錦屏煌斑巖化學(xué)灌漿試驗的施工工藝研究(徐勇羅飛)

1、.錦屏煌斑巖脈化學(xué)灌漿試驗施工工藝研究徐 勇 羅 飛 （中國水利水電第七工程局有限公司成都水電建設(shè)工程有限公司，四川成都610030）摘 要：錦屏一級水電站雙曲拱壩對拱壩肩強(qiáng)度要求極高，而位于拱肩槽基礎(chǔ)山體中的煌斑巖松散、強(qiáng)度低。本試驗工程即利用廣化所研究提供的YDS系列高滲透性環(huán)氧化學(xué)漿材對煌斑巖進(jìn)行改性處理。本文介紹了煌斑巖脈化學(xué)灌漿的施工工藝，簡要闡述了高滲透性化學(xué)灌漿與水泥常規(guī)灌漿不同的灌漿理論，分析了二者存在不同施工工藝的原因。關(guān)鍵詞：煌斑巖 化學(xué)灌漿試驗 施工工藝研究1、概述錦屏一級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。經(jīng)過對壩址區(qū)詳細(xì)的地勘工

2、作，發(fā)現(xiàn)左岸拱肩槽基礎(chǔ)山體中發(fā)育有規(guī)模性斷層及軟弱巖帶，其中與壩基密切相關(guān)的規(guī)模較大的有f2、f5、f8、f7、f13、f14、f42、煌斑巖脈等?；桶邘r巖性松散、強(qiáng)度低。由于規(guī)模性斷層及軟弱巖帶在壩肩基礎(chǔ)集中的存在，當(dāng)大壩形成蓄水后，在拱壩基礎(chǔ)一定范圍內(nèi)的斷層及軟弱巖帶，對建筑物的穩(wěn)定性、基礎(chǔ)應(yīng)力傳遞等極為不利，嚴(yán)重影響大壩穩(wěn)定安全及運營，必須運用相應(yīng)的工程方法進(jìn)行處理。本次試驗?zāi)康臑橛嗅槍π缘夭捎没瘜W(xué)灌漿的施工手段對煌斑巖脈進(jìn)行原位加固處理。本次試驗所采用的灌漿材料為YDS系列高滲透性環(huán)氧樹脂，灌漿方式為水泥、化學(xué)復(fù)合灌漿。通過試驗，選擇出最優(yōu)高滲透性補強(qiáng)灌漿材料和多種能夠根據(jù)變化條件下調(diào)

3、整的、適宜的配比和灌漿參數(shù)，以便為煌斑巖脈的改性尋求一種可行、有益的工程方法，以達(dá)到對軟基的補強(qiáng)加固效果，滿足設(shè)計要求。2、工程施工工藝本次化學(xué)灌漿試驗為水泥、化學(xué)復(fù)合灌漿，施工工藝流程為：施工臨時設(shè)施建設(shè)孔位放樣測試孔、抬動觀測孔施工水泥灌漿施工化學(xué)灌漿施工工程質(zhì)量檢查。2.1水泥灌漿施工本工程水泥灌漿采用自上而下、孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)方式，分段、分序、逐段增加灌漿壓力的方法進(jìn)行施工，灌漿漿液水灰比采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1等4個比級，灌漿材料為普通硅酸鹽PO.42.5R水泥漿液。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：各灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注30min，即可結(jié)束

4、該段灌漿。灌漿分段與壓力關(guān)系見表1。表1 水泥灌漿段長及灌漿壓力灌漿段次123456 78段長（m）23555555.86.8灌漿壓力（MPa）1.02.53.555555在水泥灌漿結(jié)束后鉆孔取芯，進(jìn)行孔內(nèi)聲波檢測、彈模檢測、孔內(nèi)電視成像（由成勘院施工），分段采用“五點法”進(jìn)行壓水試驗。2.2化學(xué)灌漿施工化學(xué)灌漿施工工序為：孔位布置鉆孔鉆孔沖洗簡易壓水試驗配漿孔內(nèi)排水灌漿閉漿孔內(nèi)漿液置換掃孔下一段鉆進(jìn)（第一段灌漿或第二段灌漿結(jié)束以后進(jìn)行孔口管鑲鑄）直至各孔段結(jié)束封孔。化學(xué)灌漿施工工法為：自上而下、孔口封閉、純壓式，分序、分段施工，逐段增加灌漿壓力；灌漿時相鄰孔間隔兩段施工。2.2.1孔位布置嚴(yán)

5、格按照設(shè)計提供的孔位布置圖進(jìn)行布孔。施工按分序、分段原則進(jìn)行，先施工序孔再施工序孔。2.2.2鉆孔采用SGZ-A型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，序孔開孔孔徑為110，第二段灌漿結(jié)束以后鑲注90的孔口管，然后鉆孔變徑為56（改為小口徑，以減小口占，降低成本）。鉆孔過程中嚴(yán)格控制孔斜偏差，確保符合設(shè)計要求。2.2.3簡易壓水試驗因鉆孔沖洗與簡易壓水壓力相同，故本試驗工程將鉆孔沖洗與簡易壓水同時進(jìn)行。在每一段鉆孔完成后，均進(jìn)行簡易壓水。簡易壓水壓力為灌漿壓力的80%，并不大于1 MPa，壓水時間20min，每5 min測讀一次壓入流量。取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率q表示，單位為呂榮（Lu）。當(dāng)

6、灌前壓水試驗的透水率1Lu時，先進(jìn)行水泥灌漿，在滿足透水率1Lu后方可進(jìn)行化學(xué)灌漿；當(dāng)灌前壓水試驗的透水率1Lu時，直接進(jìn)行化學(xué)漿液灌注。2.2.4配漿根據(jù)室內(nèi)模擬試驗成果，結(jié)合錦屏一級水電站特定的環(huán)境，用于本工程的一般漿材配方號是YDS-7。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況，如灌入量超大或超長時間灌注仍未達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時，可使用少量的YDS-0漿材。配漿嚴(yán)格按照室內(nèi)模擬試驗成果所提供的配比參數(shù)配制漿液。2.2.5孔內(nèi)排水 利用壓力風(fēng)將孔內(nèi)積水全部排出，保證孔內(nèi)無積水。2.2.6化學(xué)灌漿 采用自上而下、孔口封閉、純壓式灌漿。灌漿材料為YDS系列高滲透性環(huán)氧樹脂?；瘜W(xué)灌漿壓力參照多點壓水試驗的壓力流量關(guān)系曲線和遵循

7、地面無損害抬動的原則確定，并同時控制地表抬動0.2mm范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)乇硖舆_(dá)到0.2mm時，則以此時的壓力為該段灌漿壓力。本次化學(xué)灌漿施工采用各段灌漿壓力見表2。表2 化學(xué)灌漿段長及灌漿壓力灌漿段次12345678段長（m）223555555.5灌漿壓力（MPa）1.022.533333化學(xué)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：（1）當(dāng)鉆孔揭示的孔段為砂板巖時，根據(jù)灌前簡易壓水透水率，按照表3所示原則進(jìn)行控制灌漿，達(dá)到表3要求即結(jié)束該段灌漿。表3 砂板巖化學(xué)灌漿漿液耗量控制表灌前壓水透水率（Lu）控制漿液耗量（L/m）Lu0.3600.3 Lu 0.5700.5 Lu 1.080（2）當(dāng)鉆孔揭示的孔段巖性為煌斑巖時，

8、或巖性為砂板巖與煌斑巖互層時，在該灌漿段最大設(shè)計壓力下，以灌到孔段不吸漿或吸漿量小于0.010.05L/ min.m時，繼續(xù)灌注30 min后結(jié)束該段灌漿。2.2.7化學(xué)灌漿孔內(nèi)漿液置換當(dāng)灌漿段化學(xué)灌漿結(jié)束以后，立即關(guān)閉進(jìn)（回）漿閥門進(jìn)行閉漿，待壓力表指針自然回零后，采用循環(huán)方式將0.5：1水泥漿液（可摻入速凝劑）壓入孔中置換出孔內(nèi)殘存化學(xué)漿液，屏漿30min，閉漿待凝48h，再進(jìn)行掃孔及其下一段鉆孔工作。 2.2.8封孔鉆孔終孔段化學(xué)灌漿完成后，采用0.5：1水泥濃漿，進(jìn)行漿液置換和純壓式灌漿封孔。封孔灌漿壓力為該孔灌漿最大控制壓力。當(dāng)注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注30min封孔結(jié)束。

9、如孔內(nèi)水泥漿干縮，空腔長度大于3m時，采用同樣的方法進(jìn)行第二次封孔，直至灌漿孔全孔段回填密實。2.3工程質(zhì)量檢查（1）鉆孔取芯壓水檢查化學(xué)灌漿完成30后進(jìn)行鉆孔取芯壓水檢查，施工檢查孔5個壓水36段，所有段次壓水結(jié)果均小于1 Lu。（2）聲波測試 化學(xué)灌漿完成160天，煌斑巖脈聲波最大值為5376m/s，最小值為3546m/s，平均值為4557m/s，總體上滿足化學(xué)灌漿后的聲波指標(biāo)（4200 m/s）要求。（3）鉆孔變形模量 煌斑巖脈化學(xué)灌漿完成160天后，煌斑巖體內(nèi)共計測試變形模量21個測點，其結(jié)果最大值為7.95Gpa，最小值為4.03 Gpa，平均值為6.03 Gpa，變形模量低于5.0

10、 Gpa的測點數(shù)為6個，總體上滿足化學(xué)灌漿后變模指標(biāo)（5.0 Gpa）要求。（4）大口徑取芯化學(xué)灌漿完成150天后進(jìn)行了大口徑取芯并制樣進(jìn)行了磨片鑒定，強(qiáng)度、變形模量、凍融、密度以及抗?jié)B等試驗。巖石磨片鑒定成果及照片表明，煌斑巖中微裂隙都具有開放性，均被淺黃色具均質(zhì)性的填充劑充填，膠結(jié)良好。 煌斑巖密度為2.52g/cm32.68g/cm3，平均值2.61g/cm3。 煌斑巖軸向拉伸法濕抗拉強(qiáng)度為1.61Mpa4.26Mpa，平均值2.90Mpa。 巖石自由風(fēng)干狀態(tài)變形模量為6.08Gpa7.51 Gpa（小值平均值平均值）彈性模量為11.2 Gpa13.2 Gpa。（5）豎井檢查 灌漿完成170天后開挖豎井進(jìn)行了承壓板試驗，試驗成果為：割線模量為16.2Gpa；包絡(luò)線模量為13.0Gpa。 3、結(jié)論（1）本次試驗所采用的水泥、化學(xué)復(fù)合灌漿的施工工藝?yán)盟喙酀{進(jìn)行初步填充，并在灌區(qū)形成一道帷幕為化學(xué)灌漿質(zhì)量及成本控制打下了堅實的基礎(chǔ)。試驗的成功，為錦屏左岸基礎(chǔ)處理工程在設(shè)計上進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步加快工程進(jìn)度、保障施工安全和大壩運行安全提供了設(shè)計依據(jù)，同時也為為其他工程對特殊地質(zhì)條件的處理在設(shè)計上提供了一個新的思路，在施工方面積累了有益的經(jīng)驗。（2）本次試驗使用的YDS系列高滲透性