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水利水电施工2012·第2期总第131期

土卡河水电站帷幕灌浆消缺补强处理

●祝培华杨晓红/(中国水利水电第三工程局有限公司)

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【摘要】土卡河水电站投产发电后，坝基渗水严重，原施工单位对此进行了两次补强灌浆，效果仍不理想。本文通过对土卡河水电站第三次帷幕补强灌浆的两次试验，提出了适合各段地层条件的施工参数和工艺，对类似工程有一定的参考价值。

【关键词】帷幕补强灌浆施工参数工艺

1工程概况

土卡河水电站位于云南省李仙江上，坝顶高程372m,坝轴线长300m,自右至左依次为右岸非溢流坝段32.0m、河床式厂房109.50m、中导墙坝段24.5m、溢流坝段86.00m、左岸非溢流坝48.0m。水库正常蓄水位368m,死水位365m,水库总库容0.78亿m3,调节库容0.12亿m?,为日调节水库。电站总装机容量为165MW,安装3台单机容量为55MW的轴流转桨式机组，年发电量7.066亿kW·h。

溢流坝段布置在河床部位，共设五个表孔。堰面采用WES实用曲线。堰顶高程为351.00m。孔口净宽14m,中墩厚度为4m,每个表孔设有弧形工作闸门和平板检修闸门。

大坝于2007年7月4日蓄水，2007年12月29日3台机组投产发电。由于坝基严重渗水，特别是坝基渗水带有较多的泥沙，扬压力超标，有可能危及大坝安全。2007年3～5月、2008年6月～2009年3月，原施工单位先后两次对帷幕灌浆进行了补强处理，仍未能达到设计要求。

为确保大坝的安全稳定，2010年业主决定通过公开招标对溢流坝段进行第三次帷幕补强灌浆，通过综合比较，业主选择了中国水利水电第三工程局公司。

2溢流坝段地质条件

溢流坝段(从右至左依次被划分为9～13号坝段，其中9～12号坝段各段长18m,13号坝段长14m)基岩为二迭系栖霞组砂岩夹炭质页岩、砂质页岩。砂岩

夹炭质页岩主要分布在9～11号坝段，比例为砂岩占80%～90%,炭质页岩占10%～20%,呈不等互层分布。岩层走向NW280°~300°倾向NE,倾角70°~80°,建基面岩体弱风化。砂质页岩主要分布在12～13号坝段，呈薄层状，岩层走向NW280°~300°倾向NE,倾角50°~60°,建基面岩体弱风化。

在9、10号坝段发育有13条强度较高的钙质砂岩透镜体，透镜体宽20～100cm,并见有岩溶现象，溶穴直径一般为20～30cm,深度一般为30～50cm,曾经进行过清基混凝土回填处理。有一背斜在9、10号坝段通过。

坝基泥化夹层较发育，有几十条，厚度为1～3cm不等，多为泥夹岩屑型，主要顺层延伸。

发育的主要断层有10条，破碎带宽一般为10~20cm,由断层泥、片状岩、碎块岩组成。岩体中发育4组裂隙。

坝基基岩裂隙水比较丰富。坝基岩体属于中等～弱透水。河床基岩面以下38～50m,岩体透水率小于3Lu。

原设计建基面位于321～326m,坝体建在微～新鲜岩体上。后经过设计优化，将建基面抬高至326.07~329.78m,建基面为弱风化岩体，岩体纵波速2500~4500m/s,岩体质量类别属于IV类。

3原溢流坝段基础防渗帷幕设计

原溢流坝段基础防渗帷幕设计按蓄水前后分为两个阶段。

(1)蓄水前溢流坝段基础防渗帷幕设计：大坝基础中设置纵向帷幕灌浆以组成封闭抽排水系统，防渗帷幕深度为坝高的0.3～0.7倍，基岩内深度为15～35m,坝基上游帷幕深度按3Lu线控制。上、下游帷幕灌浆采用单

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排孔，孔距2m,孔径110mm。

(2)蓄水后溢流坝段基础防渗帷幕设计：蓄水后因溢流坝段渗漏量大，坝基扬压力超过设计要求。对其上、下游防渗帷幕进行了加密灌浆。上游帷幕加密按原设计帷幕线向下游移0.5m,下游帷幕与原设计帷幕同一轴线，新加帷幕孔与左右老帷幕孔孔距为1m,新孔间距2m,帷幕底线按原设计高程执行。

4项目主要施工难点

(1)工程地质条件复杂：钻孔过程中常出现塌孔、埋钻现象，不易成孔，钻孔成孔困难。

(2)涌水压力大、流量大：可灌性极差，特别是在蓄水发电有压差的情况下，进行灌浆施工本身就是大忌，是当前灌浆施工的一大难题，是水电行业关注的前沿技术，具有较大的挑战性。试验过程中，坝前水位约368.5m,施工作业面高程为333m(基础廊道内),水头高差达到35.5m。钻孔各段均有涌水问题且涌水压力大、涌水流量大，最大涌水扬压