錦屏一級水電站墊座固結灌漿.doc

1、錦屏一級水電站墊座固結灌漿生產(chǎn)性試驗施工技術黃平 鮮紹毅 肖鏵(中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司，四川成都，611130）【摘 要】 四川雅礱江錦屏一級水電站是在建的世界最高的雙曲拱壩，大壩壩高305m，對大壩壩基及墊座基礎灌漿施工技術要求高。通過墊座固結灌漿生產(chǎn)性試驗，對設計灌漿施工參數(shù)及工藝流程進行試驗,并在保證工程質量的前提下進行合理優(yōu)化，掌握固結灌漿合理的施工工藝措施,為全面展開的墊座固結灌漿做好技術準備?！娟P鍵詞】 錦屏電站 墊座 固結灌漿 生產(chǎn)性試驗1 工程概述與工程地質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，是雅礱江下游從

2、卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級開發(fā)的龍頭水庫，距河口358km,距西昌市直線距離約75km。墊座基礎1685m1730m全部為第2（6-2）層薄中厚層狀大理巖夾綠片巖，并開始出露glc3、glc4、glc7三組層間擠壓錯動帶，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 試驗區(qū)場地選擇與鉆孔布置固結灌漿生產(chǎn)性試驗區(qū)參照1730-1#灌漿廊道內固結灌漿孔位布置，只選取底板部分灌漿孔進行試驗.共布置3環(huán)，環(huán)間距為3。0m，每環(huán)9個灌漿孔，共計27個灌漿孔。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）。其布孔形式參見圖1所示。圖1 灌漿試驗孔布置圖3 灌漿材料及漿液試驗灌漿用水泥采用P.O42。5R普通硅酸鹽水泥,其細度為通過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、0.5：1四級水灰比。4 灌漿施工技術（1) 固結灌漿施工前，為保證固結灌漿施工質量，在固結灌漿試驗區(qū)周圍靠外側先進行預灌漿施工，以形成灌漿封閉帷幕，防止固結灌漿時漿液擴散至較遠區(qū)域.預灌漿孔深6m,孔距3m，孔徑76mm，全長一

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) 固結灌漿分序：固結灌漿按分序加密的原則進行，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) 固結灌漿段長劃分:第一段段長3m,第二段段長3m，第三段段長4m，第四段及以下各段一般為5m，最后一段段長不大于6。0m。（4） 固結灌漿鉆孔選用地質鉆機配60mm金剛石鉆頭鉆孔。鉆孔放樣開孔誤差不大于10cm，孔斜偏差不超過2.5%.(5） 鉆孔沖洗：每一段鉆孔完成后,均進行鉆孔沖洗,直至回水澄清為止。（6) 裂隙沖洗：采用水進行沖洗,沖洗壓力為灌漿壓力的80%，壓力超過1MPa，采用1MPa。鉆孔沖洗時間

5、沖至回水清凈后10min結束，且總的時間要求，單孔不少于30min，串通孔不少于2h。對回水達不到清凈要求的孔段，繼續(xù)進行沖洗，孔內殘存的沉積物厚度不得超過20cm。（7） 壓水試驗：灌前測試孔和灌后檢查孔均進行“單點法”常規(guī)壓水試驗，其余灌漿孔做簡易壓水試驗，簡易壓水試驗可結合裂隙沖洗進行。常規(guī)壓水試驗壓力為該段灌漿壓力的80，超過1MPa采用1MPa；各級壓水壓力下壓入流量的穩(wěn)定標準為：在穩(wěn)定壓力下每隔5min測讀一次壓入流量，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,即可結束壓水，以最高壓力階段壓力值及相應的流量計算透水率。簡易壓水試驗壓力

6、為該段灌漿壓力的80,超過1MPa采用1MPa；壓水時間為20min，每5min測讀一次壓水壓力和流量，取最后讀數(shù)為計算值。簡易壓水可結合該段的裂隙沖洗進行。(8) 灌漿方法：固結灌漿孔全部采用孔口封閉灌漿法。(9） 漿液水灰比 固結灌漿漿液濃度由稀到濃逐級變換，試驗水灰比采用2：1、1：1、0.7：1、0。5:1四個比級。(10) 灌漿壓力按表3進行控制.表3 固結灌漿生產(chǎn)性試驗壓力控制表孔 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） 結束標準：各灌漿段在最大設計壓力下,注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注60min，結束該段灌漿。（12) 封孔：采用全孔灌漿封孔法進行封孔。5 灌漿成果分析5.1 透水率變化各孔段灌前壓水試驗透水率成果見表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,說明經(jīng)過先序孔的灌漿,后序孔的灌前透水率逐漸減小，達到了灌漿效果.表4 灌前簡易壓水區(qū)間段數(shù)和頻率灌漿次序孔數(shù)壓水試驗段數(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)計見表5。從表5看，隨灌序的增加,試驗區(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。說明隨著灌漿次序的增進，巖體逐漸被灌注密實，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213。06261

10、10415459321245172085。3 抬動成果分析施工過程中，累計觀測365次，發(fā)生抬動變形21次。其中有14次發(fā)生在第一段，抬動值在3176m之間；有2次發(fā)生在第三段，抬動值在15m以內;有5次發(fā)生在第五段，抬動值在10m以內。說明第一段發(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)生抬動變形，但變形值較小,不易造成破壞.固在施工過程中，應加強對孔口20m范圍內的抬動觀測，防止因抬動變形造成混凝土裂縫.6 灌漿質量檢查6.1灌后檢查標準固結灌漿后巖體物理力學參數(shù)指標參見表6.表6 灌漿處理后巖體物理力學性質設計要求巖類 指標聲波波速（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類巖體5000測點大于85%4200的測點小于5%7。03。0IV2類巖體4600測點大于85%3900的測點小于5%5。03。0砂板巖III2類巖體4800測點大于85%4100的測點小于5%6.03.0IV2類巖體4500測點大于85%3800的測點小于5%4。23。06。2 灌后壓水試驗檢查在灌漿全部結束7天后，布設了2個固結灌漿檢查孔，進行壓水試驗.灌后檢查孔壓水試驗透水頻率統(tǒng)計見表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)設計技術要求，灌后檢查孔單位透水率不大于3lu，且壓水試驗孔段合格率在85以上，不合格孔段合格率不超過設計規(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，不滿足設計技術要求。表7 灌后檢查孔透水頻率統(tǒng)計表平均透水率(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方面。（1) 從鉆孔巖芯及孔內電視看，試驗區(qū)裂隙以陡

13、傾為主,陡傾角裂隙間連通不暢.灌漿過程中，在灌漿壓力下,漿液大多隨陡傾裂隙進行滲透，而漿液橫向滲透擴散半徑較小，無法滲透到灌漿區(qū)域部分孔段位置。(2） 在灌漿過程中,灌漿待凝情況經(jīng)常出現(xiàn)，且待凝后復灌時，該孔段一般不再吸漿。說明灌漿待凝后,大部分裂縫已被水泥漿液封堵,復灌時,漿液已經(jīng)沒有滲透通道，即便在灌漿壓力作用下，漿液也無法橫向擴散或橫向擴散半徑很小,部分裂縫無水泥填充,導致部分孔段巖石透水性仍然偏高。6。3 彈性聲波檢測灌后聲波按巖級綜合統(tǒng)計見表8。從表8看,1級大理巖灌后巖體聲波波速低于4300m/s的測點占0，灌后巖體聲波波速大于5200m/s的測點占97.39%；2級大理巖灌后巖體

14、聲波波速低于4200m/s的測點占1。43%,灌后巖體聲波波速大于5000m/s的測點占87.14%，均滿足設計技術指標的要求，故該灌漿試驗區(qū)灌后檢測孔1級大理巖、2級大理巖巖體聲波速度達到設計要求。表8 各灌序巖體測試孔聲波波速統(tǒng)計表巖 性灌序波速特征完整性系數(shù)KV測點數(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級大理巖灌前5605582953050。744070.250。253.195.1691。15灌后5929605756300.83383000.262.3597.39III2級大理巖灌前5206560046850.642396.6

15、90。4223。0112.9756。9灌后5647596250440。75701.432。868。577。14806。4 鉆孔變模檢測按巖級劃分巖體變模值綜合統(tǒng)計見表9。從表9看，III1級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，均滿足設計技術指標的要求。表9 各灌序按巖級劃分巖體變模值綜合統(tǒng)計表巖 性灌序變模值（Gpa）點數(shù)變模值分布特征(%)Gpa平均值大值平均小值平均0335577101011111515III1級大理巖灌前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 結論(1） 灌漿實施過程中，嚴格按照施工技術要求進行灌漿作業(yè),灌漿施工過程監(jiān)理工程師全程旁站,灌漿施工過程質量可控，試驗資料真實、可靠，試驗成果具有較好的規(guī)律性,灌漿效果是好的，對今后的設計、施工具有指導意義.（2) 灌漿試驗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，技術可靠，用于錦屏一級電站墊座基礎加固處理時合適的.(3） 序孔與兩側相鄰孔的平均間距為1.5m，而灌后檢查孔與兩側灌漿孔的平均距離也為1.5m，所以導致序孔的平均透水率已接近灌后檢查孔壓水試驗透水率，不滿足設計技術要求。因此,墊座固結灌漿區(qū)域灌漿孔環(huán)距可適當縮小為2。02。5m。（4) 固結灌漿試驗采取分序加密、分段鉆灌，孔口封閉灌漿法和灌