簡 介： 三峽壩基滲控設計采用常規(guī)防滲排水與封閉抽排相結合的方案，帷幕灌漿采用“小口徑、孔口封閉、自上而下、孔內循環(huán)、高壓灌漿”方法。在施工中對部分地段進行了加排、加密、加深、孔口段升壓及補充化學灌漿處理。工程質量滿足要求。關鍵字：滲透 灌漿 帷幕 設計 施工 三峽工程
1、工程簡介
長江三峽水利樞紐工程攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線2 309.5 m，壩頂高程185 m，壩高183 m，正常蓄水位175 m。三峽二期廠壩工程帷幕灌漿左起12#非溢流壩段、右至縱向圍堰壩身段，防滲帷幕總長1 304.5 m，2000年4月開工，2002年3月完工，累計完成水泥灌漿104 900 m，化學灌漿1 365 m。
2、工程地質條件
壩基巖性主要為閃云斜長花崗巖，建基巖體以微新巖體為主，局部利用弱風化帶下部巖體，優(yōu)、良質巖體占95%以上，少量的中等及中等以下巖體進行了處理。
建基面高程從兩側向主河床逐漸降低，中間為深槽，最低高程4 m，右縱壩段建基面高程45 m，左非12#壩段建基面高程80 m。
斷層以陡傾角為主，約占82%，中傾角次之，占17%，緩傾角少見出露。斷層長度一般30～100 m，占84%，長度大于200 m，僅占4.5%，寬度大多數小于1 m，最寬為4.5 m。區(qū)內斷層走向與壩軸線多呈30°～60°的交角，僅個別斷層與壩軸線近于平行與垂直。斷層構造巖一般膠結較好，個別膠結較差者，規(guī)模小。陡傾角裂隙較發(fā)育，占89%，緩傾角裂隙僅占11%，裂面多被綠簾石、鈣質充填。
大壩基坑四周環(huán)水，地下水主要來自河水與基坑內降水、施工用水補給，開澆抽排集水井、鉆孔成為新的排水點。地下水為裂隙潛水，局部具有承壓性。巖體絕大部分透水性微弱，小于1Lu約占85%～90%，在斷層、裂隙密集帶透水性相對較強，具有導水作用。隨著深度增加，巖體透水性有減弱的趨勢，但并不存在明顯統(tǒng)一的相對隔水層，勘測設計將透水率小于1 Lu，厚度大于20 m的巖體視為相對隔水層，作為防滲帷幕設計的底線。
3、主要技術指標
壩基滲控設計采用常規(guī)防滲排水與封閉抽排相結合的方案。
3.1 布孔形式
上游主帷幕，一般按單排布置，左非17#～安Ⅲ#、左導墻壩段～19#壩段上游主帷幕為2排布置，排距0.2 m，孔距2.0 m，幕前布設1～2排、孔深10～20 m的輔助帷幕。下游封閉帷幕為單排，孔距2.5 m，幕前布設1排、孔深10m的輔助帷幕。對構造發(fā)育部位及灌漿異常部位進行補充加密處理。
3.2 孔深與段長
孔深按H≥1/3h+c與深入相對不透水巖體頂板以下5 m控制，主帷幕孔深一般為60～80 m，局部地段達125 m，封閉帷幕孔深一般為40～60 m，局部達85 m左右。同時要求終孔段應滿足透水率≤1 Lu、單耗q≤20 kg/m，否則自動加深。
灌漿段長第一段2 m，第二段1 m，第三段2 m，以下各段5 m。
3.3 灌漿壓力
設計灌漿壓力按不小于1.5倍壩前水頭考慮，灌漿壓力值見下表1：
3.4 灌漿材料與漿液配比
灌漿材料采用濕磨細水泥，細度要求D97<40μm，現場按D95<40μm按制。采用3∶1、2∶1、1∶1、0.6∶1,4個比級。
3.5 灌漿施工方法
按分序加密的原則，采用“小口徑、孔口封閉、自上而下、孔內循環(huán)、高壓灌漿”方法。
3.6 結束標準
在設計壓力下，1～3段注入率小于0.4 L/min、以下各段小于1.0 L/min，延續(xù)灌注時間不少于90 min。
3.7 質量合格標準
質量合格標準q≤1.0 Lu,接觸段及其下一段的合格率應為100%,以下各段應達90%以上,且q應≤2.0 Lu。
4、主要施工方法及問題處理
4.1 資源配置
二期廠壩帷幕灌漿共投入XY-2、XU-300等型號鉆機96臺，灌漿泵82臺，自動記錄儀40臺，濕磨機30臺，基本上采取3鉆1灌配置，備用1臺灌漿泵。
4.2 鉆孔與測斜
采用小口徑地質回轉鉆機，金鋼石鉆頭鉆孔，開孔前用“兩點法”地錨固定，用角度尺和地質羅盤校正鉆機立軸。第1段灌漿結束后進行孔口管埋設，埋入基巖深度2 m，孔口管采用73 mm的無縫鋼管。鉆孔測斜選用KXP-Ⅰ型測斜儀，一般每10 m測1次。
4.3 鉆孔沖洗與簡易壓水
采用高壓水脈動沖洗，沖洗時間不少于30 min，回清水10 min。灌漿前均進行簡易壓水試驗，壓水壓力1.0 MPa。
4.4 制漿與檢測
采用集中制漿，分部位供漿，漿液經3臺濕磨機串聯磨制后送入攪拌桶，外加劑為UNF-5型高效減水劑，摻量7%。漿液濃度采用標準漏斗粘度計檢測，要求漏斗粘度小于30 s；細 分部位供漿，漿液經3臺濕磨機串聯磨制后送入攪拌桶，外加劑為UNF-5型高效減水劑，摻量7%。漿液濃度采用標準漏斗粘度計檢測，要求漏斗粘度小于30 s；細度主要采用沉降法，用激光粒度儀校核，要求每10 t水泥檢測1次。
4.5 自動記錄
灌漿記錄全部采用自動記錄儀，自動記錄儀為長江科學院GJY-Ⅲ型和湖南力合LHGY-2000型。
4.6 灌漿壓力控制
在施工過程中為了避免抬動破壞,建立了注入率與最大灌漿壓力的關系見下表2。
5、主要技術問題及處理
5.1 涌水問題
灌漿施工過程中，部分鉆孔出現涌水。涌水部位主要在集中左廠14#～泄4#深槽壩段及右縱1#、2#壩段。涌水段數占灌漿段數50.3%，單孔平均涌水量0.63 L/min，水壓0.01～0.1 MPa，最大涌水量36 L/min，水壓0.15 MPa，各孔段涌水量之和3 782.08 L/min。涌水是由于壩基巖體裂隙水在四周河水水壓（水頭51～62 m）傳遞下，當鉆孔揭露裂隙含水帶后，地下水的排泄釋放過程，屬于地下水正常逕流。
對鉆孔涌水問題，采取如下措施：對涌水嚴重部位，增加灌漿孔深、改單排帷幕為雙排帷幕，加密灌漿孔；對涌水孔段，提高灌漿壓力（設計壓力+涌水壓力）；提高結束標準，要求屏漿時間不少于1 h，閉漿待凝24～48 h。通過以上處理后，涌水孔段灌后掃孔均無涌水，且鉆孔涌水量與涌水孔段頻率隨帷幕灌漿排序、孔序增加而減少。
5.2 左廠1#～５＃壩段緩傾角裂隙區(qū)處理
左廠1#～5#壩段屬于岸坡地段，由于壩基下游廠房基坑開挖形成臨空面，傾向下游的緩傾角裂隙較發(fā)育，有可能對壩基深層抗滑穩(wěn)定問題不利。所以對該部位滲控工程帷幕進行了加強處理：壩基設三層平行帷幕的縱向地下排水洞，和兩條橫向排水洞，并沿排水洞及帷幕廊道設排水孔幕形成廠壩聯合封閉抽排區(qū)；將主帷幕、主排水前移，孔深加深至75～85 m，高程到10 m，主排水相應加深至高程23 m；在主帷幕前增加一排孔深40 m的帷幕孔。
5.3深槽部位“深厚透水帶”處理
將左導墻～泄4#深槽壩段帷幕加深至-120 m高程，左導墻～泄2#壩段封閉帷幕加深至-80 m高程；泄5#～10#及泄14#～19#兩個風化深槽前排加深到與后排等深。
5.4 孔口段升壓
根據質量專家組的意見，結合現場試驗，孔口段(淺層5 m)灌漿壓力升至2.5～4.0 MPa,對在升壓前已完成施工的部位,主帷幕前增加一排孔深8 m的淺孔，采用3.5～4.0 MPa壓力進行補充灌漿。經調整后，第1、2、3段灌漿壓力均達到了“不小于2倍壩前水頭”的要求。
5.5 淺層“透水率偏大，吸漿量偏小”的處理
三峽廠壩二期帷幕灌漿采用提高灌漿壓力、加排、加密、加深等措施后，孔口段仍存在透水率偏大單耗偏小，涌水孔段不吸漿或吸漿量很小等現象。即指灌前壓水透水率=1～3 Lu，單耗≤1 kg/m；透水率=3～5 Lu，單耗≤5 kg/m；透水率≤5 Lu，單耗≤10 kg/m。出現透水率偏大單耗偏小的主要原因是微細裂隙用濕磨細水泥漿得不到有效灌注。
對該部位進行補充化學灌漿，在主帷幕的中心線上增補了1排化學灌漿孔，孔深5m，距原水泥灌漿孔距一般1.0～2.5 m，孔徑56～76 mm，分Ⅱ序加密，兩段壓水，第1段2 m，第2段3 m，全孔1次灌漿。灌漿壓力，主帷幕：壓水2.0 MPa，灌漿2.5 MPa；封閉帷幕：壓水1.0 MPa，灌漿1.5 MPa。化灌材料采用丙烯酸鹽。
5.6 陡傾角裂隙發(fā)育部位處理
為了提高鉆孔穿透陡傾角裂隙的機率，在陡傾角裂隙發(fā)育的幾個典型壩段，補充布置了頂角30°的12個斜孔，其透水率、耗漿量與直孔無明顯差別。
5.7 對大耗漿孔段的處理
三峽壩基主要滲漏通道為斷層、裂隙密集帶，帷幕灌漿的首要任務就是灌封這些透水裂隙。遇到斷層、裂隙密集帶大耗漿孔段，要求灌漿連續(xù)進行，不得中斷、待凝。
6、灌漿成果分析
三峽壩基巖體完整，除局部孔段外，可灌性普遍較差。灌前壓水試驗，透水率小于1Lu的占93.3%，大于10 Lu的只占0.24%。其中Ⅰ序孔透水率小于1 Lu占90.1%，平均值0.5133 Lu，Ⅱ序孔小于1Lu占92.3%，平均值0.2890 Lu，Ⅲ序孔小于1 Lu占94.8%，平均值0.2270 Lu。平均單位注入量10.10 kg/m，Ⅰ序孔20.72 kg/m，Ⅱ序孔8.25 kg/m，Ⅲ序孔5.97 kg/m。隨著孔序的增加，透水率、單位耗灰量遞減規(guī)律明顯。
質量檢查孔壓水成果：設計共布160個檢查孔，壓水試驗2255段，透水率小于1 Lu的2 222段，占98.54%，對不合格孔段進行了補灌和補灌后檢查，均滿足小于1 Lu的要求。
補充化灌結束后，進行了灌后檢查，壓水透水率0.01～0.11 Lu，遠遠小于設計≤1 Lu的要求，微細裂隙已得到了有效灌注。
大口徑鉆孔檢查，水泥結石一般密實、堅硬、膠結良好，為密實的結晶 網絡結構。含結石芯樣單軸抗壓強度：干燥狀態(tài)為26.1MPa，飽和狀態(tài)為23.8 MPa；抗拉強度為1.0 MPa,搞剪強度為1.2 MPa，結石抗?jié)B強度1.4 MPa～2.1 MPa。
7、結語
（1）壩基巖體總體透水微弱。在斷層、寬大張性裂隙、巖脈接觸面透水性中等～較嚴重，為壩基主要滲透通道，是防滲的重點；帷幕灌漿質量好壞主要取決于斷層、裂隙的灌封程度。微細裂隙、卸貨裂隙、爆破裂隙一般在較小區(qū)域內自行封閉，儲水不導水，可灌性差。
（2）布孔方式以單排為主，重點部位、斷層裂隙發(fā)育部位采取雙排與加密的方式，一般與重點兼顧，節(jié)省了工程量，總體上滿足了工程要求。
（3）最大灌漿壓力為5～6 MPa，孔口段在充分考慮到巖體工程地質條件、上覆蓋重情況下，灌漿壓力提升到3.5～4.0 MPa，在灌漿過程中，按注入量逐級升壓。達到了在不產生有害抬動的情況下，盡量使用較在灌漿壓力的目的，提高了灌漿效果。
（4）基于壩基巖體微細裂隙發(fā)育，水泥細度要求D97<40μm，提高了微細裂隙的可灌性，如采用改性細水泥，更加有利于施工和質量控制。
（5）帷幕灌漿施工進展順利，在施工中建立了施工單位三級質檢、監(jiān)理全過程旁站、設計現場技術跟蹤服務、業(yè)主統(tǒng)一協(xié)調的質量保證體系。施工質量問題得到了及時處理，沒有發(fā)生質量事故與安全事故，單元工程質量合格率100%，優(yōu)良率83%，質量等級優(yōu)良。
（6）上、下游基坑充水后，排水孔排水總量為717.40 L/min，遠遠小于設計排水量。帷幕灌漿的質量，最終還要接受大壩蓄水的考驗，今后需加大排水孔的動態(tài)觀測，查清壩基滲流規(guī)律。
