工艺
中图分类号：TU755.2+2 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0281―01
1、工程概况
莲花台水电站是丹江干流梯级开发的龙头电站。坝址位于陕西省商南县湘河镇莲花台村上游1.0km，距县城51km。该工程为碾压砼重力坝，由右岸非溢流坝段、左岸溢流坝段、泄洪排砂孔、消力池、右岸坝后厂房组成。最大坝高70.2m，装机容量2×20MW。
大坝坝基左半部为钠长石绿泥正片岩，右半部为白云质灰岩，两者以顺河断层接触，断层位置偏于河床右岸，开挖揭露后，断层破碎带宽15～30m，断层宽6-8m，由黑色糜棱岩、碎裂岩组成，右岸灰岩岩溶发育，以溶洞和溶隙为主，地下水沿溶洞、溶隙涌出，具承压性质。由于构造作用岩石挤压破碎严重，溶裂、溶洞联袂构成了厂基强透水带，是岩溶水活动和排泄的主要通道，实为不良地质条件，见岩溶补充勘探布置图。
2.坝基固结灌浆灌前试验区选择
依照坝基地质概况，拟分三个区即右半部1—4#坝段为灰岩灌区（选取3#坝段做为灌前实验区）；5#—6#坝段为断层及影响带灌区；7—10#坝段片岩灌区（选取7#坝段做为灌前试验区）。针对不同岩性，裂隙性质，采取不同灌浆工艺。
3.坝基固结灌浆施工工艺
3.1钻孔
优先使用岩芯回转钻机，也可采用冲击回转100B钻进，固结灌浆要求钻机竖机垂直。钻孔班报应详细记录，孔内返水情况（深度、高程），掉钻位置（深度、高程），岩性变化等。
3.2裂隙冲洗和压水试验
裂隙冲洗在灌浆前应采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净或大于20min。压力为灌浆压力的80%，不大于1Mpa，若大于1Mpa，采用1Mpa。压水试验应在裂隙冲洗后进行。
3.3固结灌浆分序、分段及灌浆方法
按设计要求一般分为二次序，不良地质条件（断层带及影响带）分为三次序。孔深5m，一次终孔。孔深8m，第一段为接触灌段，宜为3.0m，第二段以5m 为一段。孔深12 m时，第一段3.0m；第二段5m；第三段4m。
采用孔口止浆，射浆管距孔底不大于0.5m，孔内循环灌浆法。
3.4灌浆压力和浆液变换
3.4.1灌浆压力
根据设计压力使用范围值，确定分段压力。
① 边坡无盖重区采用设计值0.2 Mpa—0.4 Mpa（1、2、8、9、10#坝段）。
② 坝基有盖重区采用设计值0.4 Mpa—0.7Mpa（2、3、4、5、6、7#坝段），第1段0.4Mpa，第2段0.6Mpa，第3段0.7Mpa（全压力，回浆管孔口表压力）。
3.4.2开灌比确定及浆液变换
按前述分区提出不同地质情况进行浆液变换
① 片岩区
层理发育裂隙多为闭合裂隙，故按设计施工技术要求2：1开灌，4个比级2：1、1：1、0.8：1、0.5：1，逐级变换。
② 灰岩区
i 断层破碎带
开挖揭露以灰黑色糜棱岩和碎裂岩组成，糜棱岩呈泥化状挤压比较紧密，碎裂岩，挤压破碎呈块状体，以张性断裂为主具承压水，故糜棱岩灌注应以2：1水泥浆液为主，遵循浆液变换原则。灌注灰量到3T时可改为1：1：1水泥砂浆施灌，达到设计压力，以浓浆灌注闭浆、封口。
ⅱ 断层影响带
施钻过程中，无掉钻且返水，按正常地层2：1开灌，由稀变浓逐级变换。若有掉钻且不返水，则开灌比1：1，逐级变浆，变至0.5：1 压力流量无明显变化，则改为1：1：1或1：1：1.5水泥砂浆灌注，当注入率明显减少，压力持续上升时再退回0.5：1浓浆灌注直至结束，闭浆。
③溶洞區
灌注1：1：1.5水泥砂浆充填，若有明显掉钻或返水明显为棕黄色淤泥质粘土时，则采取大口径扩孔，清水冲洗稀释后，预压骨料（小石和粗砂）回填，水泥浆液通过钻杆花管压力灌注预压骨料内，充浆后测量骨料顶面高程，依次填料充浆，结束后待凝3d重新打孔灌注水泥浆液。
3.5灌浆结束标准及封孔
在最大设计压力下注入率不大于1L/min后，持续灌注30min即可结束。采用全孔灌浆封孔法，当遇有孔口返浆时应采取屏浆措施。
4.大坝坝基固结灌浆施工控制措施
过程监理
过程监理主要通过“三控制”，“两管理”，“一协调”来实现进度、质量、投资控制。为实现三大目标主要围绕以下几个环节做好过程监理。
①.施工阶段监理主要任务是将设计图纸变为可使用产品，以达到提高厂基岩体的整体性和承载能力。为此，在熟读设计文件图纸的基础上，认真进行技术交底并举办固结灌浆培训班，理顺灌浆程序，为全面、多机组灌浆做好铺垫。
②.统一灌浆使用表式，实行监理24小时旁站，并做好现场旁站记录。现场监理对当班施工资料及时进行校核，签认，并建立监理电子文档。
③.质量控制：实施“监、检、帮、促’四字方针，认真做好事前控制，过程检查，事后验收三个阶段来实现质量控制。质量控制以单孔、钻进、冲洗、压水、灌浆、封孔等工序为主。
5.灌浆压力控制与瞬时压力控制
莲花台水电站坝基固结灌浆采用高灌浆压力，特别是灌浆结束阶段持续高的灌浆压力，是指能使裂隙张开变形的压力，是在岩体弹性变形范围内的压力。灌浆效果取决于很多因素，但灌浆压力是十分重要的一个因素。为使浆液输送到理想的地层裂隙中，就必须给一定的压力，压力由灌浆泵施给。此压力要克服浆液本身内聚力和摩擦力，同时还要克服浆液沿管路、钻孔孔壁、裂隙壁面的阻力。压力使用是一个很复杂的问题，过大则产生劈裂，过小把裂隙冲不开，直接影响灌浆效果。为此，我们在遵循设计压力情况下，施灌中给一个瞬时压力，即被设计压力大一些。与别的水电站固结灌浆不同之处是：一般情况下，瞬时压力为设计压力的1.2～1.3倍，作用时间1～2min，然后很快回到设计压力，其目的达到瞬时扩缝（在岩石弹性范围内），可提高灌浆效果。施压的另一个重要作用是排除灌浆中多余水分，排除的越多，灌浆效果越好。排除的途径：一是通过压力迫使多余水分排走叫做压迫排水；二是灌浆过程流动浆液由于远离钻孔，流动速度降低。当流动速度不能再携带水泥时，其中一部分颗粒在重力作用下便沉积下来，叫沉积排水。在沉积排水情况下浆液变稀，直至变成清水流到远处。有鉴于此，规范为什么要求在达到终灌后仍要不解除压力再延续30min才能结束，道理就在于此。所以终灌后必须高度重视延续时间，只能多不能少，实际施工中记录宁可多延续5min，以满足资料要求。
上述过程除在高灌浆压力下有进一步排水的可能，岩体的回弹作用也将十分重要，其压力持续施加，将导致裂隙中浆体进一步密实和充填饱满，并伴随着排水过程持续进行，排水的出路则是岩石本身和微细裂隙的存在。此过程中压滤析水的重大作用将显现，而良好的排水条件是形成饱满高强水泥灌浆结石体的关键，许多高压灌浆工程开挖后可以观测到饱满高强水泥灌浆结石，高压灌浆在岩体弹性变形范围内是合适的，但过高的压力是不必要的甚至是有害的。此双限压力实施效果明显，对现灌浆工程提供参考。
6.检查孔压水试验
依据DL/T5148-2001规范，对固结灌浆仅采用压水试验进行检查，设计要求质量标准≤5Lu。检查孔的数量为固结灌浆料孔数的5﹪。检查孔要求孔径不小于91mm，自上而下分段卡塞进行压水，压水为单点法。
7.灌前、灌后地层透水率及取芯、结石情况
由此表得知，灌浆后灌浆范围内地层岩体透水率均满足设计要求小于5 Lu，灌后较灌前透水率减小19倍。随着灌浆序次的增加，Ⅱ序孔可见水泥结石，检查孔结石更明显。可以看出，水泥结石多沿裂隙面和软弱夹层面侵入，结石无气泡，密实，采取率87—90﹪。说明灌浆在压力作用下充填较好。
8.结论及建议
莲花台水电站坝基基础固结灌浆面临施工期紧张，地质条件复杂，施工难度大的紧张局势下，经过几次专家组会议协商，严格技术处理措施与质量过程控制，与业主、设计、承包方共同配合下，巩固了坝基的稳定，坝基固结灌浆取得良好的固结效果。但因其断层深度、宽度大，又与河流走向一致，建议长期进行断层变形观测，断层区渗压观测。
参考文献
[1] DL/T5148-2001，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.
作者简介
唐蕾，陕西西安人，（1984.5～ ），现从事水利水电施工监理工作。