錦屏一級(jí)水電站墊座固結(jié)灌漿.doc

1、錦屏一級(jí)水電站墊座固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)施工技術(shù)黃平 鮮紹毅 肖鏵(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川成都，611130）【摘 要】 四川雅礱江錦屏一級(jí)水電站是在建的世界最高的雙曲拱壩，大壩壩高305m，對(duì)大壩壩基及墊座基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)要求高。通過(guò)墊座固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)灌漿施工參數(shù)及工藝流程進(jìn)行試驗(yàn),并在保證工程質(zhì)量的前提下進(jìn)行合理優(yōu)化，掌握固結(jié)灌漿合理的施工工藝措施,為全面展開(kāi)的墊座固結(jié)灌漿做好技術(shù)準(zhǔn)備。【關(guān)鍵詞】 錦屏電站 墊座 固結(jié)灌漿 生產(chǎn)性試驗(yàn)1 工程概述與工程地質(zhì)錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從

2、卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)，距河口358km,距西昌市直線(xiàn)距離約75km。墊座基礎(chǔ)1685m1730m全部為第2（6-2）層薄中厚層狀大理巖夾綠片巖，并開(kāi)始出露glc3、glc4、glc7三組層間擠壓錯(cuò)動(dòng)帶，擠壓帶及裂隙發(fā)育，裂面普遍銹染.在1705m1730m發(fā)育第組裂隙，裂隙分布密集，裂面起伏、粗糙,微風(fēng)化新鮮。1705m1685m,零星發(fā)育第組、第組裂隙，發(fā)育不均勻，裂面部分有銹染現(xiàn)象.2 試驗(yàn)區(qū)場(chǎng)地選擇與鉆孔布置固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)區(qū)參照1730-1#灌漿廊道內(nèi)固結(jié)灌漿孔位布置，只選取底板部分灌漿孔進(jìn)行試驗(yàn).共布置3環(huán)，環(huán)間距為3。0m，每環(huán)9個(gè)灌漿孔，共計(jì)27個(gè)灌漿孔。灌

3、漿孔最大頂角22。8°，最大孔深48.81m，相鄰兩孔孔底間距為2.754。39m（孔底平均間距3。19m）。其布孔形式參見(jiàn)圖1所示。圖1 灌漿試驗(yàn)孔布置圖3 灌漿材料及漿液試驗(yàn)灌漿用水泥采用P.O42。5R普通硅酸鹽水泥,其細(xì)度為通過(guò)80m方孔篩的篩余量不大于5；減水劑為JG-2H型緩凝高效減水劑（固含量為22%）.灌漿水灰比為2：1、1：1、0。7：1、0.5：1四級(jí)水灰比。4 灌漿施工技術(shù)（1) 固結(jié)灌漿施工前，為保證固結(jié)灌漿施工質(zhì)量，在固結(jié)灌漿試驗(yàn)區(qū)周?chē)客鈧?cè)先進(jìn)行預(yù)灌漿施工，以形成灌漿封閉帷幕，防止固結(jié)灌漿時(shí)漿液擴(kuò)散至較遠(yuǎn)區(qū)域.預(yù)灌漿孔深6m,孔距3m，孔徑76mm，全長(zhǎng)一

4、次成孔、灌漿。灌漿采用有壓循環(huán)式灌漿的方式，分兩序施工.（2) 固結(jié)灌漿分序：固結(jié)灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，先施工一序排，再施工二序排，每排也按中間插入、逐漸加密的原則分三序施工.(3) 固結(jié)灌漿段長(zhǎng)劃分:第一段段長(zhǎng)3m,第二段段長(zhǎng)3m，第三段段長(zhǎng)4m，第四段及以下各段一般為5m，最后一段段長(zhǎng)不大于6。0m。（4） 固結(jié)灌漿鉆孔選用地質(zhì)鉆機(jī)配60mm金剛石鉆頭鉆孔。鉆孔放樣開(kāi)孔誤差不大于10cm，孔斜偏差不超過(guò)2.5%.(5） 鉆孔沖洗：每一段鉆孔完成后,均進(jìn)行鉆孔沖洗,直至回水澄清為止。（6) 裂隙沖洗：采用水進(jìn)行沖洗,沖洗壓力為灌漿壓力的80%，壓力超過(guò)1MPa，采用1MPa。鉆孔沖洗時(shí)間

5、沖至回水清凈后10min結(jié)束，且總的時(shí)間要求，單孔不少于30min，串通孔不少于2h。對(duì)回水達(dá)不到清凈要求的孔段，繼續(xù)進(jìn)行沖洗，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20cm。（7） 壓水試驗(yàn)：灌前測(cè)試孔和灌后檢查孔均進(jìn)行“單點(diǎn)法”常規(guī)壓水試驗(yàn)，其余灌漿孔做簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)可結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。常規(guī)壓水試驗(yàn)壓力為該段灌漿壓力的80，超過(guò)1MPa采用1MPa；各級(jí)壓水壓力下壓入流量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為：在穩(wěn)定壓力下每隔5min測(cè)讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10,或最大值與最小值之差小于1L/min時(shí),即可結(jié)束壓水，以最高壓力階段壓力值及相應(yīng)的流量計(jì)算透水率。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)壓力

6、為該段灌漿壓力的80,超過(guò)1MPa采用1MPa；壓水時(shí)間為20min，每5min測(cè)讀一次壓水壓力和流量，取最后讀數(shù)為計(jì)算值。簡(jiǎn)易壓水可結(jié)合該段的裂隙沖洗進(jìn)行。(8) 灌漿方法：固結(jié)灌漿孔全部采用孔口封閉灌漿法。(9） 漿液水灰比 固結(jié)灌漿漿液濃度由稀到濃逐級(jí)變換，試驗(yàn)水灰比采用2：1、1：1、0.7：1、0。5:1四個(gè)比級(jí)。(10) 灌漿壓力按表3進(jìn)行控制.表3 固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)壓力控制表孔 深（m）03366101015152020序孔壓力（MPa）0。50.80.81.51.52.02.03.03。04.03。04.0序孔壓力(MPa）0.50。81.52.02。02.52.53。53。

7、54。53。54。5序孔壓力（MPa)0。50。82。02.52。53。03.04。04.05.04。05。0（11） 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：各灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下,注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注60min，結(jié)束該段灌漿。（12) 封孔：采用全孔灌漿封孔法進(jìn)行封孔。5 灌漿成果分析5.1 透水率變化各孔段灌前壓水試驗(yàn)透水率成果見(jiàn)表4。從表4看,序孔灌前透水率平均值為55.39lu，序孔灌前透水率平均值為8.62lu,序孔透水率平均值為5。31lu.平均透水率序孔序孔序孔,說(shuō)明經(jīng)過(guò)先序孔的灌漿,后序孔的灌前透水率逐漸減小，達(dá)到了灌漿效果.表4 灌前簡(jiǎn)易壓水區(qū)間段數(shù)和頻率灌漿次序孔數(shù)壓水試驗(yàn)段數(shù)透水率

8、（Lu)區(qū)間段數(shù)/頻率(%)透水率平均值（Lu)1155101050501001009852/212/1416/1922/264/529/3455.396577/1224/4213/239/161/23/58.621211731/1259/2313/1112/51/11/15.315.2 單位注灰量變化各灌漿孔單位注灰量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。從表5看，隨灌序的增加,試驗(yàn)區(qū)各次序孔的單位注灰量分布總體上遵循逐序遞減的規(guī)律.其中序孔單位注灰量100kg/m的頻率為38，序孔單位注灰量100kg/m的頻率為19%，序孔單位注灰量100kg/m的頻率為18。說(shuō)明隨著灌漿次序的增進(jìn)，巖體逐漸被灌注密實(shí)，地層的均一

9、性得到明顯改善。從單位注灰量均值可以看出,序孔單位注灰量為409。77kg/m，序孔單位注灰量為164.13kg/m,序孔單位注灰量為89。74kg/m，隨灌序的增加，各次序孔單位注灰量逐漸減小,遵循一般灌漿規(guī)律。表5 各次序灌漿孔單位注灰量成果統(tǒng)計(jì)表孔序單位注灰量（kg/m）單位注灰量段數(shù)/頻率%總段數(shù)10kg/m1050kg/m50100kg/m1001000kg/m>1000kg/m段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率409。77875642487818211517164。13572436638147124787.941173376651715201711合計(jì)213。06261

10、10415459321245172085。3 抬動(dòng)成果分析施工過(guò)程中，累計(jì)觀測(cè)365次，發(fā)生抬動(dòng)變形21次。其中有14次發(fā)生在第一段，抬動(dòng)值在3176m之間；有2次發(fā)生在第三段，抬動(dòng)值在15m以?xún)?nèi);有5次發(fā)生在第五段，抬動(dòng)值在10m以?xún)?nèi)。說(shuō)明第一段發(fā)生變形的危害性大，而第五段是壓力升至4.0MPa后的第一段，段頂至地面為15.0m，易產(chǎn)生抬動(dòng)變形，但變形值較小,不易造成破壞.固在施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)孔口20m范圍內(nèi)的抬動(dòng)觀測(cè)，防止因抬動(dòng)變形造成混凝土裂縫.6 灌漿質(zhì)量檢查6.1灌后檢查標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)灌漿后巖體物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)參見(jiàn)表6.表6 灌漿處理后巖體物理力學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)要求巖類(lèi) 指標(biāo)聲波波速（m/s

11、）聲波波速（m/s）鉆孔變形模量E(GPa）單位透水率q（Lu)大理巖III2類(lèi)巖體5000測(cè)點(diǎn)大于85%4200的測(cè)點(diǎn)小于5%7。03。0IV2類(lèi)巖體4600測(cè)點(diǎn)大于85%3900的測(cè)點(diǎn)小于5%5。03。0砂板巖III2類(lèi)巖體4800測(cè)點(diǎn)大于85%4100的測(cè)點(diǎn)小于5%6.03.0IV2類(lèi)巖體4500測(cè)點(diǎn)大于85%3800的測(cè)點(diǎn)小于5%4。23。06。2 灌后壓水試驗(yàn)檢查在灌漿全部結(jié)束7天后，布設(shè)了2個(gè)固結(jié)灌漿檢查孔，進(jìn)行壓水試驗(yàn).灌后檢查孔壓水試驗(yàn)透水頻率統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6.從表6看,透水率平均值5.13Lu(最大值12。45Lu，最小值1。42Lu)，小于3Lu的7段，占37，3Lu5Lu、5L

12、u10Lu、10Lu50Lu分別為5段、5段、2段，分別占26%、26、11。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，灌后檢查孔單位透水率不大于3lu，且壓水試驗(yàn)孔段合格率在85以上，不合格孔段合格率不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的150%，且不集中。從表7可以看出，灌后檢查孔單位透水率小于3lu的孔段只占37，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。表7 灌后檢查孔透水頻率統(tǒng)計(jì)表平均透水率(Lu）透水率段數(shù)/頻率%總段數(shù)3Lu35Lu510Lu1050 Lu50100Lu100Lu段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率段數(shù)頻率5。13197375265262110000造成以上原因主要有以下幾個(gè)方面。（1) 從鉆孔巖芯及孔內(nèi)電視看，試驗(yàn)區(qū)裂隙以陡

13、傾為主,陡傾角裂隙間連通不暢.灌漿過(guò)程中，在灌漿壓力下,漿液大多隨陡傾裂隙進(jìn)行滲透，而漿液橫向滲透擴(kuò)散半徑較小，無(wú)法滲透到灌漿區(qū)域部分孔段位置。(2） 在灌漿過(guò)程中,灌漿待凝情況經(jīng)常出現(xiàn)，且待凝后復(fù)灌時(shí)，該孔段一般不再吸漿。說(shuō)明灌漿待凝后,大部分裂縫已被水泥漿液封堵,復(fù)灌時(shí),漿液已經(jīng)沒(méi)有滲透通道，即便在灌漿壓力作用下，漿液也無(wú)法橫向擴(kuò)散或橫向擴(kuò)散半徑很小,部分裂縫無(wú)水泥填充,導(dǎo)致部分孔段巖石透水性仍然偏高。6。3 彈性聲波檢測(cè)灌后聲波按巖級(jí)綜合統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8。從表8看,1級(jí)大理巖灌后巖體聲波波速低于4300m/s的測(cè)點(diǎn)占0，灌后巖體聲波波速大于5200m/s的測(cè)點(diǎn)占97.39%；2級(jí)大理巖灌后巖體

14、聲波波速低于4200m/s的測(cè)點(diǎn)占1。43%,灌后巖體聲波波速大于5000m/s的測(cè)點(diǎn)占87.14%，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求，故該灌漿試驗(yàn)區(qū)灌后檢測(cè)孔1級(jí)大理巖、2級(jí)大理巖巖體聲波速度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。表8 各灌序巖體測(cè)試孔聲波波速統(tǒng)計(jì)表巖 性灌序波速特征完整性系數(shù)KV測(cè)點(diǎn)數(shù)波速分布（)km/s平均值大值平均小值平均4.24。24。34.35。05。05.25.2III1級(jí)大理巖灌前5605582953050。744070.250。253.195.1691。15灌后5929605756300.83383000.262.3597.39III2級(jí)大理巖灌前5206560046850.642396.6

15、90。4223。0112.9756。9灌后5647596250440。75701.432。868。577。14806。4 鉆孔變模檢測(cè)按巖級(jí)劃分巖體變模值綜合統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表9。從表9看，III1級(jí)大理巖灌前巖體平均變模值為9.25GPa，灌后巖體平均變模值為11。92GPa；III2級(jí)大理巖灌前巖體平均變模值為7.23GPa,灌后巖體平均變模值為8.85Gpa，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的要求。表9 各灌序按巖級(jí)劃分巖體變模值綜合統(tǒng)計(jì)表巖 性灌序變模值（Gpa）點(diǎn)數(shù)變模值分布特征(%)Gpa平均值大值平均小值平均0335577101011111515III1級(jí)大理巖灌前9。2514。425。56128。33

16、8。3333。338。3302516。67灌后11。9214.779。781400035.71042。8621.43III2級(jí)大理巖灌前7。2317.314。7154004000020灌后8。8510.66.24500204020200全局系統(tǒng)灌前8。6614。094。851717.655.8835。295。88017。6517.65灌后11.1413.78.2517005.8835.295.8835.2917.657 結(jié)論(1） 灌漿實(shí)施過(guò)程中，嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求進(jìn)行灌漿作業(yè),灌漿施工過(guò)程監(jiān)理工程師全程旁站,灌漿施工過(guò)程質(zhì)量可控，試驗(yàn)資料真實(shí)、可靠，試驗(yàn)成果具有較好的規(guī)律性,灌漿效果是好的，對(duì)今后的設(shè)計(jì)、施工具有指導(dǎo)意義.（2) 灌漿試驗(yàn)采取孔口封閉灌漿法，灌注普通水泥漿液和高灌漿壓力的灌漿工藝，技術(shù)可靠，用于錦屏一級(jí)電站墊座基礎(chǔ)加固處理時(shí)合適的.(3） 序孔與兩側(cè)相鄰孔的平均間距為1.5m，而灌后檢查孔與兩側(cè)灌漿孔的平均距離也為1.5m，所以導(dǎo)致序孔的平均透水率已接近灌后檢查孔壓水試驗(yàn)透水率，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。因此,墊座固結(jié)灌漿區(qū)域灌漿孔環(huán)距可適當(dāng)縮小為2。02。5m。（4) 固結(jié)灌漿試驗(yàn)采取分序加密、分段鉆灌，孔口封閉灌漿法和灌