1　工程概况

　　龚嘴水电站位于四川省乐山市沙湾区与峨边县交界处的大渡河中游,下游衔接铜街子水电站, 是一座以发电为主、兼顾漂木等综合利用的水利枢纽工程。电站于1966年3月开工,1971年12 月第一台机组发电,1978年12月7台机组全部投产,总装机容量为700 MW,自1971年蓄水发电至今已正常运行28年。
　　工程由拦河坝、右岸坝后地面厂房(装机4台)和左岸地下厂房(装机3台)组成。拦河坝为混凝土实体重力坝,坝顶高程530.5 m,最大坝高85 m,坝顶全长447 m,分23个坝段,其中4号、7号、8号、9号为溢流坝段、6号、10号、15号为冲沙底孔坝段。
　　1993年对龚嘴电站大坝首轮定检结果认定,龚嘴大坝坝体稳定,帷幕工况基本正常,基础未见恶化,局部不良地质条件经基础处理后满足设计要求,为正常坝。

2　7号坝段地质条件

　　7号坝段坝基为灰白色中粒似斑状黑云母花岗岩(r₁⁴),建基面未发现断层出露,岩体中穿插有辉绿岩脉,辉绿岩脉性脆,裂隙发育,脉体与花岗岩接触带易形成破碎带。
　　椐勘探资料,在坝基表部分布有水平卸荷裂隙带,其特征为:倾角平缓;张开裂隙发育,宽度为5 0 mm至1～2 mm;裂隙连通性好,透水性强;单位吸水量ω一般为1～2 L/min^.m^.m,最大达6～7 L/min^.m^.m,ω＜0.01 L/min^.m^.m者仅为22%。
　　7号坝段坝踵有一条宽约3 m的辉绿岩脉β³_u与坝轴线成很小的角度相交,斜穿整个坝段, 坝踵在灌浆部位的上下游方向,有3条宽约0.2～0.6 m的小辉绿岩脉穿过。

3　1995年前帷幕灌浆情况

3.1　基础固结灌浆
　　根据建筑物和地质条件的要求,对岸坡坝段和5号、15号坝段全坝段进行了固结灌浆,其余河槽坝段(3号、4号、6号～14号)大多仅对坝基受力较大的坝踵和坝趾进行了固结灌浆,钻孔深度大部分为见基岩后8 m。
　　1969年12月前对7号坝段坝踵、中部及坝趾部位进行了固结灌浆,共布置了87个固结灌浆孔, 其中坝踵部位20个,桩号为(坝)0+00.00～(坝)0＋12.00,单位水泥注入量为25.47 kg/m。从固结灌浆后检查孔的单位吸水量来看,该坝段ω＜0.01 L/min^.m^.m的部分占100%,ω＞0.03 L/min^.m^.m的部分占71.43%。
3.2　原防渗帷幕水泥灌浆
　　龚嘴大坝帷幕灌浆原则是:灌浆前按5 m一段先作压水试验,规定ω＞0.01 L/min^.m^.m时才进行灌浆。
　　按工程防渗要求,在拦河坝坝轴线附近布置了两排防渗帷幕,上游排为微倾向上游的浅帷幕, 下游排为垂直的深帷幕,深、浅帷幕的孔距都是2 m,帷幕深度根据坝基地质条件和渗透特点确定,帷幕深度深入相对抗水层(ω＜0.01 L/min^.m^.m)5 m。浅帷幕灌浆主要在固结灌浆之后、廊道形成之前进行,在河床坝段部分深25 m,两坝肩最深达41 m;深帷幕灌浆主要在廊道形成之后施工,在河床部位按0.4～0.5倍水头设计,最深达60 m,坝肩部位最深达75.60 m。
　　7号坝段坝基帷幕水泥灌浆从1969年10月底到1970年7月施工完毕,深、浅帷幕各布置有9孔, 轴线桩号分别为(坝)0-05.50、(坝)0-02.80,浅幕最大孔深24.80 m,深幕最大孔深70.60 m, 单位水泥注入量分别为27.15 kg/m(分两期灌浆)、36.26 kg/m。从深帷幕灌浆两个检查孔的单位吸水量来看,ω＜0.01 L/min^.m^.m占57.14%,ω＜0.03 L/min^.m^.m占85.71%。
3.3　第一次帷幕补强灌浆
　　7号坝段在帷幕部位有辉绿岩脉穿过,其节理发育、岩石破碎,固结灌浆和帷幕灌浆施工中ω及水泥注入量都较大,后增补了一些固结灌浆孔,但其效果仍不显著。为了加强帷幕防渗效果 ,1972年4月在帷幕中心线上游约0.4 m位置又增补了5个帷幕灌浆孔,首次对防渗帷幕进行了补强灌浆,其压水试验单位吸水量ω＞0.01 L/min^.m^.m段仍占80%。1973年7月对检查孔进行压水试验,结果表明,ω大于0.01 L/min^.m^.m,水泥灌浆仍不合格,且灌浆后该坝段渗漏量仍很大,实测渗漏量约占全坝基渗流量的12%～15%,帷幕后第二孔扬压力测值仍超过设计值, 据分析,可能是岩石裂隙细微、水泥颗粒难以灌入的缘故。
3.4　第二次帷幕补强灌浆
　　1977年,对经帷幕水泥补强灌浆后未达到设计防渗标准的7号坝段进行了第二次帷幕补强灌浆。灌浆采用丙凝材料,化灌轴线布置在原帷幕灌浆轴线下游0.50 m,检查孔布置在1.00 m处, 共布置有12个灌浆孔,孔深30～35 m,原要求ω≥0.01 L/min^.m^.m的孔段才化灌,后改为ω≥0.05 L/min^.m^.m时进行化灌。通过对化灌前后检查孔进行的压水试验比较,化灌前ω＜0 .01 L/min^.m^.m的孔段为60.3%,化灌后提高到100%,满足了设计防渗要求,且经过化灌后孔内涌水量和扬压力较以前均有明显降低。

4　1995年(第三次)帷幕补强灌浆

4.1　补强灌浆依据
4.1.1　原防渗帷幕质量检查情况
4.1.1.1　概述
　　为配合1993年龚嘴水电站大坝定期安全检查,根据原水电部颁发的《水电站大坝管理暂行办法的规定》及工作进度安排,1992年初,我厂委托成勘院物探队,一方面利用物探综合测井技术,对河床坝段坝基的水文工程地质及帷幕工况进行了检测;与此同时,为配合物探,更进一步检查原防渗帷幕工况、坝基岩体质量,在7号坝段灌浆廊道中心线上(0+06.5)布置了4个检查孔(即Ⅱ序孔),孔深50 m,孔与孔间距4.0 m,检查孔距原防渗帷幕中心线1.0 m,具体布置情况见图1。

图1　7号坝段帷幕灌浆及扬压孔、排水孔布置图

　　本次钻探从1992年4月17日开始,到7月22日终孔,历时97 d,总计进尺201.03 m,对4个检查孔进行了电测井和25段孔内压水试验。
4.1.1.2　压水试验检查情况
　　检查的方法主要是通过钻孔压水试验了解岩体的渗透性,同时观测临近扬压力和排水量的变化情况。
　　从25个试段ω值的分布看,除个别试段ω值相对较大外,一般均较小,说明坝基岩体在总体上渗透性不强,具有较好的完整性,但若以ω＜0.01 L/min^.m^.m作为相对不透水层的标准,则有56%的试段达不到要求;若以ω＞0.05 L/min^.m^.m作为相对不透水层的标准,则有12%的试段达不到标准。
　　随着试验压力的增加,各孔压水试验第一段大都引起附近坝基扬压孔压力值升高,如Ⅱ₁-1 、Ⅱ₂-1试段均引起扬压力YY711、YY712X、YY713压力值升高等(Ⅱ₁-1表示Ⅱ₁孔第一段),排水孔或质检钻孔涌水量大增,如Ⅱ₂-4试段压水时,排水孔PS711～PS714涌水量大增,Ⅱ₁孔亦明显增大,在Ⅱ₃-1试段压水时,PS715排水孔涌水量大增,Ⅱ₂孔亦有较大水量涌出,而随着深度的增加,这些现象逐渐消失。另外,第一试段ω值相对偏大,说明坝基表层岩体中裂隙连通性好,帷幕质量较差,坝体混凝土与坝基结合不密实。
4.1.1.3　电测井资料分析
　　4个检查孔电测井资料分析表明:
　　(1)孔深在14～24 m内有两条缓倾角裂隙,岩石电阻率偏低(2 000～4 000 Ω^.m),裂隙发育, 岩芯不完整,岩石弱风化,裂隙面可见帷幕灌浆水泥结石,出水点少,水量亦小,表明坝基经固结灌浆和帷幕灌浆处理后,有防渗效果。
　　(2)孔深在24～42 m(441.5～423.5 m,Ⅱ₁孔在441.5～429 m)电阻率上升(6 000～18 000 Ω^.m),说明岩体较完整,但在花岗岩与辉绿岩脉交界面附近,电阻率急剧下降,说明接触带岩脉较为破碎。
　　(3)孔深在42 m(423.5 m)以下,先后碰到1号(βμ¹)辉绿岩脉破碎带(Ⅱ₁在429 m),因此在接触带上部,花岗岩电阻率下降(6 000 Ω^.m),岩芯完整性较差,帷幕灌浆耗灰量增多,透水量增大,表明在42 m以下,岩芯完整性相对第二层要差。
　　另据物探观测,孔内出水点主要出现在岩体缓倾结构面发育段,其出水位置恰好与电阻率谷点相吻合,说明这些部位质量较差,当初未使浆液完全有效地充实这些缓倾结构面,从而形成地下水渗流通道。如Ⅱ₁孔在427.5 m高程辉绿岩接触破碎带出水,出水量为3.1 L/min,此段正处于帷幕空白段(原灌浆深度仅深入到431.2 m),Ⅱ₂孔在418.5 m高程也是辉绿岩脉接触破碎带出水,出水量最大,达13.08 L/min,此段处于帷幕灌浆段的边缘,Ⅱ₃孔在431 m出水处亦是帷幕空白段,见图2。

图2　7号坝段帷幕质量检查孔(Ⅱ序孔)电测井曲线图

4.1.1.4　检查结论
　　通过对7号坝段4个帷幕检查孔的电测井及压水试验资料分析和对3号坝段至15号坝段第1至4 排廊道中239个排水孔的综合测井分析,大坝定检时专家组一致认为:
　　(1)4号、7号坝段岩体质量相对较差,3号坝段次之,8号坝段以右各坝段较好。
　　(2)7号坝段原帷幕深度未能达到辉绿岩脉体中,未能将花岗岩与辉绿岩接触带充实浆液,表层帷幕质量普遍较差,且对岩体中存在的缓倾角结构面亦未能有效地灌注充实,结构面间存在一定的连通,长期发展下去,必将导致坝基渗控效果进一步下降。
　　为此提出,从坝基补强的角度考虑,首先应对4号、7号坝段的出水裂隙构造面和岩石接触破碎带着手进行补强灌浆,以修复和完善帷幕,然后是3号、8号坝段。
4.1.2　7号坝段扬压力资料分析
　　比较质检钻孔前5年帷幕后的扬压孔测值,帷幕后第二孔YY713的平均渗压系数为0.497,大于规范规定值0.22,更大于帷幕后第一孔YY712(或1988年新增孔YY712X)的0.188(0.20),这两孔规范规定值分别为0.645、0.628。从图3还可看出,YY713与上游库水位呈现较为明显的周期性变化,而帷幕后第一孔YY712(YY712X)测值变化平稳。由此表明,YY713测点可能与库水存在渗漏通道,尽管测压管所测扬压力仅为点压力,与所处位置的岩性、裂隙等关系较大,但从一个侧面也反映出原帷幕灌浆所存在的一些缺陷。

图3　库水位和7号坝段部分扬压孔测值过程线图

4.2　补强灌浆情况
　　在1993年12月大坝定检结束后,省局和我厂领导决定对7号坝段帷幕进行补强灌浆。1994年12 月14日成勘院第二勘探队进场施工,1995年4月10日竣工,历时117 d,完成的工程量见表1。

表1　7号坝段防渗帷幕历次灌浆工程量统计表

4.2.1　灌浆设计
　　7号坝段补强灌浆帷幕布置于原帷幕中心线下游1.0 m处(即灌浆廊道中心线上),与原帷幕中心线平行,为单排孔直线式,分Ⅰ序孔(本次新钻孔,5个)和Ⅱ序孔(1992年钻的检查孔,4个,补强灌浆前一直未封堵),设计孔深50～60 m,孔斜率2.5%,灌浆段长度一般为5 m,0～5 m灌浆压力为1.0 MPa,每增加5 m,灌浆压力增加0.1 MPa,具体布置见图1。
4.2.2　灌浆施工工艺
4.2.2.1　造孔及压水试验
　　按设计要求,采用钢粒清水钻进造孔,孔径φ110 mm,孔位偏差1～3 cm,孔斜最大偏距0.938 m ,最大孔斜率1.37%,均符合设计规定。孔深根据实际地质条件进行了调整,最小孔深45.20 m, 最大孔深70.10 m。
　　造孔完成后做压水实验,实验前用高压水冲洗孔,待回水变清持续15 min后,孔口封闭做常规压水试验,实际压力均采用0.6 MPa(设计为1.0 MPa)。
4.2.2.2　灌浆
　　灌浆采用孔口封闭自上而下分段灌注法,因岩石透水性较小,灌浆压力采用一次升压法。
　　为防止串浆,首先对Ⅱ序孔进行了机械封孔处理,在封孔时,Ⅱ₁、Ⅱ₂孔因孔内涌水量大, 水泥浆几乎全部被冲出孔外,后采用水泥团加木塞,Ⅱ序孔仍有水往外流,但影响不大。初始浆液水灰比按单位吸水量确定,当某一级浆液累计吸浆量达到400 L/t以上,且灌浆压力及吸浆量改变不明显时,则变浓一级浆液灌注,否则继续灌注原浓度浆液。当灌浆量小于0.4 L/mi n时,继续灌注30 min结束。当全孔灌浆结束后,采用机械压浆法,压入1∶1或0.8∶1浓浆封孔。针对孔内涌水情况,灌浆结束后,均进行了并浆、闭浆处理措施。
　　各灌浆孔的施工顺序为Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃、Ⅰ₄、Ⅰ₅、Ⅱ₁、Ⅱ₂、Ⅱ₃、Ⅱ 4,基本遵循了分序加密,自上而下分段灌注的原则。
4.3　灌浆效果分析
　　(1)从表1可以看出,本次帷幕补强灌浆单位水泥注入量较以往小,Ⅱ序孔较Ⅰ序孔小,从Ⅰ序孔、Ⅱ序孔单位吸水量ω的统计看,Ⅰ序孔、Ⅱ序孔平均单位吸水量ω分别为0.0266 L/min^.

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