溪洛渡水电站深孔帷幕灌浆施工技术.docx

地基与基础工程

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溪洛渡水电站深孔帷幕灌浆施工技术

●曹佳林刘潇/(中国水电基础局有限公司)

【摘要】溪洛渡水电站坝基帷幕设计孔深达180m,最大灌浆压力达6.5MPa,设计防渗标准灌后透水率要求小于1Lu。本文详细阐述了该工程深孔帷幕灌浆施工采用的技术和工艺，主要包括深孔钻孔过程孔斜控制、旋转孔口封闭器改进、钻材的选择、提高工效及防止“铸钻”的技术措施等。

【关键词】溪洛渡水电站深孔帷幕灌浆孔斜控制旋转式孔口封闭器

1概述

溪洛渡水电站由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高285.50m。

坝基岩体以二叠系上统峨眉山玄武岩(P2β)为主，二叠系下统茅口组石灰岩(Plm)埋深于坝基以下约80m,属坚硬岩类。主要结构面为层间错动带、层内错动带、挤压带和基体裂隙。一般306m高程以上岩体透水率以大于30Lu为主；238～306m高程间岩体透水率为10~30Lu;高程180～200m以下为茅口组灰岩，透水率小于1Lu,为相对隔水层。建基面高程350m以下地下水丰富，规模较大的层间、层内错动带及主要裂隙有渗水现象。

河床坝基对于中等偏强透水带(q≥30Lu)区域采用3排孔帷幕灌浆，其他区域采用2排孔帷幕。主帷幕最大设计孔深为180m,最大灌浆压力为6.5MPa,灌后岩体透水率要求小于1Lu。

该工程帷幕灌浆的主要施工难点有：

(1)以玄武岩为主地层，岩性级别高，钻孔深度大，地质条件复杂，钻孔过程中易出现孔斜超标及卡钻、掉钻事故。

(2)设计标准高，灌浆压力大，灌浆过程中易出现“失水回浓”现象及“铸钻”事故。

(3)施工环境恶劣，起下钻时间长，操作工人劳动强度高，施工成本投入大且工效低。

针对上述问题，该工程采取了一系列措施，并取得了较好的效果。

2选择适宜的钻进方法

溪洛渡水电站坝基地层复杂，深孔帷幕钻孔施工困

难较大。通过采用全断面无芯钻头和金刚石取芯钻头进行比较，确定不同地层选用合适的钻头，达到兼顾工效和经济的双重目的。两种钻头的优缺点及适用条件见表1、表2。

表1两种不同钻头的优缺点及适用参考

钻头名称

优点

缺点

金刚石取芯钻头

(1)适应硬性岩层；

(2)钻孔孔径可选75mm,即使出现孔故仍可进行补救处理

(1)工效较差；

(2)排污成本较高；

(3)作业人员劳动强度较大

全断面无芯钻头

(1)可节省起下钻时间，提高工效；

(2)降低排污成本

(1)成本投入较高；

(2)对岩石要求较高，适用软性岩层；

(3)对孔径要求较高，适宜小孔径作业，如60mm孔径，

一旦出现孔故将无法补救；

(4)施工深孔时反砂困难

表2两种钻头的施工工效及耗材分析

钻进工艺

耗材名称

规格型号

每米成本费

(元)

每米进尺用时(h)

回旋取芯钻进

金刚石钻头

75mm

8.53

1

扩孔器

75.5mm

3.12

岩芯管

73mm×3m

0.625

合金盖头

75mm

0.476

合计

12.751

全断面钻进

金刚石钻头

62mm

6.5

0.8

合金牙轮

60mm

1.1

扩孔器

62.5mm

2.2

岩芯管

60mmX0.5m

0.35

合金盖头

60mm

0.28

合计

10.43

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水利水电施工2013·第3期总第138期

经试验和测算分析，针对不同岩层选择不同类型的钻进方式和钻具，可达到提高工效与降低成本的目的，并在施工中推广应用。具体实施方法为：

(1)孔深相对较浅、岩层单一、强度稍弱的地层段选用全断面无芯钻头进行62mm孔径钻孔施工。

(2)孔深较深、岩层复杂、岩石级别较高、强度较大、易出现孔故的地层段选用金刚石回旋钻头进行75mm孔径钻孔施工。

为减少钻孔孔斜，采取了以下措施：

(1)采用自重较大的XY-2型地质钻机，并埋设地锚固定机座。钻机安装确保水平，立轴中心与钻孔中心在同一条垂线上，按要求的孔向对准孔位开孔，保证钻进中不产生晃动。

(2)孔口管必须牢固。在开孔与浅孔钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴不稳，造成钻具摆动性增大。

(3)使用符合规格的钻孔器具，随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴钻扩时，及时更换。

(4)孔较深以后，即开始减压钻进，同时保证提升吊环与立轴及钻孔中心线在一条直线上。

(5)钻进过程中，当岩石换层时减压减速钻进。

(6)钻进过程中，如发现钻机有移动或立轴钻进的方向发生变化，及时进行纠正。

(7)在钻进过程中加强孔斜的测