第十一节 工程实例Ⅰ 长江三峡水利枢纽二期厂坝工程帷幕灌浆1 工程概况与地质条件长江三峡水利枢纽是开发和治理长江的关键性骨干工程，主要由拦河大坝、电站厂房、航运工程和茅坪防护工程组成拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线长2309.5m，坝顶高程185m，坝高181m，正常蓄水位175m，水库总库容393亿m3，装机容量1820万kW，年发电量847亿度三峡大坝厂坝段已完建工程包括左岸非溢流坝（左非1～18号坝段）、升船机坝段、临时船闸坝段、左岸厂房坝段（左厂1～14号坝段）、左导墙坝段、泄洪坝段（泄1～23号坝段）、右岸纵向围堰坝段（图2-11-1）右纵以右为正在建设的三期工程图2-11-1 长江三峡工程枢纽布置图上：平面布置图；下：上游立视图 三峡坝基岩性主要为闪云斜长花岗岩，岩性较完整、均一，力学强度高，微新岩石饱和抗压强度85～110MPa，变形模量15～30GPa，纵波波速4600～5800m/s坝址区长度大于400m，宽度大于2m的断层有16条，主要有F23、F215、F4、F5、F7、F12、F410～F413断层组、f18断层组、f20、f548、f603等坝区基岩裂隙以大于60°的陡倾角裂隙为主，占裂隙总数的55%～70%，30°～60°的中倾角裂隙占10%～20%。
地下水主要为裂隙潜水，局部具有承压性岩体绝大部分透水性微弱，小于1Lu的约占85%～90%，断层、裂隙密集带透水性相对较强随着深度增加，岩体透水性有减弱的趋势透水率小于1Lu的相对不透水岩体顶面高程河床段一般为-50～0m，深槽部位达-120m；两岸漫滩为0～50m；山体为30～190m这是设计防渗帷幕的底线 建基岩体以微新岩体为主，局部利用弱风化带下部岩体，优良岩体占95%以上，少量的中等及中等以下岩体进行了处理建基面高程从两侧向主河床逐渐降低，中间为深槽，最低高程4m坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案上游设主帷幕，在主河床及开挖高程较低的坝段下游设封闭帷幕，主帷幕和封闭帷幕后设排水系统（图2-11-2）已建厂坝工程防渗帷幕轴线总长1644.47m，防渗帷幕水泥灌浆117746m图2-11-2 泄洪坝段典型剖面图2 主要技术要求和施工方法2.1 布孔形式和防渗标准主帷幕和封闭帷幕一般按单排孔布置，规模较大性状较差的断层、裂隙密集带、风化透水深槽等地质条件较差部位，主帷幕采用双排孔布置，岸坡局部全强风化岩体段的主帷幕采用2～3排孔布置主帷幕单排孔孔距一般为2.0m，双排及三排孔部位为2.0～2.5m，排距0.2～0.8m。
封闭帷幕孔距一般为2.5m，透水性较强的地段，视情况局部加密至1.25m为增强浅层岩体的防渗性能，结合基岩固结灌浆，在主帷幕前布置两排各深10m和20m的固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔，在封闭帷幕后布置一排深10m的固结灌浆兼辅助帷幕灌浆孔，孔排距2m×2m要求帷幕防渗标准为q≤1Lu2.2 孔深与段长孔深要求满足：①H≥（1/3）h+c（h为幕前水深，主帷幕为上游水深，封闭帷幕为下游水深；c为常数，取5～8m）；②深入相对不透水岩体顶板以下5m；③终孔段满足透水率q≤1Lu，单位注灰量≤20kg/m实际施工主帷幕孔深一般为60～80m，局部地段达125m，封闭帷幕孔深一般为40～60m，局部达85m左右灌浆段长第一段2m，第二段1m，第三段2m，以下各段5m2.3 灌浆压力灌浆按分排、分序加密的原则进行，采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法设计灌浆压力主帷幕按中值5.4MPa，峰值6MPa控制；封闭帷幕按4～5MPa控制各部位及各孔段灌浆压力见表2-11-1表2-11-1 不同盖重各段灌浆压力表 （MPa） 部位第一段第二段第三段第四段及以下盖重大于30m主帷幕1.53.04.56.0盖重小于30m主帷幕及封闭帷幕1.01.52.04.02.4 灌浆材料与浆液配比灌浆材料采用湿磨细水泥，细度要求D97<40μm，现场按D95<40μm控制。
水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.6:1四个比级F215断层及其与F23断层交汇带、f1050断层在采用湿磨水泥浆液灌注后，再采用CW型环氧浆液灌注；岸坡及山体段的局部全强风化带部位在采用湿磨水泥灌浆后，再灌注丙烯酸盐浆液水泥浆液集中进行拌制和输送，42.5级普通硅酸盐水泥浆经2或3台湿磨机串联磨制后送入储浆搅拌桶(图2-11-3)供灌浆使用外加剂为UNF-5型高效减水剂，掺量0.7%浆液粘度采用标准漏斗粘度计检测，要求漏斗粘度小于30s；细度主要采用沉降法，用激光粒度仪校核，每10吨水泥检测一次图2-11-3湿磨水泥制浆工艺示意图2.5 灌浆结束条件水泥灌浆的结束条件为：在设计压力下，1～3段注入率小于0.4L/min、以下各段小于1.0L/min，延续灌注时间不少于90min2.6 主要设备配置 据统计，二期厂坝工程帷幕灌浆共投入XY-2、XU-300等回转式钻机96台，柱塞式灌浆泵82台，GJY-Ⅲ等型号自动记录仪40台，湿磨机30台，基本上采取三钻一灌配置，备用一台灌浆泵3 主要技术问题及处理措施3.1 大耗浆孔段三峡工程坝基岩石总体良好，可灌性普遍较差但也有少数孔段的透水率和单位注入量较大（如表2-11-3）。
它们是保持帷幕连续的薄弱点，是岩体中最需要改善和可能获得最佳改善效果的部位，是主要的耗浆段，帷幕灌浆的首要任务就是要封堵这些裂隙、孔隙或通道因此规定凡遇到这样的大耗浆孔段，灌浆必须连续进行，不要中断、待凝3.2 涌水 灌浆施工过程中，部分钻孔出现涌水涌水部位主要在集中河床深槽左厂14～泄4号坝段及右纵1、2号坝段涌水段数占灌浆段数50.3%，单孔平均涌水量0.63 L/min,最大涌水量36L/min涌水压力一般为0.01～0.1MPa,最大0.15MPa各孔段涌水量之和3782.08L/min涌水是由于坝基岩体裂隙水在四周河水水压（水头51m～62m）作用下，当钻孔揭露裂隙含水带后，地下水的排泄释放过程，属于地下水正常迳流 对钻孔涌水采取如下措施：涌水严重部位，增加灌浆孔深、改单排帷幕为双排帷幕，加密灌浆孔；一般涌水孔段，提高灌浆压力（设计压力+涌水压力）；提高结束标准，要求屏浆时间不少于1小时，闭浆待凝24～48小时通过以上处理后，涌水孔段灌后扫孔一般均无涌水，且钻孔涌水量与涌水孔段频率随帷幕灌浆排序、孔序增加而减少3.3 左厂1～５号坝段缓倾角裂隙区左厂1～5号坝段处于岸坡地段，由于坝基下游厂房基坑开挖形成临空面，倾向下游的缓倾角裂隙较发育，有可能对坝基深层抗滑稳定问题不利。
所以对该部位渗控工程帷幕进行了加强处理：坝基设三层平行帷幕的纵向地下排水洞和两条横向排水洞，并沿排水洞及帷幕廊道设排水孔幕形成厂坝联合封闭抽排区；将主帷幕、主排水前移，孔深加深至75～85m，高程到10m，主排水相应加深至高程23m；在主帷幕前增加一排孔深40m的帷幕孔3.4 深槽部位深厚透水带将深槽部位左导墙～泄4号坝段帷幕加深至-120m高程，左导墙～泄2#坝段封闭帷幕加深至-80m高程; 泄5～10号及泄14～19号两个风化深槽部位的帷幕前排加深到与后排等深3.5 孔口段升压灌浆根据上级质量专家组的意见，结合现场试验，孔口段(浅层5m)灌浆压力升至2.5～4.0MPa,对在升压前已完成施工的部位,主帷幕前增加一排孔深8m的浅孔，采用3.5～4.0MPa压力进行补充灌浆经调整后，第1、2、3段灌浆压力均达到了“不小于2倍坝前水头”的要求3.6 透水率偏大、吸浆量偏小孔段施工中采用提高灌浆压力、加排、加密、加深等措施后，部分灌浆孔孔口段仍存在透水率偏大单位注入量偏小，以及涌水孔段不吸浆或吸浆量很小等现象具体表现为：灌前压水透水率q=1～3Lu，单位注入量≤1 kg/m；q=3～5Lu，单位注入量≤5kg/m；q≤5Lu，单位注入量≤10kg/m。
这些部位灌浆孔曾加密至Ⅴ序，仍无效果出现这种现象的主要原因是岩体裂隙微细，用颗粒悬浮型浆液，即使是湿磨细水泥浆，也不能进行有效灌注 对该部位进行了补充化学灌浆，在主帷幕的中心线上增补了一排灌浆孔，灌注丙烯酸盐浆液灌浆孔深5m，距原水泥灌浆孔距一般1.0～2.5m，孔径Φ56mm～76mm，分两序加密，每孔分两段压水（第1段2m，第2段3m），全孔一次灌浆灌浆压力主帷幕为2.5MPa；封闭帷幕1.5MPa3.7 陡倾角裂隙发育部位处理为了提高钻孔穿透陡倾角裂隙的机率，在陡倾角裂隙发育的几个典型坝段，补充布置了顶角30°的12个斜孔，但其透水率、单位注入量与直孔无明显差别4 主要灌浆成果三峡二期厂坝工程帷幕灌浆完成情况如表2-11-2,泄洪坝段主帷幕各排序灌浆情况如2-11-3灌浆完成以后布置了15%～20%的检查孔进行压水试验、弹性波测试，还布置了大口径钻孔检查质量评定以压水试验岩体透水率为主，其它测试资料为辅合格标准为q≤1.0Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各段应达90%以上,且q≤2.0Lu表2-11-2 长江三峡二期工程厂坝段帷幕灌浆完成情况表工程部位孔数钻孔灌浆进尺（m）水泥注入量（kg）平均单位注入量(kg/m)钻混凝土基岩灌浆合计主帷幕左非1～18号坝段3282943161641910718945011.7左厂1～14号坝段557357430328339022469878.1左导～右纵6174343384404278338465310.0合计15021086084932957928210909.7封闭帷幕安Ⅲ～左厂14坝段181865118711273617233714.5左导～右纵381188020943228231963479.4合计5622745328143555936868411.2总计206413605117746131351118977410.1 注：左导～右纵包括其间的泄洪坝段；左非1～18坝段工程量中包含了升船机坝段和临时船闸；未包括检查孔和补充化学灌浆工程量。
表2-11-3 长江三峡大坝泄洪坝段主帷幕灌浆综合统计表排序孔序孔数灌浆进尺(m)注入量(kg)单位注入量(kg/m)灌浆压水段数单位注入量区间段数透水率(Lu)区间段数＜11~1010~5050~100＞100平均值＜11~33~55~1010~50下游排Ⅰ63473612932427.398525636826148520.7684795111715Ⅱ614244361648.58943064111601070.2981264810Ⅲ1339267679597.319556689183451680.231859761361小计2571824723344712.83834。